KOKIA SVYRUOJANČIOS VISATOS TEORIJA? - MOKSLAS - 2025

Vibraciniai visata arba konjunktūrinių visata teorija siūlo, kad visata plečiasi ir traukiasi neribotą laiką. Kalifornijos technologijos instituto matematikas Richardas Tolmanas (1881–1948) pasiūlė matematiškai pagrįstą pulsuojančios visatos teoriją apie 1930 m.

Tačiau tolmano laikais ši idėja nebuvo nauja, nes senovės Vedų raštuose jau buvo pasiūlyta kažkas panašaus maždaug 1500 m. Prieš Kristų, teigiant, kad visa visata buvo sudėta į kosminį kiaušinį, vadinamą Brahmanda.

1 pav. Hablo vaizdas iš giliosios visatos. Šiuo metu Visata plečiasi, tačiau pagal svyruojančią Visatos teoriją ateina laikas, kai ji susitraukia. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Edvino Hablo (1889–1953) dėka įrodyta, kad visata šiuo metu plečiasi, kuri, pasak daugumos astronomų, šiuo metu įsibėgėja.

Osciliuojančios Visatos teorijos pasiūlymas

Tolmanas siūlo, kad visatos išsiplėtimas įvyktų dėl didžiojo sprogimo pradinio impulso ir sustotų, kai impulsas nutrūktų dėl gravitacijos.

Iš tikrųjų rusų kosmologas Aleksandras Friedmannas (1888–1925) jau 1922 m. Matematiškai pristatė visatos kritinio tankio idėją, žemiau kurios ji plečiasi negalėdama užkirsti kelio, o virš jos - ta pati. Gravitacija neleidžia plėstis ir sukelia jos susitraukimą, kol ji sugrius.

Na, savo teorijoje Tolmanas prognozuoja, kad visatos tankis pasieks tašką, kuriame išsiplėtimas sustabdomas dėl gravitacinio stabdžio, ir prasidės susitraukimo fazė, vadinama „Big Crunch“.

Šio etapo metu galaktikos artės vis arčiau ir sudarys didžiulę, neįtikėtinai tankią masę, sukeliančią numatomą griūtį.

Teorija taip pat postuluoja, kad Visata neturi konkrečios pradžios ir pabaigos, nes ji yra pastatyta ir sunaikinama pakaitomis milijonų metų ciklais.

Pirmykštė materija

Dauguma kosmologų pripažįsta Didžiojo sprogimo teoriją kaip visatos, kuri susiformavo per didelį pirmykštį sprogimą, kilmę iš tam tikros formos materijos ir energijos, nesuvokiamo tankio ir didžiulės temperatūros.

Iš šio didžiojo pradinio atomo atsirado elementariosios dalelės, kurias mes žinome: protonai, elektronai ir neutronai, vadinami ylem, graikų kalbos žodžiu, kurį išmintingasis Aristotelis vartojo nurodydamas pirmykštę medžiagą, visos materijos šaltinį.

Ylem palaipsniui atvėso, plečiantis, kiekvieną kartą tapdamas ne toks tankus. Šis procesas paliko visatos spinduliuotės pėdsaką, kuris dabar buvo aptiktas: mikrobangų spinduliuotės foną.

Elementariosios dalelės pradėjo derėti viena su kita ir per kelias minutes suformuoja mums žinomą dalyką. Taigi ylem paeiliui virto viena ir kita substancija. Ylem idėja būtent ir paskatino pulsuojančios visatos idėją.

Remiantis pulsuojančios visatos teorija, prieš pasiekiant šią išsiplečiančią fazę, kurioje mes esame dabar, įmanoma, kad egzistavo dar viena visata, panaši į dabartinę, kuri susitraukė, kad sudarytų ylem.

O gal mūsų yra pirmoji iš cikliškų visatų, kurios vyks ateityje.

Didelis sprogimas, didelis krizė ir entropija

Tolmano teigimu, kiekviena visatos virpesių seka prasideda dideliu sprogimu, kurio metu ylem atsiranda visa materija, apie kurią mes žinome, ir baigiasi Didžiuoju Crunch, žlugimu, į kurį žlunga visata.

Laiku tarp vieno ir kito Visata plečiasi, kol gravitacija ją sustabdo.

Tačiau, kaip suprato pats Tolmanas, problema slypi antrajame termodinamikos dėsnyje, kuriame teigiama, kad sistemos entropija - sutrikimo laipsnis - niekada nemažėja.

Todėl kiekvienas ciklas turėtų būti ilgesnis nei ankstesnis, jei Visata sugebėtų išlaikyti savo ankstesnės entropijos atmintį. Padidinus kiekvieno ciklo ilgį, ateis taškas, kuriame Visata linkusi plėstis neribotą laiką.

Kita pasekmė yra tai, kad pagal šį modelį Visata yra baigtinė ir kažkokiu tolimu praeities momentu ji turėjo turėti savo kilmę.

Norėdami išspręsti problemą, Tolmanas teigė, kad įtraukiant relativistinę termodinamiką, tokie apribojimai išnyks, leisdami neribotam skaičiui visatos susitraukimų ir išsiplėtimų.

Visatos evoliucija

2 pav. Tankio parametras nustato tris galimas visatos geometrijas. Šaltinis: NASA per „Wikimedia Commons“.

Rusijos kosmologas Aleksandras Friedmannas, kuris taip pat buvo puikus matematikas, atrado tris Einšteino lygčių sprendimus. Tai yra 10 lygčių, kurios yra reliatyvumo teorijos dalis ir apibūdina, kaip erdvės laikas kreivėja dėl materijos ir gravitacijos buvimo.

Trys Friedmanno sprendimai lemia tris visatos modelius: vieną uždarą, vieną atvirą ir trečią plokščią. Šių trijų sprendimų siūlomos galimybės:

- Besiplečianti visata gali nustoti plėstis ir vėl susitraukti.

- Besiplečianti visata gali pasiekti pusiausvyros būseną.

-Plėtimas gali tęstis iki begalybės.

Didysis ripas

Visatos išsiplėtimo greitis ir joje esantis materijos kiekis yra raktas, kaip atpažinti teisingą sprendimą iš trijų paminėtų.

Friedmannas apskaičiavo, kad pradžioje nurodytas kritinis tankis yra plius arba minus 6 vandenilio atomai viename kubiniame metre. Atminkite, kad vandenilis ir helis yra pagrindiniai ylem produktai po Didžiojo sprogimo ir gausiausi elementai visatoje.

Iki šiol mokslininkai sutinka, kad dabartinės visatos tankis yra labai mažas, tokiu būdu, kad su ja neįmanoma sukurti gravitacijos jėgos, kad sulėtėtų plėtra.

Taigi mūsų visata būtų atvira visata, galinti baigtis Didžiuoju Ašaros ar Dideliu plyšiu, kur materija yra padalinta į subatomines daleles, kurios niekada nebegrįžta kartu. Tai būtų visatos, kurią mes žinome, pabaiga.

Tamsi materija yra svarbiausia

Bet jūs turite atsižvelgti į tamsiosios materijos egzistavimą. Bent kol kas tamsiosios materijos negalima pastebėti ar aptikti tiesiogiai. Bet jos gravitacinis poveikis yra toks, nes jo buvimas paaiškintų gravitacinius pakitimus daugelyje žvaigždžių ir sistemų.

Kadangi manoma, kad tamsiosios medžiagos užima iki 90% visatos, tai yra įmanoma, kad mūsų visata yra uždara. Tokiu atveju sunkumas galėtų kompensuoti išsiplėtimą, pritraukdamas jį į Didžiąją krizę, kaip aprašyta anksčiau.

Bet kokiu atveju, tai žavi idėja, su kuria vis dar galima spėlioti. Ateityje gali būti, kad paaiškės tikroji tamsiosios materijos prigimtis, jei ji egzistuoja.

Tarptautinės kosminės stoties laboratorijose jau yra eksperimentai. Tuo tarpu žemėje taip pat vykdomi eksperimentai tamsiosioms medžiagoms iš normaliosios medžiagos gauti. Rezultatai, kurie bus gauti, bus pagrindiniai norint suprasti tikrąją visatos prigimtį.

Nuorodos

1. Kragh, H. Cikliniai reliatyvistinės visatos modeliai. Atkurta iš: arxiv.org.
2. Pérez, I. Visatos kilmė ir pabaiga. Atkurta iš: revistaesfinge.com.
3. SC633. Visatos ištakos. Atkurta iš: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Osciliuojančios Visatos teorija. Atkurta: universetoday.com.
5. Vikipedija. Ciklinis modelis. Atkurta iš: en.wikipedia.org.
6. Vikipedija. Visatos forma. Atkurta iš: en.wikipedia.org.