211service.com
Matematyka wieczności udowadnia, że wszechświat musiał mieć początek
Wielki Wybuch stał się częścią kultury popularnej, odkąd w latach czterdziestych XX wieku wymyślił to zwrot przez niezależnego fizyka Freda Hoyle'a. Trudno się temu dziwić w przypadku wydarzenia, które reprezentuje ostateczne narodziny wszystkiego.
Jednak Hoyle zdecydowanie wolał inny model kosmosu: wszechświat w stanie ustalonym bez początku ani końca, który rozciąga się w nieskończoność w przeszłość i przyszłość. Ten pomysł nigdy tak naprawdę nie wystartował.
Jednak w ostatnich latach kosmolodzy zaczęli badać szereg nowych pomysłów, które mają podobne właściwości. Co ciekawe, te idee niekoniecznie są sprzeczne z pojęciem Wielkiego Wybuchu.
Na przykład, jednym z pomysłów jest to, że wszechświat jest cykliczny, z wielkimi wybuchami, po których następują wielkie trzaski, po których następują nieskończone cykle.
Innym jest pojęcie wiecznej inflacji, w której różne części wszechświata rozszerzają się i kurczą w różnym tempie. Regiony te można traktować jako różne wszechświaty w gigantycznym multiwszechświecie.
Więc chociaż wydaje się, że żyjemy w rozdętym kosmosie, inne wszechświaty mogą być bardzo różne. I chociaż nasz wszechświat może wyglądać, jakby miał początek, multiwers nie musi mieć początku.
Następnie pojawia się idea wyłaniającego się wszechświata, który istnieje jako rodzaj nasienia przez wieczność, a następnie nagle się rozszerza.
Tak więc te współczesne kosmologie sugerują, że obserwacyjne dowody rozszerzającego się wszechświata są zgodne z kosmosem bez początku ani końca. To może się zmienić.
Dzisiaj Audrey Mithani i Alexander Vilenkin z Tufts University w Massachusetts twierdzą, że modele te są matematycznie niezgodne z wieczną przeszłością. Rzeczywiście, ich analiza sugeruje, że te trzy modele wszechświata również musiały mieć swój początek.
Ich argumentacja skupia się na matematycznych właściwościach wieczności — wszechświata bez początku i bez końca. Taki wszechświat musi zawierać trajektorie, które rozciągają się w nieskończoność w przeszłość.
Jednak Mithani i Vilenkin wskazują na dowód z 2003 roku, że tego rodzaju trajektorie przeszłości nie mogą być nieskończone, jeśli są częścią wszechświata, który rozszerza się w określony sposób.
Dalej pokazują, że wszechświaty cykliczne i wszechświaty wiecznej inflacji rozszerzają się w ten sposób. Nie mogą więc być wieczne w przeszłości i dlatego musiały mieć początek. Chociaż w przyszłości inflacja może być wieczna, nie można jej rozciągać w nieskończoność w przeszłość, mówią.
Inaczej traktują wyłaniający się model Wszechświata, pokazując, że chociaż może wydawać się stabilny z klasycznego punktu widzenia, jest niestabilny z punktu widzenia mechaniki kwantowej. Prosty model wyłaniającego się wszechświata… nie może uniknąć kwantowej kolapsu, jak mówią.
Wniosek jest nieunikniony. Żaden z tych scenariuszy nie może być tak naprawdę wieczny w przeszłości, mówią Mithani i Vilenkin.
Ponieważ dowody obserwacyjne wskazują, że nasz wszechświat się rozszerza, musiał on również narodzić się w przeszłości. Głęboki wniosek (choć ten sam, który w pierwszej kolejności prowadzi do idei Wielkiego Wybuchu).
Nr ref.: arxiv.org/abs/1204.4658 : Czy wszechświat miał początek?