HVAD ER DEN OSCILLERENDE UNIVERSSTEORI? - VIDENSKAB - 2025

Det oscillerende univers eller det cykliske universsteori foreslår, at universet udvides og sammentrækkes på ubestemt tid. Richard Tolman (1881-1948), en matematiker ved California Institute of Technology, foreslog en matematisk baseret teori om det pulserende univers omkring 1930.

Men ideen var ikke ny i Tolmans tid, da gamle vediske skrifter allerede havde foreslået noget lignende omkring 1500 f.Kr., hvori det blev anført, at hele universet var indeholdt i et kosmisk æg kaldet Brahmanda.

Figur 1. Udsigt over det dybe univers fra Hubble. I øjeblikket ekspanderer universet, men ifølge den oscillerende universsteori kommer der et tidspunkt, hvor det sammentrækker. Kilde: Wikimedia Commons.

Takket være Edwin Hubble (1889-1953) er det bevist, at universet i øjeblikket ekspanderer, hvilket ifølge de fleste astronomer i øjeblikket accelererer.

Oscillating Universe Theory-forslag

Hvad Tolman foreslår, er, at udvidelsen af ​​universet sker takket være den første impuls fra Big Bang og vil stoppe, når impulsen ophører på grund af tyngdekraften.

Faktisk havde den russiske kosmolog Alexander Friedmann (1888-1925) allerede i 1922 introduceret ideen om en kritisk tæthed af universet, hvorunder det udvides uden at tyngdekraften er i stand til at forhindre det, mens over det, det samme Gravitation forhindrer ekspansion og forårsager dens sammentrækning, indtil den kollapser.

I sin teori forudser Tolman, at universets tæthed vil nå et punkt, hvor ekspansionen stopper takket være gravitationsbremsen, og sammentrækningsfasen, kaldet Big Crunch, vil begynde.

I denne fase vil galakserne vokse tættere og tættere på og danne en enorm, utrolig tæt masse, hvilket forårsager det forudsagte sammenbrud.

Teorien postulerer også, at universet ikke har en bestemt begyndelse og ende, da det er bygget og ødelagt skiftevis i cyklusser på millioner af år.

Den oprindelige sag

De fleste kosmologer accepterer Big Bang-teorien som universets oprindelse, der blev dannet gennem den store primordiale eksplosion, fra en bestemt form for stof og energi med ufattelig tæthed og enorm temperatur.

Fra dette store oprindelige atom fremkom de elementære partikler, som vi kender: protoner, elektroner og neutroner, i den form, der kaldes ylem, et græsk ord, som den kloge Aristoteles havde brugt til at henvise til det oprindelige stof, kilden til al stof.

Ylem afkøles gradvist, når det ekspanderede og blev mindre tæt hver gang. Denne proces efterlod et strålingsfodaftryk på universet, som nu er blevet påvist: mikrobølgestrålingsbaggrunden.

De elementære partikler begyndte at kombinere med hinanden og danne det stof, vi kender i løbet af få minutter. Så ylem blev successivt omdannet til et og andet stof. Ideen om ylem er netop det, der gav anledning til det pulserende univers.

I henhold til teorien om det pulserende univers er det muligt, før vi nåede denne ekspansive fase, som vi er i nu, at et andet univers, der ligner det nuværende, eksisterede, og som kom sammen for at danne ylem.

Eller måske er vores den første af de cykliske universer, der finder sted i fremtiden.

Big Bang, Big Crunch og entropi

Ifølge Tolman begynder enhver svingningssekvens i universet med en Big Bang, hvor ylem giver anledning til al materie, som vi kender til, og slutter med Big Crunch, det sammenbrud, som universet kollapser i.

I tidsperioden mellem det ene og det andet udvides universet, indtil tyngdekraften stopper det.

Som Tolman selv indså, ligger problemet imidlertid i den anden lov om termodynamik, der siger, at systemets entropi - grad af forstyrrelse aldrig falder.

Derfor skulle hver cyklus være længere end den foregående, hvis universet var i stand til at bevare en hukommelse af sin tidligere entropi. Ved at øge længden af ​​hver cyklus ville der komme et punkt, hvor universet ville have en tendens til at udvide sig på ubestemt tid.

En anden konsekvens er, at universet ifølge denne model er endeligt, og på et eller andet fjernt tidspunkt i fortiden må det have haft sin oprindelse.

For at afhjælpe problemet sagde Tolman, at ved at inkludere relativistisk termodynamik ville sådanne begrænsninger forsvinde, hvilket tillader en ubestemt række af sammentrækninger og udvidelser af universet.

Universets udvikling

Figur 2. Densitetsparameteren bestemmer tre mulige geometrier af universet. Kilde: NASA via Wikimedia Commons.

Den russiske kosmolog Alexander Friedmann, der også var en stor matematiker, opdagede tre løsninger på Einsteins ligninger. Dette er 10 ligninger, der er en del af relativitetsteorien, og som beskriver, hvordan rumtidskurver skyldes tilstedeværelsen af ​​stof og tyngdekraften.

Friedmanns tre løsninger fører til tre modeller af universet: en lukket, en åben og en tredje flad. Mulighederne ved disse tre løsninger er:

-Et ekspanderende univers kan stoppe med at udvide og kontrakt igen.

-Det ekspanderende univers kan muligvis nå en tilstand af ligevægt.

-Expansionen kan fortsætte til uendelig.

The Big Rip

Universets ekspansionshastighed og mængden af ​​stof, der er til stede i det, er nøglerne til at genkende den rigtige løsning blandt de tre, der blev nævnt.

Friedmann vurderede, at den kritiske tæthed, der blev nævnt i begyndelsen, er plus eller minus 6 hydrogenatomer pr. Kubikmeter. Husk, at brint og helium er de vigtigste produkter i ylem efter Big Bang og de mest rigelige elementer i universet.

Indtil nu er videnskabsmænd enige om, at densiteten i det nuværende univers er meget lav, på en sådan måde, at det med det ikke er muligt at generere en tyngdekraft for at bremse ekspansionen.

Så vores univers ville være et åbent univers, som kan ende i Great Tear eller Big Rip, hvor stof er adskilt i subatomære partikler, der aldrig kommer sammen igen. Dette ville være slutningen på det univers, vi kender.

Mørk stof er nøglen

Men du skal tage hensyn til eksistensen af ​​mørk stof. Mørkt stof kan ikke ses eller opdages direkte, i det mindste for nu. Men dens gravitationseffekter gør, da dens tilstedeværelse ville forklare tyngdekraftsændringerne i mange stjerner og systemer.

Da mørkt stof antages at besætte op til 90% af universet, er det muligt, at vores univers er lukket. I dette tilfælde ville tyngdekraften være i stand til at kompensere for udvidelsen og bringe den til Big Crunch, som beskrevet tidligere.

Under alle omstændigheder er det en fascinerende idé, der stadig har meget plads til spekulation. I fremtiden er det muligt, at den sande natur af mørk stof, hvis den findes, vil blive afsløret.

Der er allerede eksperimenter til dette i laboratorierne i den internationale rumstation. I mellemtiden udføres der også eksperimenter for at få mørkt stof fra normal stof. De fund, der resulterer, vil være nøglen til at forstå universets sande natur.

Referencer

1. Kragh, H. Cykliske modeller af det relativistiske univers. Gendannes fra: arxiv.org.
2. Pérez, I. Universets oprindelse og ende. Gendannes fra: revistaesfinge.com.
3. SC633. Origins of the Universe. Gendannes fra: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Oscillating Universe Theory. Gendannet: universetoday.com.
5. Wikipedia. Cyklisk model. Gendannet fra: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Universets form. Gendannet fra: en.wikipedia.org.