Kuvahyvitys: Chicagon yliopisto
Kahden Chicagon yliopiston fyysikon mukaan iso paukku voi olla normaali tapahtuma maailmankaikkeuden luonnollisessa evoluutiossa, joka tapahtuu toistuvasti uskomattoman laajoissa aikatauluissa, kun maailmankaikkeus laajenee, tyhjenee ja jäähtyy.
? Haluamme sanoa, että iso paukku ei ole mitään erityistä maailmankaikkeuden historiassa ,? sanoi Sean Carroll, fysiikan apulaisprofessori Chicagon yliopistossa. Carroll ja Chicagon yliopiston jatko-opiskelija Jennifer Chen julkaisevat sähköisesti paperin, jossa kuvataan heidän ideansa, osoitteessa http://arxiv.org/.
Carrollin ja Chenin tutkimuksessa tarkastellaan kahta kunnianhimoista kysymystä: miksi aika virtaa vain yhteen suuntaan ja voisiko iso paukku johtua tunnetun fysiikan lakien mukaisesta tyhjän tilan energiavaihteluista?
Kysymys ajan nuolasta on kiusannut fyysikoita vuosisadan ajan, koska fysiikan peruslaissa ei useimmiten tehdä eroa menneisyyden ja tulevaisuuden välillä. He ovat aika-symmetrisiä ,? Carroll sanoi.
Ja entropian käsite on läheisesti sidottu aikakysymykseen, se on mitta maailmankaikkeuden häiriöistä. Kuten fyysikko Ludwig Boltzmann osoitti vuosisata sitten, entropia kasvaa luonnollisesti ajan myötä. ? Voit muuttaa munan munakkaksi, mutta ei munakasta munaksi ,? Carroll sanoi.
Mutta mysteeri on edelleen, miksi entropia oli alhainen maailmankaikkeudessa aluksi. Tämän kysymyksen vaikeus on jo pitkään häirinnyt tutkijoita, jotka yleensä jättävät sen palapelinä vastaamiseksi tulevaisuudessa.
Carroll ja Chen ovat yrittäneet vastata siihen nyt.
Aikaisemmat tutkijat ovat lähestyneet ison paukon kysymyksiä olettaen, että maailmankaikkeuden entropia on rajallinen. Carroll ja Chen käyttävät päinvastaista lähestymistapaa. Postuloimme, että maailmankaikkeuden entropia on ääretön. Se voi aina kasvaa ,? Chen sanoi.
Jotta onnistuneesti selitettäisiin miksi maailmankaikkeus näyttää nykymuodolta, molempien lähestymistapojen on mukauduttava prosessiin, jota kutsutaan inflaatioksi, joka on jatko iso isku-teorialle. Astrofysiikot keksivat inflaatioteorian, jotta he voisivat selittää maailmankaikkeuden sellaisena kuin se näyttää nykyään. Inflaation mukaan maailmankaikkeus sai aikaan massiivisen laajentumisen sekunnin murto-osassa suuren iskun jälkeen.
Mutta siinä skenaariossa on ongelma: "luuranko kaapissa", Carroll sanoi. Inflaation aloittamiseksi maailmankaikkeus olisi käsittänyt mikroskooppisesti pienen laastarin erittäin epätodennäköisessä kokoonpanossa, ei sitä, mitä tutkijat odottavat satunnaisesti valitusta alkuperäisestä tilasta. Carroll ja Chen väittävät, että yleinen lähtötila todennäköisesti muistuttaa kylmää tyhjää tilaa? Ei selvästi suotuisa lähtökohta inflaation alkamiselle.
Jotkut tutkijat ovat äärellisen entropian universumissa ehdottaneet, että satunnaisvaihtelu saattaa laukaista inflaation. Tämä kuitenkin vaatisi maailmankaikkeuden molekyylejä vaihtelemaan korkean entropian tilasta matalan entropian tilaan, tilastollisen pitkäkuvan.
? Inflaatioon tarvittavat olosuhteet eivät ole niin helppoja aloittaa ,? Carroll sanoi. "On olemassa väite, jonka mukaan maailmankaikkeuden on helpompaa näyttää satunnaisvaihteluilta kuin inflaation alkaminen satunnaisvaihteluilta."
Carrollin ja Chenin äärettömän entropian skenaario inspiroi vuonna 1998 saatu havainto, jonka mukaan maailmankaikkeus laajenee ikuisesti salaperäisen voiman, nimeltään "tumma energia", vuoksi. Näissä olosuhteissa maailmankaikkeuden luonnollinen kokoonpano on sellainen, joka on melkein tyhjä. ? Nykyisessä universumissamme entropia kasvaa ja maailmankaikkeus laajenee ja tyhjenee ,? Carroll sanoi.
Mutta jopa tyhjässä tilassa on heikkoja energiajälkiä, jotka vaihtelevat alaatomisessa mittakaavassa. Kuten Jaume Garriga (Universitat Autonoma de Barcelona) ja Alexander Vilenkin (Tufts-yliopisto) ovat aiemmin ehdottaneet, nämä flukaatiot voivat tuottaa omia isoja bangeja pienillä maailmankaikkeuden alueilla, jotka ovat toisistaan erillään ajassa ja tilassa. Carroll ja Chen laajentavat tätä ajatusta dramaattisesti, mikä viittaa siihen, että inflaatio voisi alkaa kääntyä? maailmankaikkeuden kaukaisessa menneisyydessä, jotta aika saattaisi näyttää kulkevan taaksepäin (meidän näkökulmastamme) tarkkailijoille kauas menneisyydessämme.
Riippumatta suuntaan, johon ne ajavat, näihin isoihin otsatukkaihin luodut uudet maailmankaikkeudet jatkavat entropian lisääntymisprosessia. Tässä loputtomassa jaksossa maailmankaikkeus ei koskaan saavuta tasapainoa. Jos se saavuttaa tasapainon, mitään ei koskaan tapahdu. Ajan nuolta ei olisi.
Ei ole tilaa, johon voit mennä, että on maksimaalinen entropia. Voit aina lisätä entropiaa enemmän luomalla uuden maailmankaikkeuden ja antamalla sen laajentua ja jäähtyä? Carroll selitti.
Alkuperäinen lähde: Chicagon yliopiston lehdistötiedote
