The Big Bounce är en kosmologisk hypotes om bildandet av universum , som härrör från den cykliska modellen , eller en tolkning av Big Bang- teorin , enligt vilken framväxten av vårt universum var resultatet av kollapsen av något "tidigare" universum [ 1] .
Ursprunget till "Big Bounce"-konceptet går tillbaka till Willem de Sitters , Carl von Weizsäckers , George McVittys och Georgy Gamows arbete (den senare noterade att "ur en fysiksynpunkt måste vi helt glömma perioden före kollaps [av universum]" [2] ). Själva termen "Great Rebound" dök dock inte upp i den vetenskapliga litteraturen förrän 1987. Det dök först upp i titlarna på två artiklar på tyska av Wolfgang Priester och Hans-Joachim Blome i tidskriften Stern und Weltraum [3] . Termen dök sedan upp i Joseph Rosenthals 1988-publikation Big Bang, Big Bounce (en engelsk översättning av en rysk bok publicerad under en annan titel), och i en 1991-tidning (på engelska) av Priester och Blome i Astronomy and Astrophysics .
Termen i sig härstammar tydligen från titeln på Elmore Leonards roman The Big Bounce från 1969 (översatt till ryska som "The Big Theft"), efter att forskarvärlden fått bekräftelse på Big Bang-hypotesen efter Penzias och Wilsons upptäckt 1965 av mikrovågsugn. bakgrundsstrålning .
Ur synvinkeln av teorin om det oscillerande universum var Big Bang inte början på vårt universum - den kunde ha bildats som ett resultat av en snabb sammandragning ("studs"), kontrollerad av kvantgravitationens komplexa effekter , vilket i sin tur gav upphov till en explosion. Detta antyder att vi lika väl kan leva både när som helst i den oändliga sekvensen av framväxande universum, och, omvänt, i universums "första iteration".
Huvudidén med kvantteorin om Big Bounce är att under förhållanden när materiens densitet tenderar till oändlighet, förändras kvantskummets beteende . Under förhållanden med Big Crunch är alla så kallade fundamentala fysikaliska konstanter , inklusive ljusets hastighet i vakuum , inte konstanta, särskilt inte i ett tidsintervall som är mindre än det minsta tillgängliga för mätning ( Planck-tid , ungefär ≈ 5,4⋅10 − 44 s ). Det följer av detta, i analogi med osäkerhetsrelationerna inom kvantmekaniken, att universums volymer före och efter "Big Bounce" blir ett "obestämt par", det vill säga det är omöjligt att exakt härleda en storhet från den andra .
Big Rebound-modellen förklarar dock inte hur den nuvarande expansionen av universum kommer att ersättas av dess sammandragning.
2003 lade Peter Linds fram en ny kosmologisk modell där tiden är cyklisk. Enligt denna modell måste vårt universum så småningom sluta expandera och börja dra ihop sig. Samtidigt, enligt Linds synvinkel, kommer förekomsten av en singularitet att leda till ett brott mot termodynamikens andra lag , så universum kan inte "kollapsera" till tillståndet av en singularitet. Linds antar att universums historia kommer att upprepas exakt i varje cykel i evigt återkommande . Det vetenskapliga samfundet delar inte Linds teori på grund av att en rigorös matematisk modell ersätts av filosofiska överväganden [4] .
2007 Martin Bojowald[5] från University of Pennsylvania publicerade en artikel om teorin om slingkvantgravitation (LQG), där han föreslog en ny matematisk modell som beskrev begreppet kvanttillstånd som existerade före Big Bang och förändrades under det, i motsats till tidigare rådande uppfattning att dessa tillstånd uppträdde tillsammans med vårt universum endast i processen för denna explosion [6] .
För att få data om tillståndet före Big Bang (det vill säga egenskaperna hos universum som fanns före vårt) utvecklade Bojowald [7] sin egen inställning till TPKG. Bojowald gjorde ett antal framgångsrika approximationer och omformulerade några matematiska kvantgravitationsmodeller, förenklade TPKG-ekvationerna så mycket som möjligt för att få deras analytiska lösningar. Bojowaldekvationerna, i sin tur, för att härleda egenskaperna hos det "föregående" universum kräver kunskap om ett antal parametrar i det "nuvarande" universum [8] .
2008 publicerades en artikel av Ashtekar , Korika och Singh i tidskriften Physical Review Letters , som utvecklade Bojowalds tillvägagångssätt [9] .
2011, Nikodem Poplavskyvisade att den icke-singulariska "Big Bounce" följer av Einstein-Cartan-Siama-Kibble teorin om gravitation [10] . I denna teori faller de resulterande ekvationerna för att beskriva rum-tid in i två klasser. En av dem liknar ekvationerna för allmän relativitet, med skillnaden att krökningstensorn inkluderar komponenter med affin torsion. Den andra klassen av ekvationer definierar förhållandet mellan torsionstensorn och spintensorn för materia och strålning. Den minimala kopplingen mellan torsion och spinorfältet ger upphov till en repulsiv spin-spin-interaktion , som spelar en stor roll i fermioniskt material vid mycket höga densiteter. Denna interaktion förhindrar bildandet av en gravitationssingularitet . Istället når den kollapsande materien en enorm men ändlig täthet och "studsar av" och bildar den andra sidan av Einstein-Rosen-bron, som växer som ett nytt universum [11] . Detta scenario förklarar också varför det existerande universum är enhetligt och isotropiskt i stor skala, vilket ger ett fysiskt alternativ till kosmisk inflation.
År 2012 konstruerade Kai, Isson och Robert Brandenberger framgångsrikt en ny icke-singular "Big Bounce"-teori inom den vanliga Einsteinska gravitationsteorin [12] . Denna teori tillåter oss att kombinera begreppen Big Rebound och det ekpyrotiska scenariot , och i synnerhet låter oss lösa problemet med Belinsky-Khalatnikov-Lifshitz instabilitet .
År 2020 beräknade Robert Brandenberger och Zivey Wang från McGill University (Kanada) matematiskt ögonblicket för "Big Rebound" när vårt universum slutar expandera och, omvänt, krymper till en otroligt liten punkt och återgår till "Big Bang"-tillståndet. Före Big Bang fanns det alltså samma universum som vårt, men det "dog" - hela rymdtiden, där ingenting fanns kvar som ett resultat av maximal entropi, som växte över 100 centillioner år, började krympa till en singularitet med ett centrum vid vad -något "svart hål", som förvandlades till ett "universellt svart hål" ( Lee Smolins teori ). Efter komprimering värmdes singulariteten upp till en kritisk temperatur, och vårt universum föddes . Men hon kommer att avsluta sitt liv på samma sätt som det förra - som ett resultat av "Big Compression". Enligt denna modell har detta hänt och kommer att hända ett oändligt antal gånger [13] .
| Kosmologi | |
|---|---|
| Grundläggande begrepp och objekt | |
| Universums historia | |
| Universums struktur | |
| Teoretiska begrepp | |
| Experiment | |
| Portal: Astronomi | |