Was war unser Universum vor dem Urknall?

Theoretische Physiker und Kosmologen haben Antworten auf die grundlegenden Fragen suchen: „Warum sind wir hier?“, „Wenn das Universum nicht wahr?“ Und: „Wie ist das passiert?“ Doch trotz der offensichtlichen Bedeutung der Antworten auf diese Fragen zu finden, es ist eine Frage, die sie den Schatten all sein Interesse: „Was war vor dem Urknall?“.

Lassen Sie uns ehrlich sein: wir diese Frage nicht beantworten können. Niemand kann. Aber niemand hört zu diesem Thema zu spekulieren, und eine Reihe von interessanten Anregungen zu beachten? Mit dieser Vereinbarung, zum Beispiel Sean Carroll von Caltech. Im vergangenen Monat wurde in dem laufenden zweimal im Jahr ein Treffen der Amerikanischen Astronomischen Gemeinschaft, wo er bot ein paar „pre-Explosion“ Szenario, deren „endgültiges Abkommen“ könnte die Entstehung unseres Universums Carroll beteiligt. Auch dies ist nur das Argument, nicht die Theorie, so wenden Sie sich bitte dies berücksichtigen.

„Zu dieser Zeit, wenn ich so sagen darf, es ist nicht wie die Gesetze der Physik gehandelt, die uns bekannt sind, denn“ wenn „sie nicht gebe“, - sagt Carroll.

„Als Physiker sagen, dass sie keine Ahnung, was los war, sagen sie dies allen Ernstes. Dieses Segment der Geschichte ist völlig undurchdringliche Finsternis „- stimmt Peter Voigt, ein theoretischer Physiker an der Columbia University.

Eine der seltsamsten Eigenschaften unseres Universums ist, dass es sehr geringe Entropie hat. Dieser Begriff hat viele Interpretationen, aber in diesem Fall ist es eine Frage des Grades der Unordnung. Und im Fall des Universums über sie mehr als eine Störung. Stellen Sie sich eine Bombe mit Sand gefüllt. Bombe explodiert, und es enthält Milliarden von Sandkörner Milliarden Streuung in verschiedene Richtungen - bevor Sie in der Tat das Layout des Urknalls.

„Aber statt der chaotischen erwartete Streuung der Sandkörner, die Materie unseres Universums darstellt, sofort wieder in eine Menge fertiger“ Sandburgen „gebildet ist nicht klar, wie und ohne fremde Hilfe“, - sagt Stefan Ryman, ein Doktorand an der Columbia University.

Als Folge des Urknalls haben könnte (und vielleicht auch sollte) die Entstehung einer hohen Entropie Gewicht in Form einer ungleichmäßigen Verteilung der Materie geworden. Stattdessen sehen wir Sternsysteme, Galaxien und die ganzen Galaxienhaufen, miteinander kombiniert. Wir sehen den Auftrag.

Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Entropie oder die Störung zu verstehen, im Laufe der Zeit nur zunehmen kann - die gleiche Sandburg, früher oder später, und ohne fremde Hilfe wieder zerfallen in viele Körner. Außerdem ist, wie von Carroll wies darauf hin, unsere Beobachtung der Zeit direkt mit dem Grad der Entropie von der Erscheinung des Universums korrelierte. In diesem Fall wird die Entropie sich als eine Art von zeitabhängigen physikalischen Eigenschaft, die nur eine Fahrtrichtung gesehen werden kann - in der Zukunft.

Somit kann die Entropie, die Gesetze der Physik, nur erhöhen, sondern das derzeitige Niveau im Universum ist sehr gering. Laut Carroll, kann es nur eines bedeuten: das frühe Universum, also hatte sogar das Niveau senken, hatte das Universum besser organisiert und ordentlich sein. Und dies wiederum kann verlockend sein, zu denken, dass das gleiche mit unserem Universum war selbst zum Urknall selbst.

„Es gibt viele Leute, die glauben, dass das frühe Universum war sehr einfach, uninteressant und eintönig System. Doch sobald man auf die Entropie der Sache verbinden, dann die Aussicht sofort zu ändern, und Sie erkennen, dass in diesem Fall gibt es Dinge, die Sie erklären müssen, „- weiterhin Carroll.

Auch wenn wir die Entropie auf die Seite legen, dann werden wir bleiben, und andere wichtige Aspekte, die irgendwie müssen unter unserem gegenwärtigen Universum anpassen, in dem wir leben. Darüber hinaus ist in einigen Fällen scheint ein niedriges Niveau der Entropie weniger wichtig zu sein als die anderen. Daher versuchen wir, die drei beliebtestenen Annahmen zu prüfen, was auf das Universum vor dem Urknall geschehen könnte.

Modell "Big Rebound"

Nach einer Hypothese stammt das niedrige Niveau der Entropie des Universums aus der Tatsache, dass ihr Aussehen selbst das Ergebnis des Zusammenbruchs von einigem „früher“ Universum war. Diese Hypothese besagt, dass unser Universum als Folge der schnellen Kompression ( „Rebound“) gebildet haben könnte, verwaltet und komplexe Effekte der Quantengravitation (Singularität), die wiederum eine große Explosion erzeugen. Im Gegenzug kann dies darauf hinweisen, dass wir den gleichen Erfolg haben, wie überall in der endlosen Reihe von Universen leben können entstehen, und, im Gegenteil, in der „ersten Iteration“ des Universums.

Dieses hypothetische Modell der Entstehung des Universums wird manchmal Modell „Big Bounce“ genannt. Die erste Erwähnung des Begriffs klingt noch in den 60er Jahren, aber mehr oder weniger eine Hypothese gebildet, ist dieses Modell ein 80er geworden ist - Anfang 90-er Jahren.

Unter den weniger wichtigen strittigen Fragen hat das Modell „Big Bounce“ offensichtliche Nachteile. Beispielsweise widerspricht der Idee des Zusammenbruchs in eine Singularität der allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins - die Regeln, nach denen die Schwerkraft arbeitet. Physiker glauben, dass die Wirkung der Singularität innerhalb Schwarzer Löcher existieren kann, aber wir kennen die Gesetze der Physik können uns nicht mit einem Mechanismus zur Verfügung stellen zu erklären, warum die „anderen Welten“, eine Singularität zu erreichen, bis zum Urknall steigen muss.

„In der allgemeinen Relativitätstheorie gibt es nichts, das ein hindeuten würde“ Rebound „des neuen Universums als Folge der Singularitäten“, - sagte Sean Carroll.

Dies ist jedoch nicht der einzige große strittige Punkt. Die Tatsache, dass das Modell der „Big Bounce“ bedeutet einen geraden Verlauf der Zeit mit Entropie abnimmt, jedoch, wie oben erwähnt, mit der Zeit Entropie zunimmt. Mit anderen Worten, nach den bekannten Gesetzen der Physik kann die Entstehung des Universums nicht zurückprallt werden. Die weitere Entwicklung des Modells führte zu der Hypothese, dass die Zeit im Universum cyclisch sein kann. Aber dieses Modell noch nicht gelungen, wie in der aktuellen Expansion des Universums kommt zu erklären, wird seine Kompression ändern. Doch dies bedeutet nicht zwangsläufig, dass das Modell des „Big Bounce“ völlig falsch. Es ist möglich, dass unsere derzeitigen Theorien darüber einfach fehlerhaft und nicht vollständig durchdacht. Am Ende haben die Gesetze der Physik, die wir jetzt im Hinblick auf der Grenze zurückgezogen worden, nach denen wir in der Lage, das Universum zu beobachten.

Model "Schlafen" Universum

„Es ist möglich, vor dem Urknall das Universum eine Art von sehr kompakten, sich langsam entwickelnde statischen Raum war“ - so Physiker Kurt Hinterbihler Austin Joyce und Justin Khoury theoretisieren.

Diese „Predetonation“ Universum sollte einen metastabilen Zustand aufweisen, das heißt bis zu dem stabileren Zustand zu dem Punkt, als stabil. Analog dazu stellen eine offene, am Rand von der in einem Schwingungszustand ein Boulder ist. Jegliche Kontakt mit dem Felsblock wird auf die Tatsache, dass er in den Abgrund rutscht, oder - die näher an unseren Fall ist - der Urknall geschehen. Nach einigen Theorien „Predetonation“ Das Universum in einer anderen Form, beispielsweise existiert haben könnte, in Form einer abgeflachten und einen sehr engen Raum. Als Ergebnis kam die metastabile Periode zu Ende: es dramatisch erweitert und erwarb die Form und Zustand von dem, was wir jetzt sehen.

„Im Modell“, „des Universums, aber es gibt auch ihre Probleme,“ schlafen - sagt Carroll.

„Er schlägt vor, auch die Existenz unseres Universums Aussehen niedriger Entropie und damit erklärt nicht, warum das so ist.“

Allerdings Hinterbihler, ein theoretischer Physiker an der Case Western Reserve University, sollten Sie nicht das Aussehen von niedriger Entropie Problem.

„Wir suchen gerade nach einer Erklärung für die Dynamik, die noch vor dem Big Bang, die erklärt, warum wir sehen, was wir jetzt sehen. Während dies nur eine Sache, die für uns bleibt“, - sagt Hinterbihler.

Carroll, glaubt jedoch, dass es eine andere Theorie der „pre-Explosion“ des Universums, die das niedrige Niveau der Entropie erklären kann, ist in unserem Universum zur Verfügung.

Modell "Multiversum"

Die Entstehung neuer Universen "elterliche Universum"

Hypothetische Multiversum Modell Auslassungen vermeidet mit einer Abnahme der Entropie verbunden sind, wie es der Fall mit dem Modell der „Big Bounce“ ist und erklärt seine niedrige heute, sagte Carroll. Es stammt aus der Idee einer „Inflation“ - ein gut akzeptiertes Modell des Universums, aber unvollständig. Der Begriff „Inflation“ und die erste Erklärung dieses Modells haben 1981 Physiker Alan Guth vorgeschlagen worden, die derzeit am Massachusetts Institute of Technology arbeiten. Nach diesem Modell hat sich der Raum nach dem Urknall dramatisch gewachsen. So hart, dass die Geschwindigkeit dieser Expansion war höher als die Lichtgeschwindigkeit. Nach der Quantenmechanik, im Raum konstant sind zufällig, subtile Energieschwingungen. An einem gewissen Punkt die Inflationszeit der Spitzen dieser Schwingungen haben ihren Höhepunkt erreicht und wurde die Ursache von Galaxien, Hohlräumen und großen Low-Entropie-Strukturen, die wir jetzt im Universum beobachten.

Das sehr inflationäre Modell basiert auf Beobachtungen der kosmischen Hintergrundmikrowellenstrahlung entwickelt - die älteste Art der Strahlung, die nach nur ein paar hunderttausend Jahre nach dem Urknall erschienen. Wissenschaftler glauben, dass das Inflations Modell sagt voraus, perfekt seine Existenz.

kann Multiversum das Ergebnis der Inflation eine der Annahmen nach. Die Annahme ist, dass es einige eine sehr, sehr großes Universum, von Zeit zu Zeit, Erzeugen kompakte Universen. In diesem Fall ist keine Form der Kommunikation zwischen diesen Universen unmöglich. Marcus Wu PBS Nova erklärt:

„In den frühen 80-er Jahren der Physik gekommen, dass die Inflation zu glauben, auf unbestimmte Zeit die Natur genießen konnte, nur in bestimmten Regionen des Weltraums zu stoppen, einige geschlossenen‚Taschen zu schaffen.“ Doch zwischen dieser „Taschen“ Inflation weiter, und es fließt schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Im Gegenzug voneinander „Taschen“ des Universums „sind im Laufe der Zeit isoliert.

Carroll am meisten beeindruckt hat dieses Modell, obwohl sein eigenes vorgeschlagene Modell von dem oben beschriebenen ist etwas anders:

„Dies ist nur eine der Versionen der Theorie des Multiversums, aber der Hauptunterschied ist, dass“ die elterliche Universum „ein hohes Maß an Entropie haben kann und erzeugt Universen mit seinem niedrigen Niveau“, - sagt Carroll.

Nach diesem Modell, vor dem Urknall gab es eine bestimmten den Raum von dem sie uns und unsere unendlichen Anzahl von anderen Universen geboren wurden. Andere Welten jenseits unserer Fähigkeit, sie zu erkennen und könnten sowohl vor als auch nach bereits unserem Universum gebildet werden.

Es ist zu beachten, dass im Moment ist es eines der beliebtesten Modelle. Dennoch haben Wissenschaftler, natürlich, anders wird es wahrgenommen. Einige unterstützen diese Idee, während andere nicht damit völlig einverstanden. Aber wenn wir das Beispiel von Peter Voigt von der Columbia University, die Theorie des Multiversums, obwohl sieht sehr attraktiv mit einem populären wissenschaftlichen Standpunkt aus, aber in der Lage, Physiker faul und macht nach Antworten auf die grundlegenden Fragen aufhören, wie - warum die physikalischen Konstanten in unserem Universum diese sind, wie sie sind - alles auf Variabilität setzen.

„spekulieren Theorists über die Möglichkeit der Existenz von unendlich vielen Universen, und schließlich können wir auf ein klares Modell kommen, die sich voneinander unterscheiden können in einzelnen Universum, warum die Werte (von uns beobachteten, wie die grundlegenden Eigenschaften der Partikel) erklären kann“ - sagt Voight.

Voight befürchtet, dass einmal die wichtigste Frage für die Wissenschaft in diesem Bereich das Argument sein wird, auf „, wie glücklich wir sind in diesem zufälligen Universum sein, wo alles geschieht, und nicht in einer anderen Art und Weise, trotz der unendlichen Vielfalt von Möglichkeiten, so lassen Sie sich dies nimmt wagen mit Theorien. "

Was kann aufsummiert werden? Viele Physiker sind bezahlt für das, was argumentieren und Bücher schreiben, die versuchen, als Big Bang und das Modell der „pre-Explosion“ des Universums zu beschreiben Lage zu erklären, was wir heute sehen, obwohl sie zugleich wissen nicht, und in der Tat kann nicht darüber im Klaren sein, warum das so ist. Tatsache ist, dass trotz der erheblichen Vereinfachung in mathematischen Modellen und Erklärungen, sind wir nicht näher an die richtige Antwort, und wir werden viel mehr Diskussion zu diesem Thema verbringen, bis wir auf dem gewünschten Ergebnis kommen.

„Es ist nicht nur wichtig, nach vorne Theorien und Hypothesen zu setzen. Es ist wichtiger, die Menschen wissen, dass wir in der Tat immer noch nicht verstehen, was wir sagen. All dies ist nur auf der Ebene der Annahmen, aber ich hoffe, dass früher oder später werden wir in der Lage sein, die richtige Antwort zu finden, die alle zufrieden stellen werden, „- sagt Carroll.