Püüdes mõista, mis on universumi olemus, kuidas see tekkis ja mis seda tulevikus ootab, konstrueerivad teadlased mõnikord ebatavalisi hüpoteese ja mudeleid, nagu näiteks suure põrke teooria.
Kas universum algas plahvatuse või põrgatusega või millegi muuga? Küsimus meie päritolu kohta on üks kõige teravamaid probleeme füüsikas, millele on vaid mõned vastused ja palju spekulatsioone. Tänapäeval on populaarseim ja üldtunnustatud teooria kosmiline inflatsioon, mille kohaselt kogu Suure Paugu järgse sekundi esimese murdosa jooksul läbis kogu aegruum uskumatult kiire paisumise perioodi. Siiski on ka teisi konkureerivaid ideid. Näiteks Universumi tsüklilise mudeli järgi eelnes meie aegruumile teine, mis elas üle Suure Kokkusurumise perioodi ja plahvatas siis uuesti - võime seda täna jälgida. Lisaks on tsüklilisest mustrist tulenev Big Bounce teooria.
Inflatsioonimudelil on palju fänne, kuna selle postuleeritav kiire laienemine selgitab universumi paljusid omadusi - näiteks seda, miks see tundub suhteliselt tasane (mitte kõver, kui rääkida suurtest skaaladest) ja ühtlane igas suunas (kõikjal ruumis, kõikides ruumides aine suunad on ligikaudu samad). Mõlemad tingimused arenevad siis, kui üksteisest kauged ruumipiirkonnad asusid algul väga lähedal. Teooria uusimad versioonid näivad siiski viitavat - või isegi nõudvat - seda, et inflatsioon pole loonud mitte ainult meie universumi, vaid ka lõputu universumimaastiku, millele moodustati kõikvõimalikud universumitüübid kõigi füüsikaliste seaduste ja omadustega. Mõnele teadlasele meeldib see eeldus,kuna see võib seletada meie Universumi olemasolu pealtnäha juhuslike, kuid elu olemasolu jaoks ideaalselt kohandatud tingimustega. Kui sellisel maastikul on kõik ettekujutatavad ja mõeldamatud ruumitüübid, siis pole üllatav, et meie oma on nende hulgas. Samal ajal peavad teised füüsikud multiversumi ideed tõrjuvaks, osaliselt seetõttu, et kui teooria ennustab kõigi võimalike sündmuste toimumist, ei ennusta see meie universumit ainulaadselt.kui teooria ennustab kõigi võimalike sündmuste toimumist, ei ennusta see unikaalselt meie universumit.kui teooria ennustab kõigi võimalike sündmuste toimumist, ei ennusta see unikaalselt meie universumit.
Suure tagasilöögi teooriad ennustavad ka tasast ja ühtlaselt täidetud ruumi tänu selle kokkutõmbumisel tekkivatele silumisefektidele. Kuid tagasilöögi idee komistuskiviks on pikka aega peetud üleminekut kokkutõmbumisest laienemiseni, mis nõuab vihatud "singulaarsuse" ideed - aega, mil universum oli lõpmatu tihedusega - mida paljud peavad matemaatiliselt mõttetuks eelduseks, mis näitab, et teooria rong läks maha rööpad. Hiljuti on füüsikud hakanud väitma, et nad on leidnud tagasilöögivõrrandid, mis ei sisalda ainsust. 2016. aastal avaldasid Neil Turok ja Steffen Giehlen arvutused väljaandes Physical Review Letters. Seejärel kommenteeris Turok seda tööd järgmiselt:
„Leidsime, et saame täpselt kirjeldada universumi kvantarengut, ja leidsime, et universum siirdub sujuvalt singulaarsuse kaudu teisele poole. Me olime seda lootnud, kuid varem ei saavutatud selliseid tulemusi”.
Suur põrge animatsioon / ajakiri Quanta.
Nii peavad paljud 2016. aastat Suure tagasilöögi sünniks, ehkki kontseptsioon ise pärineb selliste teadlaste töödest, nagu näiteks Willem de Sitter ja Georgy Gamow. Läbimurre teooria arengus tuli kahe tehnika abil, mida kasutasid Turok ja Ghilen. Esimene oli universumi kirjeldamise asemel klassikalise üldteooriaga kasutada kvant kosmoloogia endiselt puudulikku teooriat - segu kvantmehaanikast ja üldrelatiivsusteooriast. Teises tehnikas eeldati, et kui ruum oli väga noor, käitus aine nagu valgus - selles mõttes, et seda kirjeldavad füüsikaseadused ei olnud skaalast sõltumatud. Näiteks toimib valgus lainepikkusest olenemata ühtemoodi. Kuid aine füüsika erineb tavaliselt sõltuvalt kõnesolevatest skaaladest. Kaasaegsete mudelite järgiUmbes esimese 50 tuhande aasta jooksul oli universum kiirgusega täidetud ja tänapäeval oli kosmoses kõikjal täheldatav tavaline aine vähe. Hiljutised Big Rebound Universumi mudelid näitavad, et see oli algstaadiumis skaalatu.
Turok ja Ghilen leidsid, et sellistes tingimustes kahanev universum ei läheks kunagi tegeliku singulaarsuse seisundisse. Tegelikult „tunneldub“see punkt läbi, hüpates enne seda olevast riigist selle järgsesse olekusse. Kuigi see võib esialgu tunduda trikkina, on see kvantmehaanikas (kvanttunnelid) tõestatud nähtus. Kuna osakesed ei eksisteeri absoluutsetes olekutes, vaid on pigem tõenäosuspilved, on väike, kuid reaalne võimalus, et nad "tunnelivad" läbi füüsiliste takistuste, et jõuda käeulatusest välja. See on nagu kõndimine läbi seinte, ainult mikroskoopilisel tasemel. Turk märgib, et ebatäpsused ruumis, ajas ja mateerias näitavad, et on võimatu öelda, kus universum konkreetsel hetkel täpselt asub,mis võimaldab tal läbida ainsust.
Reklaamvideo:
Kuid 2016. aastal töötasid Paul Steinhardt ja Anna Ijas teisel viisil, et matemaatiliselt demonstreerida tagasilöögi võimalust. Nad tutvustasid Universumi mudelisse spetsiaalset välja, kus kompressioon võib laieneda enne, kui ruum muutub piisavalt väikeseks, et minna ainsuse olekusse. Oma uurimistöös kasutasid nad klassikalist üldrelatiivsusteooria teooriat. Teisisõnu näitasid nad selle tööga, et tagasilöök on võimalik mitte ainult kvantmehaanika, vaid ka relatiivsusteooria seisukohalt.
Sarnaselt teiste hüpoteesidega universumi tekke ja arengu kohta üritab Big Bounce teooria paljastada, miks universum on täpselt selline, nagu me seda vaatleme. Füüsikute ehitatud mudelid esindavad ainult idealiseeritud, absoluutselt sujuvaid universumeid, milles ei esine väikseid tiheduse kõikumisi, mis toovad kaasa tähtede, galaktikate ja reaalse ruumi moodustumise. Nii et teadlased ei pea veel keerukate süsteemide jaoks välja töötama Big Bounce mudeleid.
Kui Universum on juba korra "põrganud", siis tekib loogiline küsimus: kas see kordub veel? Olgu see siis kuidas on, ei eelda kõik tagasilöögiteooriad, et kokkutõmmete ja paisumiste tsükkel oleks lõpmatu, nagu väidab universumi tsükliline mudel. Näiteks isegi kui meie Universum on sellise tagasilöögi läbi teinud, pole veel vihjet, et see läheks järgmisele kokkusurumisele. Pealegi näitavad vaatlused, et tume energia venitab üha enam ruumi, kandes galaktikaid, mis pole üksteisega gravitatsiooniliselt seotud, üksteisest üha kaugemale. Teadusel pole kindlat vastust küsimusele, mis meid tulevikus ees ootab. Kuid see on otseselt seotud sellega, kuidas kõik algas.
Vladimir Guillen
