TEORIA WIELKIEGO KRYZYSU: HISTORIA, ZASADY, FAKTY ZA I PRZECIW - ARTE - 2025

Teoria Big Crunch, Big Crunch lub Big Implosion sugeruje, że wszechświat ostatecznie skurczy się, aby ponownie utworzyć wielką osobliwość w czasoprzestrzeni. Jest to zatem rodzaj odwrócenia Wielkiego Wybuchu.

Gdyby wszechświat miał swój początek w gwałtownej ekspansji osobliwości, w której była skoncentrowana cała czasoprzestrzeń, to jego koniec jest właśnie procesem odwrotnym. Pomysł nie jest nowy, ponieważ naukowcy od dawna zastanawiali się, czy grawitacja, wielki architekt materii, również kiedyś będzie w stanie spowodować jej całkowity upadek.

Rysunek 1. Ta animacja pokazuje coś, co wydarzy się podczas Wielkiego Kryzysu: galaktyki zbliżające się do siebie, aż utworzą osobliwość w małej przestrzeni. Źródło: Wikimedia Commons.

The Big Crunch mówi o tym, jak wyglądałby koniec wszechświata, gdyby zwyciężyła siła grawitacji. Nie jest to teoria o jej pochodzeniu, chociaż istnieje inna teoria, która dotyczy oscylującego wszechświata, który łączy Wielki Kryzys z Wielkim Wybuchem, aby stworzyć obraz nieskończonych wszechświatów w stałych cyklach rozszerzania i kurczenia się.

Chociaż wszechświat w tej chwili się rozszerza, a istnieje wiele dowodów na poparcie tego, Big Crunch sugeruje, że grawitacja będzie w pewnym momencie wystarczająco potężna, aby zatrzymać tę ekspansję.

I nie tylko go zatrzymaj, ale odwróć do momentu, w którym spowoduje ciągłe kurczenie się, przybliżając gwiazdy i galaktyki. Ale to nie wszystko, poprzez kurczenie się, wszechświat stopniowo nagrzewałby się do niewyobrażalnej skali, powodując, że planety stałyby się niegościnne dla życia.

Kompresja będzie trwała aż do czasoprzestrzeni i wszystko w niej zostanie zredukowane do osobliwości, z której może ostatecznie narodzić się nowy wszechświat. A może nie, bo w tej chwili nie sposób się tego dowiedzieć.

Historia i zasady teorii Big Cruncha

Chociaż na razie dowód na to, że wszechświat się rozszerza, jest niepodważalny, siła grawitacji nigdy nie przestaje być obecna, będąc w stanie stać się dominującą siłą w dowolnym momencie i spowodować zbliżenie planet, gwiazd i galaktyk.

Naukowcy sugerują, że obecna ekspansja jest spowodowana ciemną energią, polem, które wypełnia całą przestrzeń, ale którego prawdziwa natura jest nieznana, chociaż uważa się, że jest wytwarzana przez samą przestrzeń i rośnie w miarę jej wzrostu.

A im bardziej wszechświat się rozszerza, tym więcej przestrzeni jest tworzonych, a wraz z nią więcej ciemnej energii z podciśnieniem, tworząc scenariusz nieokreślonej i coraz szybszej ekspansji.

Jeśli jednak zaczniesz od zamkniętego wszechświata, ekspansja nie może trwać wiecznie, a ciemna energia musi koniecznie słabnąć, chociaż nie wiadomo, kiedy to się zacznie. Niektórzy uważają, że to się już zaczęło, chociaż wydaje się, że wszechświat zwiększa tempo ekspansji.

To osłabienie spowoduje, że grawitacja będzie odgrywać dominującą rolę, powodując ponowne zwiększenie gęstości Wszechświata. Uważa się, że do tego niezbędna jest gęstość co najmniej 3 atomów / metr sześcienny.

W ten sposób galaktyki będą się coraz bardziej zbliżać, dochodząc do momentu, w którym wszystkie utworzą kolosalną galaktykę, która następnie skoncentruje się, dając początek wyjątkowej czarnej dziurze, osobliwości o niewiarygodnie małych wymiarach.

Rysunek 2. Możliwe cofanie się galaktyk jest powodem do kosmologicznych spekulacji. Źródło: Wikimedia Commons.

Jest to coś w rodzaju Wielkiego Wybuchu w odwrotnej kolejności, chociaż charakterystyka tego niezwykle gorącego nowego wszechświata byłaby zupełnie inna, ponieważ gęstość nie byłaby już jednolita.

Możliwe geometrie wszechświata

Zgodnie z kryterium kosmologicznym, jeśli gęstość Wszechświata jest jednorodna, jego krzywizna jest określona przez średnią gęstość, przy czym wspomniana krzywizna jest stała. Wskaźnikiem jest parametr krzywizny Ωo:

Ωo = średnia gęstość wszechświata / krytyczna gęstość energii

Gdzie krytyczna gęstość energii odpowiada płaskiemu wszechświatowi, pozbawionemu krzywizny. Istnieją trzy możliwości dla tego parametru: Ωo = 1, większe niż 1 lub mniejsze niż 1. Gdy Ωo> 1 mamy sferyczny lub zamknięty wszechświat, w którym Big Crunch jest bardzo realną możliwością.

Obecne pomiary wskazują na wszechświat o geometrii płaskiej, stąd hipoteza Wielkiego Kryzysu nie ma obecnie poparcia większości w społeczności naukowej, z wyjątkiem niektórych kosmologów, jak zobaczymy wkrótce.

Rysunek 3. Obraz trzech możliwych geometrii wszechświata. Big Crunch jest możliwy w sferycznym wszechświecie, który jest skończony i zamknięty. Źródło: Wikimedia Commons.

Fakty na korzyść

Hipoteza Big Crunch pochodzi od wielu naukowców, dla których idea stale rozszerzającego się wszechświata jest niedopuszczalna. Przyznając, że Big Crunch jest realną możliwością, wszechświat miałby początek i koniec, co może uspokoić wielu.

Z drugiej strony dla innych naukowców Big Crunch jest akceptowany, gdy jest częścią niekończącego się cyklu ekspansji i skurczów proponowanych w teorii oscylującego wszechświata, ponieważ pozwoliłoby to uniknąć myślenia dokładnie o początku wszechświata jako takiego i jak niepokojące jest spekulowanie. o tym, co było przedtem.

Z tych powodów wielu badaczy kontynuuje prace nad tworzeniem nowych modeli wszechświata. Są tacy, którzy zaproponowali modyfikacje wartości stałej kosmologicznej, stałej zaproponowanej przez Alberta Einsteina, tak aby rozwiązania jego równań pola prowadziły do ​​stabilnego wszechświata.

Według najnowszych danych astronomicznych stała kosmologiczna, oznaczona wielką grecką literą lambda, ma wartość: Λ = ^10-46 km ^-2 .

Niektórzy kosmolodzy twierdzą, że jeszcze niższa wartość tej stałej, która jest już niewielka, z pewnością prowadzi do skończonego wszechświata, w którym skurcz przestrzeni jest możliwy. W ten sposób Big Crunch byłby trwałym końcem wszechświata.

Teoria oscylującego wszechświata

Znany również jako teoria pulsującego wszechświata lub Big Bounce, ma wiele punktów wspólnych z Big Crunch.

Zaproponował ją matematyk Richard Tolman (1881-1948), który postulował, że wszechświat rozszerza się pod wpływem impulsu pochodzącego z Wielkiego Wybuchu, ale wtedy ekspansja ustaje, gdy siła grawitacji staje się dominującą siłą.

Dzieje się to okresowo, dlatego wszechświat nie ma i nigdy nie miał początku ani końca.

Alternatywne teorie na temat końca wszechświata

Oprócz Wielkiego Kryzysu i teorii oscylującego wszechświata, wielu kosmologów twierdzi, że wszechświat raczej zakończy się Wielkim Rozdarciem: prawdopodobnie to ekspansja kończy się unicestwieniem materii, dzieląc ją coraz bardziej.

Inna część naukowców uważa, że ​​ekspansja pociąga za sobą ciągłe chłodzenie. Jak wiadomo, ruchy cząsteczek składowych materii ustają, gdy osiągną zero absolutne, niewyobrażalnie niską temperaturę, której jeszcze nie osiągnięto.

Jeśli wszechświat jest otwarty, ekspansja może trwać w nieskończoność, gdy jego temperatura zbliża się do zera absolutnego. To ochłodzenie, znane jako Wielkie Zamarzanie, spowoduje ostateczną śmierć wszechświata w odległej przyszłości.

Dane przeciwko

Dwa ważne fakty oznaczają, że wielu naukowców nie wierzy w Big Crunch jako alternatywę w ewolucji wszechświata.

Po pierwsze, wszechświat obecnie się rozszerza, co zostało potwierdzone eksperymentalnie przez obserwacje odległych gwiazd supernowych i pomiary kosmicznego promieniowania tła, pozostałości po Wielkim Wybuchu.

Oczywiście istnieje możliwość, że w przyszłości przestanie to robić, ponieważ jest na to wystarczająco dużo czasu i co najważniejsze: jest wiele rzeczy, o których wciąż nie wiemy o wszechświecie.

Po drugie, pomiary krzywizny wszechświata sugerują, że geometria wszechświata jest płaska. A w takiej geometrii Big Crunch nie jest możliwy. Zostało to ujawnione przez wyniki misji Plancka, które wskazują, że gęstość wszechświata jest o 5% większa niż wymagana do jego zamknięcia.

Misja Planck to projekt Europejskiej Agencji Kosmicznej, który składa się ze sztucznego satelity wyposażonego do zbierania danych o naturze kosmosu. Został wystrzelony w 2009 roku z Gujany Francuskiej i jest wyposażony w sondy, detektory i teleskopy.

Rysunek 4. Model satelity Planck nazwanego na cześć niemieckiego fizyka Maxa Plancka (1858-1947), pioniera mechaniki kwantowej. Źródło: Wikimedia Commons. Zdjęcie: Mike Peel (www.mikepeel.net).

Naukowcy wspierający Big Crunch

Wśród tych, którzy bronią możliwości rychłego upadku wszechświata typu Big Crunch, są Nemanja Kaloper i Antonio Padilla. Badacze ci pracują z modelem, w którym zmodyfikowali wartość stałej kosmologicznej, uzyskując stabilny i zamknięty wszechświat.

Ich wyniki zostały opublikowane w Physical Review Letters, jednak jak dotąd nie ma obserwacji potwierdzających ten nowy model.

Bibliografia

1. Harris, W. How the Big Crunch Theory Works. Odzyskany z: science.howstuffworks.com.
2. Mann A. Jak skończy się wszechświat? Odzyskane z: livescience.com.
3. Moskowitz, C. Endless Void czy Big Crunch: Jak skończy się wszechświat? Odzyskany z: space.com.
4. NeoFronteras. Czy będzie Big Crunch? Odzyskany z: neofronteras.com.
5. Steinhardt, P. Kosmiczna ewolucja w cyklicznym wszechświecie. Odzyskany z: arxiv.org.
6. UCDavis. Nowe badania prof. Nemanji Kaloper dotyczące końca wszechświata są bardzo głośne w mediach. Odzyskany z: physics.ucdavis.edu.
7. Wikipedia. Big Crunch. Odzyskane z: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Ciemna energia. Odzyskane z: es.wikipedia.org.