KAKŠNA JE TEORIJA NIHAJOČEGA VESOLJA? - ZNANOST - 2025

Nihajoče vesolje ali ciklično vesolje teorija predlaga, da se vesolje širi in krči v nedogled. Richard Tolman (1881–1948), matematik na kalifornijskem tehnološkem inštitutu, je okoli leta 1930 predlagal matematično utemeljeno teorijo pulzirajočega vesolja.

Toda ideja za Tolmanov čas ni bila nova, saj so starodavni vedski spisi že okoli leta 1500 pred našim štetjem predložili nekaj podobnega, ki navaja, da je celotno vesolje vsebovano v kozmičnem jajcu, imenovanem Brahmanda.

Slika 1. Pogled na globoko vesolje iz Hubbleja. Trenutno se vesolje širi, toda glede na nihajno vesoljsko teorijo pride čas, ko se začne. Vir: Wikimedia Commons.

Zahvaljujoč Edwinu Hubblu (1889-1953) je dokazano, da se vesolje trenutno širi, kar po mnenju večine astronomov trenutno pospešuje.

Predlog nihajne teorije vesolja

Tolman predlaga, da se širitev vesolja zgodi zahvaljujoč začetnemu impulzu Velikega poka in se ustavi, ko omenjeni impulz preneha zaradi delovanja gravitacije.

Resnično je ruski kozmolog Alexander Friedmann (1888-1925) že leta 1922 matematično predstavil zamisel o kritični gostoti vesolja, pod katero se širi, ne da bi jo gravitacija zmogla preprečiti, medtem ko je nad njo enaka Gravitacija preprečuje širitev in povzroči njeno krčenje, dokler se ne zruši.

No, v svoji teoriji Tolman napoveduje, da bo gostota vesolja dosegla točko, ko se bo širjenje ustavilo zahvaljujoč gravitacijski zavori in začela se bo kontrakcija, imenovana Big Crunch.

V tej fazi se bodo galaksije vse bolj in bližje tvorile ogromna, neverjetno gosta masa, kar bo povzročilo napovedan propad.

Teorija tudi postulira, da vesolje nima točno določenega začetka in konca, saj ga gradi in uničuje izmenično v milijonskih letih.

Prvotna zadeva

Večina kozmologov sprejema teorijo Big Bang kot izvor vesolja, ki je nastal skozi veliko prvinsko eksplozijo, iz posebne oblike materije in energije nepredstavljive gostote in ogromne temperature.

Iz tega velikega začetnega atoma so nastali osnovni delci, ki jih poznamo: protoni, elektroni in nevtroni, v obliki, imenovani ylem, grška beseda, ki jo je modri Aristotel uporabljal za sklicevanje na prvotno snov, vir vse snovi.

Ylem se je postopoma ohlajal, ko se je širil, vsakič je postajal manj gost. Ta postopek je pustil odsev sevanja v vesolju, ki je bil zdaj odkrit: ozadje mikrovalovnega sevanja.

Elementarni delci so se začeli kombinirati med seboj in v nekaj minutah tvorijo materijo, ki jo poznamo. Tako se je ylem zaporedno spreminjal v eno in drugo snov. Ideja ylema je ravno tista, ki je porodila o pulzirajočem vesolju.

Preden smo dosegli to ekspanzivno fazo, v kateri smo sedaj, je po teoriji pulzirajočega vesolja možno, da je obstajalo drugo vesolje, podobno sedanjemu, ki se je skrčilo in je tvorilo ylem.

Ali pa je morda naše prvo ciklično vesolje, ki se bo zgodilo v prihodnosti.

Big Bang, Big Crunch in entropija

Po Tolmanovem mnenju se vsako nihanje v vesolju začne z velikim praskom, v katerem ylem sproži vso snov, ki jo poznamo, in se konča z velikim krčem, v katerega se uniči vesolje.

V časovnem obdobju med enim in drugim se vesolje širi, dokler ga gravitacija ne ustavi.

Vendar, kot je sam ugotovil Tolman, je težava v drugem zakonu termodinamike, ki pravi, da se entropija - stopnja motnje - sistema nikoli ne zmanjša.

Zato bi moral biti vsak cikel daljši od prejšnjega, če bi vesolje lahko ohranilo spomin na svojo prejšnjo entropijo. S povečanjem dolžine vsakega cikla bi prišlo do točke, ko bi se vesolje večinoma širilo.

Druga posledica je, da je v skladu s tem modelom vesolje dokončno in v nekem oddaljenem trenutku mora imeti izvor.

Za odpravo težave je Tolman izjavil, da bodo takšne omejitve z vključitvijo relativistične termodinamike izginile, kar bi omogočalo nedoločen niz kontrakcij in širitev vesolja.

Evolucija vesolja

Slika 2. Parameter gostote določa tri možne geometrije vesolja. Vir: NASA prek Wikimedia Commons.

Ruski kozmolog Alexander Friedmann, ki je bil tudi velik matematik, je odkril tri rešitve Einsteinovih enačb. To je 10 enačb, ki so del teorije relativnosti in opisujejo, kako se krivulje v prostoru in času pojavljajo zaradi prisotnosti materije in gravitacije.

Tri rešitve Friedmanna vodijo do treh modelov vesolja: enega zaprtega, enega odprtega in tretjega ravno. Možnosti, ki jih ponujajo te tri rešitve, so:

-Širjenje vesolja se lahko neha več razširjati in ponovno skrčiti.

-Razširi se vesolje, ki lahko doseže ravnovesje.

-Širitev se lahko nadaljuje v neskončnost.

Veliki razmik

Hitrost širjenja vesolja in količina snovi, ki je v njem, sta ključna za prepoznavanje pravilne rešitve med tremi omenjenimi.

Friedmann je ocenil, da je kritična gostota, omenjena na začetku, plus ali minus 6 vodikovih atomov na kubični meter. Ne pozabite, da sta vodik in helij glavni proizvodi ylema po velikem udaru in najbolj obilni elementi v vesolju.

Doslej se znanstveniki strinjajo, da je gostota sedanjega vesolja zelo nizka, in sicer tako, da z njo ni mogoče ustvariti sile gravitacije, da bi upočasnila širitev.

Torej bi bilo naše vesolje odprto vesolje, ki bi se lahko končalo v Veliki solzi ali Velikem razkolu, kjer je materija ločena na subatomske delce, ki se nikoli ne vrnejo skupaj. To bi bil konec vesolja, ki ga poznamo.

Temna materija je ključna

Vendar morate upoštevati obstoj temne snovi. Temne snovi vsaj zaenkrat ni mogoče videti ali zaznati neposredno. Toda njeni gravitacijski učinki delujejo, saj bi njegova prisotnost pojasnila gravitacijske spremembe v mnogih zvezdah in sistemih.

Ker se domneva, da temna snov zavzema do 90% vesolja, je možno, da je naše vesolje zaprto. V tem primeru bi gravitacija lahko kompenzirala širitev in jo pripeljala do velikega krča, kot je opisano prej.

Vsekakor je fascinantna ideja, ki ima še vedno veliko prostora za špekulacije. V prihodnosti je možno, da se bo razkrila prava narava temne snovi, če obstaja.

Za to že potekajo poskusi v laboratorijih Mednarodne vesoljske postaje. Medtem se na terenu izvajajo tudi poskusi, s katerimi pridobimo temno snov iz običajne snovi. Ugotovitve, ki bodo prinesle rezultat, bodo ključne za razumevanje resnične narave vesolja.

Reference

1. Kragh, H. Ciklični modeli relativističnega vesolja. Pridobljeno: arxiv.org.
2. Pérez, I. Izvor in konec Vesolja. Pridobljeno: revistaesfinge.com.
3. SC633. Izvori vesolja. Pridobljeno od: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Oscilirajoča teorija vesolja. Obnovljeno: universetoday.com.
5. Wikipedija. Ciklični model. Pridobljeno: en.wikipedia.org.
6. Wikipedija. Oblika vesolja. Pridobljeno: en.wikipedia.org.