10 Alternativer til den konventionelle Big Bang Theory

Terry Pratchett beskrev den konventionelle opfattelse af universets oprettelse som denne: "I begyndelsen var der intet, der eksploderede." Den nuværende mainstream-visning af kosmologi er et ekspanderende univers, der stammer fra big bang, som er velunderbygget med beviser i form af kosmisk baggrundsstråling og skiftet af fjernt lys mod den røde ende af spektret, hvilket tyder på, at universet er vedvarende udvidende.

Men ikke alle er overbeviste. Gennem årene er der blevet præsenteret forskellige alternative og varierende syn på kosmologi. Nogle er interessante spekulationer, der forbliver desværre ukontrollable med vores nuværende beviser eller teknologi. Andre er vildledende fantasiflygtninger, der reagerer imod den utilstrækkelige måde, som universet ser ud til at udfordre menneskelige forestillinger om sund fornuft.

10 Stabil tilstand

Ifølge et nyligt inddrevet manuskript af Albert Einstein betalte den store videnskabsmand æren til den britiske astrofysiker Fred Hoyle's teori om, at rummet kunne fortsætte med at udvide sig på ubestemt tid, samtidig med at der opretholdes en sammenhængende tæthed, hvis det nye emne konstant blev introduceret ved spontan generation. I årtier har mange anset Hoyle en vinkel, men dokumentet antyder, at Einstein i det mindste gav ideerne alvorlig overvejelse.

Stabilitetsteorien blev foreslået i 1948 af Hermann Bondi, Thomas Gold og Fred Hoyle. Det blev afledt af det perfekte kosmologiske princip, som siger at universet ser ud til at være stort set det samme fra alle steder i det hele tiden (i makroskopisk forstand). Dette var filosofisk tiltalende, da det antydede, at universet ikke har nogen begyndelse eller ende. Teorien blev populært accepteret af mange i 1950'erne og 1960'erne. Når man står over for beviser for, at universet voksede, foreslog fortalere, at der blev skabt et nyt emne spontant i en konstant men minut rate - et par atomer pr. Kubikmilie om året.

Observationen af ​​kvasarer i fjerntliggende (og dermed ældre fra vores synspunkt) galakser, der ikke eksisterede i vores stjernelegion, dæmpede begejstring for teorien, og det blev endelig afvist, da forskerne lærte om kosmisk baggrundsstråling. Men selvom Hoyle fremmer sin favoriserede teori, gjorde han en række undersøgelser, der viste, at atomer, der var tyngre end helium, havde dukket op i universet. (De blev skabt af den højeste temperatur og trykket fra de første stjerner, der gennemgik deres livscyklus.) Han var også ironisk nok den, der udgjorde ordet "big bang".

9 Træt Lys

Edwin Hubble observerede, at bølgelængder af lys fra fjerne galakser skiftede mod den røde ende af spektret sammenlignet med lys udstrålet af nærliggende stjernelegemer, hvilket tyder på, at fotoner havde tabt energi på en eller anden måde. Denne "redshift" forklares generelt i sammenhæng med en post-big bang ekspansion som en funktion af Doppler-effekten. Proponenter af steady state-modeller af universet foreslog i stedet, at fotoner af lys mistede energi gradvist, da de rejste gennem rummet, bevæger sig til længere bølgelængde, mindre energisk rød ende af spektret. Denne teori blev først foreslået af Fritz Zwicky i 1929.

Der er en række problemer med træt lys. For det første er der ingen måde, at en fotonens energi kunne ændres uden også at ændre dens momentum, hvilket ville resultere i en sløret virkning, som vi ikke observerer. For det andet forklarer den ikke de observerede mønstre af lysemission fra supernovaer, som i stedet tættere matcher modellerne for et ekspanderende univers med særlig relativitet, der forårsager tidsudvidelse. Endelig er de fleste modeller for den trætte lysteori baseret på et ikke-ekspanderende univers, men det ville føre til et baggrundsstrålingsspektrum, der ikke stemmer overens med vores observationer. Ved tallene, hvis den trætte lyshypotesen var korrekt, skulle al vores observerede kosmiske baggrundsstråling komme fra kilder, der er tættere på os end Andromeda Galaxy M31 (vores nærmeste nabo-galakse), og noget ud over det ville være usynligt at os.

8 evig inflation

De fleste moderne modeller af det tidlige univers sætter en kort periode med eksponentiel vækst (kendt som inflation) som følge af vakuumenergi, hvor nabostillede partikler hurtigt fandt sig adskilt af store rumområder. Efter denne inflation forstyrrede vakuumenergien i en varm plasmasuppe, der til sidst dannede atomer, molekyler og så videre. I evig inflationsteori sluttede denne proces med inflation aldrig. I stedet ville bobler af rummet være ophørt med at blæse og komme ind i en lav-energitilstand og derefter udvidet til det oppustede indre. Disse bobler ville have været som bobler af damp i en kogende pande vand, undtagen i denne analogi bliver potten altid større.

I denne teori er vores univers en boble blandt mange i en multivers karakteriseret ved kontinuerlig inflation. Et aspekt af denne teori, der kan testes, er, at to universer, der er tæt nok til at mødes med hinanden, ville forårsage forstyrrelser i hvert universs rumtid. Den bedste støtte til denne teori vil være tegn på en sådan forstyrrelse, der findes i kosmisk baggrundsstråling.

Den første inflationsmodel blev foreslået af den sovjetiske videnskabsmand Alexei Starobinksy, men blev berømt i Vesten af ​​fysikeren Alan Guth, der teoretiserede, at det tidlige univers måske havde superkølet for at tillade eksponentiel vækst før big bang. Andrei Linde tog disse teorier op og udviklede dem til sin "evige kaotiske ekspansion" -teori, der foreslog, at i stedet for at kræve et big bang, givet den rigtige potentielle energi, kan ekspansion ske fra ethvert punkt i skalarrummet og skete konstant i hele multiverset.

Ifølge Linde: "I stedet for et univers med en enkelt lov i fysik forudsiger den evige kaotiske inflation en selvproducerende, evigt eksisterende multiverse, hvor alle muligheder kan realiseres."

7 4-D Black Hole Mirage

Standardmodellen for big bang siger, at universet eksploderede ud af en uendeligt tæt singularitet, men det gør det svært at forklare, hvorfor det har en næsten ensartet temperatur, i betragtning af den korte tid (kosmisk talt), der er gået siden den voldelige begivenhed. Nogle mener, at dette kan forklares ved en ukendt form for energi, der gjorde universet hurtigere end lysets hastighed. Et team af fysikere fra Perimeter Institut for Teoretisk Fysik foreslog, at universet faktisk kan være et 3-D-mirage, der genereres på en firedimensionel stjernes begivenhedshorisont, der kollapser ind i et sort hul.

Niayesh Afshordi og hans kolleger kigger på 2000 forslag fra et hold på Ludwig Maximilians University i München, hvori det hedder, at vores univers kun var en membran, der eksisterede inden for et "bulkunivers" med fire dimensioner. De indså, at hvis dette masseuniverse også indeholdt 4-D stjerner, kan de opføre sig på samme måde som deres 3-D-modparter i vores univers - eksploderer i supernovaer og kollapser i sorte huller.

Tredimensionale sorte huller er omgivet af en sfærisk overflade kaldet en hændelseshorisont. Mens overfladen af ​​et 3-D sort huls hændelseshorisontflade er todimensionalt, ville formen på et 4-D sort huls hændelseshorisont være tredimensionelt-en hypersfære. Da Afshordi's team modelede en 4-D-stjernes død, fandt de ud, at det udstødte materiale dannede en 3-D brane (membran) rundt om arrangementshorisonten og langsomt udvidet. Derefter foreslog de, at vores univers faktisk kan være blot det mirage, der er dannet af ødelæggelsen af ​​de ydre lag af en firedimensionel sammenfaldende stjerne.

Da 4-D bulk universet kan være meget ældre eller endog uendeligt gammelt, forklarer dette den ensartede temperatur, som vi observerer i vores univers, selv om nogle nyere data tyder på, at der kan være uoverensstemmelser, der passer bedre til den konventionelle model.

6 Spejl Universe

Et knapt problem for fysik er, at næsten alle accepterede modeller, herunder gravitation, elektrodynamik og relativitet, fungerer lige så godt til at beskrive universet, uanset om tiden går frem eller tilbage. I den virkelige verden ved vi, at tiden kun går i en retning, og standardforklaringen herfor er, at vores opfattelse af tid blot er et produkt af entropi, i hvilken rækkefølge opløses i lidelse. Problemet med denne teori er, at det tyder på, at vores univers begyndte i en høj tilstand af orden og en lav tilstand af entropi. Mange forskere er utilfredse med forestillingen om et tidlig entropi-univers, der bestemmer tidens retning.

Julian Barbour fra Oxford University, Tim Koslowski fra University of New Brunswick og Flavio Mercati fra Perimeter Institute for Theoretical Physics har udviklet en teori, der tyder på, at tyngdekraften førte til, at retningen af ​​tid til at strømme fremad. De studerede en computersimulering af 1.000 punktlignende partikler, der interagerer med hinanden, påvirket af Newtons gravitation. De fandt ud af, at partiklerne uanset deres størrelse eller mængde ville blive til en lav kompleksitetstilstand med minimal størrelse og maksimal densitet. Derefter vil partikelsystemet udvides i begge retninger, hvilket skaber to symmetriske og modsatte "tidspunkter" og skaber mere ordnede og komplekse strukturer på to veje.

Dette ville tyde på, at big bang forårsagede oprettelsen af ​​ikke en, men to universer, som hver har tid i den modsatte retning af den anden. Ifølge Barbour:

Denne to-futuresituation vil udvise en enkelt kaotisk fortid i begge retninger, hvilket betyder at der i det væsentlige ville være to universer, en på hver side af denne centrale stat. Hvis de var komplicerede nok, kunne begge sider opretholde observatører, der ville opfatte tiden i modsatte retninger. Enhver intelligent væsen der ville definere deres pil af tid som at flytte væk fra denne centrale stat. De ville tro, at vi nu bor i deres dybeste fortid.

5 Konformel cyklisk kosmologi

Sir Roger Penrose, en fysiker fra Oxford University, fastslår, at big bang ikke var universets begyndelse, men kun en overgang, da den går gennem ekspansions- og sammentrækningscykler. Penrose foreslog, at rummets geometri ændrer sig over tid og bliver mere sammenflettet, som beskrevet af et matematisk objekt kaldet Weyl-krumningstensor, som starter ved nul og vokser større over tid. Han mener, at sorte huller virker for at reducere entropi i universet, og at når universet når slutningen af ​​dets ekspansion, vil sorte huller gobble op det resterende materie og energi og i sidste ende hinanden. Som materielle nedfald og de sorte huller mister deres energi gennem Hawking-stråling bliver rummet ensartet og fyldt med ubrugelig energi.

Dette introducerer et koncept kaldet conformal invariance, en symmetri af geometrier med forskellige skalaer men den samme form. Da universet ikke længere sandsynligt ville identificere forholdene ved dets begyndelse, hævder Penrose, at en konformel transformation ville medføre, at rummets geometri glider ud, og de nedbrydede partikler vender tilbage til en nul entropi tilstand. Universet vil så kollapse i sig selv, klar til at udløse et nyt big bang. Dette ville betyde, at universet er præget af en gentagen proces med ekspansion og sammentrækning, som Penrose deler sig i perioder kaldet "aeons".

Penrose og hans partner, Vahe Gurzadyan fra Yerevan Fysik Institut i Armenien, indsamlede NASA satellitdata om kosmisk baggrundsstråling og hævdede at have fundet 12 klare koncentriske ringe i dataene, som de mener er tegn på tyngdebølger forårsaget af supermassive sorte huller kolliderer i slutningen af ​​den foregående aeon. Dette er hovedbeviset for teorien om konformel cyklisk kosmologi.

4 Cold Big Bang og kontraherende univers

Standardmodellen for big bang angiver, at efter alt materie eksploderede ud af en singularitet, ballooned det i et varmt og tæt univers og begyndte derefter at udvikle sig langsomt i milliarder af år. Singulariteten udgør nogle problemer, når man forsøger at passe sammen med teorien om generel relativitet og kvantemekanik. Så kosmologen Christoff Wetterich fra University of Heidelberg argumenterer i stedet for, at universet kan være begyndt som et koldt og stort set tomt sted, som kun er blevet mere aktivt, fordi det er kontraherende, snarere end at udvide som i standardmodellen.

I denne model kan den redshift, der observeres af astronomer, skyldes en stigning i universets masse, som den kontraherer. Lys emitteret fra atomer bestemmes af massen af ​​partikler, med mere energi som lys som bevæger sig mod det blå spektrum og mindre energi bevæger sig mod lys i det røde spektrum.

Hovedproblemet med Wetterichs teori er, at det er umuligt at bevise ved måling, da vi kun kan sammenligne forholdet mellem forskellige masser og ikke masserne selv. En fysiker klagede over, at modellen er som at hævde, at i stedet for universet ekspanderer, overholder linjalen vi måler den med, at den krymper. Wetterich har sagt, at han ikke anser hans teori som en erstatning for big bang; han bemærker blot, at det er lige så konsekvent med alle kendte observationer af universet og kan være en mere "naturlig" forklaring.

3 Living Universe

Jim Carter er en amatørforsker, der udviklede en personlig teori om universet baseret på evige hierarkier af "kredsløb", som er hypotetiske cirkulære mekaniske objekter. Han mener, at hele universets historie kan forklares som generationer af kredsløb, der fremkommer gennem reproduktions- og fissionsprocesser. Han fulgte konceptet efter at have observeret en perfekt ring af bobler, der stammer fra hans åndedrætsværn, mens han dræbte for abalone i 1970'erne og raffinerede sine teorier med eksperimenter, der involverede kontrollerede røgringe lavet ved hjælp af skraldespande og gummiplader, som han mener er fysiske manifestationer af en proces kaldet circlon synchronicity.

Carter mener, at circlon synkronicitet danner en bedre forklaring på universets oprettelse end big bang teorien. Hans levende universsteori fortæller, at mindst et hydrogenatom altid har eksisteret. I begyndelsen flød et enkelt atom af antihydrogen i et tredimensionelt hulrum. Partiklen havde samme masse som hele vores nuværende univers og var sammensat af et positivt ladet proton og et negativt ladet antiproton. Universet var i fuldkommen, perfekt dualitet, men det negative antiproton voksede tyngdefuldt lidt hurtigere end det positive proton, hvilket forårsager, at det tabte relativ masse. De voksede derefter tættere sammen, indtil den negative partikel absorberede den positive, og de dannede antineutronen.

Antineutronen var også ubalanceret i masse, men til sidst flyttede den tilbage til en ligevægt, der ville få det til at opdeles i to nye partikel-antipartikelnutroner. Denne proces forårsagede eksponentielt stigende antal neutroner til dannelse, hvoraf nogle ikke splittede, men forintetgjorde sig selv i fotoner, som blev grundlaget for kosmiske stråler. Til sidst blev universet en masse stabile neutroner, som eksisterede en tid før forfald og tillod elektroner at sammenkoble med protoner for første gang, danne de første hydrogenatomer og til sidst fylde universet med elektroner og protoner voldsomt interagerende for at danne elementerne . Efter en periode kaldet "The Era of the Great Frozen Fire", fik vi dannelsen af ​​stjerner, planeter og bevidsthed.

De fleste fysikere anser Carters ideer for at være vildledte spekulationer, som ikke står op til den rigoriske empiriske undersøgelse. Faktisk blev Carters eksperimenter med røgringe anvendt som bevis for den nu-diskrediterede etherteori for 13 år siden.

2 Plasma Universe

Mens standardkosmologi holder tyngdekraften som hovedstyrkekraften, plasmakosmologi eller den elektriske universteori, placerer i stedet langt større vægt på elektromagnetisme. En af de tidligste fortalere for denne teori var den russiske psykiater Immanuel Velikovsky, der skrev et 1946-papir om emnet "Cosmos Without Gravitation", der hævdede, at tyngdekraften er et elektromagnetisk fænomen, der opstår som følge af interaktion mellem atomladninger, gratis ladninger og den magnetiske felter af soler og planeter. Disse teorier blev udviklet yderligere i 1970'erne af Ralph Juergens, der argumenterede for, at stjerner blev drevet af elektriske snarere end termonukleære processer.

Der er en række forskellige iterationer af teorien, men nogle elementer er generelt ens i hele. Plasma universet teorier hævder, at solen og stjernerne er elektrisk drevet af drivstrømme, at nogle planetare overfladiske egenskaber er forårsaget af "super-lyn", og at kometer haler, Martian dust devils og dannelsen af ​​galakser er alle elektriske processer. Teorierne hævder, at dyb rum er gennemsyret af gigantiske filamenter af elektroner og ioner, som vrider på grund af elektromagnetiske kræfter i rummet og skaber fysiske forhold som galakser.Plasma-kosmologer antager, at universet er uendeligt i både størrelse og alder, hvilket har begrænset dets brug for creationists trods dets modstand mod big bang-kosmologi.

En af de mest indflydelsesrige bøger om emnet er Big Bang er aldrig sket, skrevet af Eric J. Lerner i 1991. Han hævder, at big bang teorien forkert forudsiger tætheden af ​​lette elementer som deuterium, lithium-7 og helium-4, at hulrummene mellem galakserne er for store til at blive forklaret med en post -big bang tidsramme, og at overfladens lysstyrke af fjerne galakser er blevet observeret som konstant, mens i et ekspanderende univers, bør lysstyrken falde med afstand på grund af redshift. Han hævder også, at big bang teorien kræver for mange hypotetiske faktorer (inflation, mørk materiel og mørk energi) og krænker energibesparelsesloven, da universet kommer ud af ingenting.

I modsætning hertil hævder han, plasma teori forudsiger korrekt overfladen af ​​lyselementer, universets makroskopiske struktur, og absorptionen af ​​radiobølger er årsagen til kosmisk baggrundsstråling. Mange kosmologer hævder, at Lerners kritik af big bang-kosmologi er baseret på forestillinger, der vides at være ukorrekte, da han skrev bogen, og hans forklaringer af observationer, der bakker op på big bang-kosmologi, forårsager flere problemer, end de kan løse.

1 Bindu-Vipshot

Vi har hidtil undgået religiøse eller mytologiske skabelseshistorier for universets oprindelse hidtil, men vi kan gøre en undtagelse for hinduistiske skabelseshistorier, der kan forenes med videnskabelige teorier med en lethed, der undslipper de fleste andre religiøse kosmologier. Carl Sagan sagde engang: "Det er den eneste religion, hvor tidsskalaen svarer til den moderne videnskabelige kosmologi. Dens cykler løber fra vores dag og nat til en dag og nat af Brahma, 8,64 milliarder år lang. Længere end Jordens eller Solens alder og omkring halvdelen af ​​tiden siden Big Bang. "

Det nærmeste traditionelle koncept til universets big bang teori findes i det hinduistiske koncept for bindu-vipshot, hvilket betyder "punkteksplosion" i sanskrit. Vediske salmer i det gamle Indien holdt det bindu-vipshot producerede lydbølgerne af stavelsen "om", som står for Brahman, den ultimative virkelighed eller guddommen. Ordet "Brahman" kommer fra sanskritroten BRH, der betyder "vokse stort", som har noget link til big bang, som de gør med skriften titlen Shabda Brahman, som kan være knyttet til sphota, eller "eksplosion." Den primære lyd "om" er blevet fortolket som vibrationen af ​​big bang påvist af astronomer i form af baggrunds-kosmisk stråling.

Upanishadene forklarer big bang som den ene (Brahman), der ønsker at blive mange, som han opnåede gennem big bang med et udtryk for vilje. Skabelsen er lejlighedsvis afbildet som lila, eller "guddommeligt legeme" med det indtryk, at universet blev oprettet som en del af et spil, og at lancere big bang var en del af det. Intet spil er sjovt, når den alvidende spiller ved præcis, hvordan det kommer til at gå.