انتعاش الكون: على العكس من الانفجار الكبير

الناس دائما مفتونا اثنين من أهم النظريات حول أصل الكون. "في واحدة منها الكون يحدث في لحظة واحدة من الخلق (كما في اليهودية-المسيحية البرازيلي نشأة الكون)" كتب كونيات ماريو نوفيلو و سانتياغو بيريز-Bergliaffa في عام 2008. في آخر — "الكون الأبدي و يتكون من سلسلة لا نهاية لها من دورات (كما في نشأة الكون من البابليين و المصريين)". شعبة في علم الكونيات الحديث "بطريقة أو بأخرى صدى cosmogonic الأساطير" كتب علماء الكون.

قد يبدو أن المواجهة خاصة في العقود القليلة الماضية. نظرية الانفجار الكبير ، وهو معيار الموضوع في الكتب المدرسية والبرامج التلفزيونية ، وقد دعم قوي بين علماء الكون الحديثة. صورة أبدية الكون كان الأفضل حوالي مائة سنة مضت, ولكن فقدت الدعم عندما رأى علماء الفلك أن الكون يتمدد و أن كانت صغيرة وبسيطة 14 مليار سنة. في الأكثر شعبية النسخة الحديثة من نظرية الانفجار الكبير بدأ مع ما يسمى "التضخم الكوني" — انفجار والتوسع الهائل خلالها بلا حدود قطعة صغيرة من الفضاء في الوقت تضخمت في ضخمة, شقة, العيانية الفضاء ، والتي منذ ذلك الحين استمرت في التوسع.

اليوم باستخدام مصدر واحد المكون (inflaton الميدان) التضخمية نماذج إنتاج العديد من يعرف تفاصيل الفضاء. ولكن أصل القصة نظرية التضخم يفقد في كثير من طرق: أنه من غير الواضح ما سبق كان من قبل. العديد من المنظرين يعتقدون أن inflaton المجال يجب أن تناسب بشكل طبيعي أكثر اكتمالا ، على الرغم من أنها حتى الآن غير معروف ، نظرية أصل الوقت.

على مدى السنوات القليلة الماضية أكثر علماء الكون بدأت تعيد النظر بعناية البديل. يقولون أن الانفجار الكبير... انتعاش كبير. بعض علماء الكون تفضل أن ترى صورة في الكون دوريا يتمدد و ينكمش مثل الضوء كذاب كلما تتقلص إلى حجم معين ؛ أخرى تشير إلى أن الفضاء ارتدت مرة واحدة فقط — أنه قد تقلصت إلى انتعاش خلال ما لا نهاية طويلا و سوف توسع إلى أجل غير مسمى بعد ذلك. في وقت لا تزال تتدفق في الماضي و المستقبل دون نهاية.

العلم الحديث هو يأمل في حل هذا النقاش القديمة. في السنوات القادمة ، التلسكوبات لديك للعثور على أدلة دامغة على التضخم الكوني. خلال أول البرية النمو — إذا كان الكم تموجات في نسيج المكان والزمان وقد امتدت مطبوع في شكل الدوامات الصغيرة في استقطاب القديمة ضوء الخلفية الكونية الميكروويف. التجارب الحالية والمستقبلية التلسكوبات في البحث عن هذه الدوامات. إذا كنت لا يمكن العثور عليها على مدى العقود القليلة القادمة ، كما لا يعني أن التضخم نظرية خاطئة (في النهاية ، هذه الدوامات قد خافت جدا) ، ولكن من شأنه أن يعزز موقف كذاب علم الكونيات ، وفقا لأي من هذه دوامات لا ينبغي أن يكون.

عدة مجموعات من العلماء في وقت واحد جعلت مذهلة التقدم. في العام الماضي ، الفيزيائيين قد حددت اثنين من جديد ممكن انتعاش. واحد من النماذج الموضحة في العمل ، والتي ظهرت في مجلة علم الكونيات و Astroparticle الفيزياء قدمت آنا الأفكار من جامعة كولومبيا في استمرار عملها السابق مع كونيات بول ستنهاردت. فجأة بعد آخر حل جديد مع انتعاش ، مقبول للنشر في الاستعراض الجسدي د المقترحة من قبل بيتر غراهام ، ديفيد كابلان ، Surdzhit Rajendram معروف العلماء الثلاثة الذين كانوا يعملون في أكثر مسائل فيزياء الجسيمات و لا علاقة للمجتمع من علماء الكون انتعاش.

في الحقيقة هذا السؤال قد اكتسب معنى جديدا في عام 2001 عندما ستنهاردت وثلاثة كونيات قال أن فترة بطء انقباض في تاريخ الكون يمكن أن تفسر استثنائية نعومة الطائرة التي نراها اليوم ، حتى بعد الارتداد ، دون الحاجة إلى الاتصال التضخم.

لا تشوبه شائبة بساطة الكون حقيقة أن أي منطقة من السماء يحتوي على مادة أكثر من أي دولة أخرى ، وأن منطقة مسطحة, كيف يمكن رؤية التلسكوبات — كل هذه الدهشة و لا يمكن تفسيره. هذا الفضاء كان متجانسة كما هو ، يعتقد الخبراء أنه عندما الكون كان سنتيمتر في القطر ، كان لها نفس الكثافة في جميع أنحاء حد من جزء واحد لكل 100 ، 000. ولكن نمو أحجام أصغر ، المادة و الطاقة على الفور komkovatost و تشوه الزمكان. لماذا لا يمكن لنا رؤية التلسكوبات الكون دمرت بفعل الجاذبية ؟

"التضخم جاء من فكرة أن نعومة الطائرة الكون هو الجنون" ، وقال كونيات نيل توروك ، مدير معهد الفيزياء النظرية في محيط مدينة Waterloo, Ontario, والمؤلف المشارك من عام 2001 حول موضوع الفضاء ضغط كتبها ستنهاردت, جاستن, هوري و بيرت Avruhom. وفقا لسيناريو التضخم في المنطقة بحجم سنتيمتر خلال التضخمية التوسع حتى أصغر المنطقة بقعة صغيرة عن حجم تريليون من تريليون من سنتيمتر. تمتد في شقة على نحو سلس inflaton حقل ذرة ليس من المفترض أن تمر عبر تقلبات قوية من المكان والزمان امتدت على نحو سلس كون مثل كوننا. رامان Sundrum ، الفيزياء النظرية من جامعة ميريلاند ، إن التضخم يحب "المدمج في التسامح مع الخطأ". إذا كان خلال مرحلة النمو الهائل وتراكم الطاقة التي مشوهةالزمكان في مكان معين ، هذا كان تركيز توسعت بسرعة.

ولكن أين بالضبط هو بشكل لا يصدق بقعة صغيرة و لماذا كان ذلك على نحو سلس وشقة ، لا أحد يعرف. وقد وجد العلماء العديد من الخيارات الممكنة تشمل inflaton الميدانية في نظرية الأوتار, التي يمكن أن تنشأ من خلال الكم نظرية الجاذبية. ولكن في حين لا يوجد دليل أو ضد هذه الأفكار.

التضخم الكوني أيضا مثيرة للجدل التأثير. نظرية عرض في عام 1980 ، ألن الأمعاء ، أندريه ليند ، اليكسي Starobin و ستنهاردت تقريبا يؤدي تلقائيا إلى فرضية أن الكون عشوائي فقاعة في بحر لا نهاية لها من نظرية الكون المتعدد. بمجرد أن يبدأ التضخم ، فإن الحسابات تشير إلى أن أنها سوف تستمر إلى الأبد والبقاء فقط في الأماكن ، في "جيوب" والتي سوف ثم زهر الأكوان من نوع دينا. من أي وقت مضى توسيع الفرص في عملية التضخم من أكوان متعددة تشير إلى أن لدينا محددة فقاعة قد تبقى إلى الأبد غامضة ، لأن كل شيء في الكون المتعدد كان عدد لانهائي من المرات. طبعا هذا استنتاج الأسباب تهوع من الخبراء. فمن الصعب أن نتصور أن الكون قد يكون واحد فقط من العديد من. ستنهاردت نفسه وقد تسمى هذه الفكرة "هراء".

هذا الموقف جزئيا الدافع له وغيرهم من الباحثين للتعامل مع مستبعد. "في نموذج انتعاش هناك فترة من التضخم" ، ويقول الترك. بدلا من, أنها وأضاف فترة من الانكماش قبل الانفجار الكبير شرح لدينا متجانسة الكون. "الغاز في الغرفة الخاصة بك متجانسة تماما ، لأن جزيئات الهواء اصطدمت ويخلط حتى كان الكون واسع و تغلق ببطء في الذي أعطاها الوقت على نحو سلس".

على الرغم من أن النموذج الأول المتعاقدة الكون كان مربكا وغير دقيقة ، وكثير من العلماء كانوا مقتنعين الفكرة الأساسية: بطء ضغط يمكن أن يفسر العديد من الميزات لدينا توسع الكون. "ثم ضيق عنق الزجاجة كان انتعاش. الناس اتفقوا على أن الانتقال إلى مرحلة الضغط هو مثيرة جدا للاهتمام ، ولكن ليس في حال كنت غير قادر على الانتقال إلى مرحلة من التوسع."

ترتد — ليس من السهل. في عام 1960 المنشأ من علماء الفيزياء البريطاني روجر بنروز و ستيفن هوكينغ أثبتت مجموعة من ما يسمى "التفرد النظريات" تبين أن في ضغط المادة والطاقة سوف تتحول حتما إلى حدود كثيفة نقطة التفرد. هذه النظريات بالكاد تستوعب فكرة كيف انضغاط الكون الذي يهم ، الزمكان والطاقة إلى أضعاف الداخل ، يتجنب الانهيار إلى التفرد حيث النظرية الكلاسيكية من الجاذبية و الزمكان ألبرت أينشتاين يتوقف عن العمل و التي تبدأ في عمل قواعد الجاذبية الكمية. لماذا تقلص الكون سوف تكون قادرة على تجنب مصير نجم ضخم أن يموت الضغط إلى نقطة يصبح الثقب الأسود ؟

كل من النموذج المقترح من انتعاش استخدام الثغرات في النظريات عن التفرد هي تلك التي لسنوات عديدة يبدو أن طريق مسدود. علماء الكون انتعاش طويلة بأن الارتداد قد يكون ممكنا إذا كان الكون يتضمن المادة مع الطاقة السلبية (أو غيرها من مصادر الضغوط السلبية) التي من شأنها أن تمنع الجاذبية و الضغط. وقد حاول العلماء استخدام هذه الثغرة منذ بداية عام 2000-x سنوات ، ولكن دائما جاء إلى حقيقة أن إضافة المكونات مع الطاقة السلبية يجعلها غير مستقرة نموذج الكون ، بسبب التقلبات الكمية من الطاقة الإيجابية والسلبية تلقائيا يولد في فراغ الفضاء مع انعدام الطاقة. في عام 2016 ، الروسية كونيات فاليري Rubakov وزملاؤه حتى أثبت نظرية ، الذي استبعد فئة كبيرة من آليات انتعاش.

ثم Idgas وجدت انتعاش الآلية التي يمكن تجاوز هذا الاستثناء. العنصر الرئيسي في نموذج بسيط جوهر "العددية الميدان" ، وهو ، من الناحية النظرية ، يمكن أن تدخل حيز اللعب عندما الكون عقود الطاقة يتركز إلى حد كبير. العددية مجال يمكن أن تخفي نفسها في حقل الجاذبية في مثل هذه الطريقة لخلق ضغط سلبي على الكون ، ومنع ضغط وتمتد من الفضاء-الزمن. العمل الأفكار — "أفضل محاولة كبح أي من الممكن عدم الاستقرار وخلق حقا مستقرة نموذج مع هذا النوع الخاص من مادة" ، يقول جان لوك Laners, عالم الكونيات, المنظر من معهد الجاذبية الفيزياء ماكس بلانك في ألمانيا الذي عمل أيضا على نماذج من الارتفاع.

غراهام ، كابلان و راجيندران قدم له فكرة غير المفرد ترتد في ورقة على الموقع arxiv.org في أيلول / سبتمبر 2017. العمل الذي بدأ مع مسألة كيف السابقة ضغط مرحلة في تاريخ الكون لشرح قيمة الثابت الكوني هو لافت للنظر صغيرة العدد ، والذي يحدد كمية الطاقة المظلمة مخيط في نسيج الزمكان ، الطاقة ، الذي يدفع تسارع توسع الكون.

العمل على الجزء الأكثر صعوبة — انتعاش — العلماء الثلاثة المستخدمة في الثانية ، إلى حد كبير نسيت ثغرة في التفرد النظريات. استلهم من الغريب نموذج الكون الذي اقترحه منطقي كورت غودل في عام 1949 عندما جنبا إلى جنب مع اينشتاين يعمل في معهد الدراسات المتقدمه فى برينستون. Gödel تستخدم قوانين النسبية العامة لإنشاء نظرية الدورية الكون دوران الذي أبقى عليه من انهيار الجاذبية هو بالضبط نفس مدار الأرض يمنعها من السقوط علىالشمس. غودل قد أكد أن يدور الكون سمح "مغلقة الوقت-مثل منحنيات", الذي هو في الأساس حلقة من الوقت. حتى وفاته كان يعتقد أن الكون يدور بالضبط كما اقترح نموذج. اليوم يعرف العلماء أنه لا خلاف بعض الاتجاه في الفضاء الخارجي من شأنه أن يكون أفضل من الآخر. ولكن غراهام الشركة تفكر صغير يحوم الأبعاد المكانية التي قد تكون موجودة في الفضاء ، مثل ستة أبعاد إضافية افترض من نظرية الأوتار. يمكن أن تقلص الكون تدور في هذه الاتجاهات ؟

تخيل أن هناك واحد فقط من هذه كرة لولبية أبعاد إضافية ، دائرة صغيرة في كل نقطة من الفضاء. يقول غراهام "في كل نقطة من الفضاء إضافية الاتجاه الذي يمكن أن تتحرك في الرابع البعد المكاني ، ولكن هل يمكن أن تذهب فقط على بعد مسافة صغيرة و العودة إلى المكان الذي بدأت الحركة". إذا كان الاتفاق الأبعاد الإضافية سوف تكون على الأقل ثلاثة ، ثم ضغط الكون أن المادة والطاقة يمكن أن تبدأ تدور في القياسات أنفسهم سوف يكون الغزل مع المادة والطاقة. التناوب في الأبعاد الإضافية فجأة يمكن أن تؤدي إلى انتعاش. "كل هذه الاشياء التي كان من المفترض أن يتقلص إلى التفرد ، وذلك بسبب دوران في أبعاد إضافية لا يحصل هناك" يقول غراهام. "كل هذه الأشياء قد تكون مضغوطة في نقطة واحدة, ولكن بدلا من ذلك سوف يطير بعيدا."

عمل العلماء جذبت انتباه الناس أكثر من المعتاد دائرة من علماء الكون انتعاش. شون كارول ، الفيزياء النظرية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، يشككون في ذلك ، ولكن المكالمات فكرة "ذكية جدا". وقال انه يعتقد أن من المهم وضع البدائل التقليدية التضخم التاريخ من أجل فهم أفضل لكيفية نظرية التضخم سوف ننظر في المقارنة — لا سيما عندما سيتم إطلاق الجيل الجديد من التلسكوبات. ويعتقد أيضا أنه إذا نظرية بديلة تكون على الأقل 5% من فرص النجاح ، هو التحقق من قيمتها. و هذا العمل هو استثناء.