CO JE TEORIE OSCILAČNÍHO VESMÍRU? - VĚDA - 2025

Oscilující vesmír nebo cyklický vesmír teorie navrhuje, aby se vesmír rozpíná a smršťuje do nekonečna. Richard Tolman (1881-1948), matematik na Kalifornském technologickém institutu, navrhl matematicky založenou teorii pulzujícího vesmíru kolem roku 1930.

Myšlenka však nebyla pro Tolmanovy čas nová, protože starověká védská písma již navrhla něco podobného kolem roku 1500 před naším letopočtem, uvádějící, že celý vesmír byl obsažen v kosmickém vejci zvaném Brahmanda.

Obrázek 1. Pohled na hluboký vesmír z Hubblova. V současné době se vesmír rozšiřuje, ale podle teorie kmitání vesmíru přichází doba, kdy se stahuje. Zdroj: Wikimedia Commons.

Díky Edwinovi Hubbleovi (1889-1953) je dokázáno, že vesmír se v současnosti rozšiřuje, což podle většiny astronomů v současné době zrychluje.

Oscilační návrh teorie vesmíru

Tolman navrhuje, že expanze vesmíru nastane díky počátečnímu impulsu Velkého třesku a zastaví se, jakmile se tento impuls zastaví působením gravitace.

Ruský kosmolog Alexander Friedmann (1888-1925) již matematicky zavedl v roce 1922 myšlenku kritické hustoty vesmíru, pod níž se rozšiřuje, aniž by mu gravitace mohla zabránit, zatímco nad ní, stejná Gravitace zabraňuje expanzi a způsobuje její kontrakci, až se zhroutí.

Tolman ve své teorii předpovídá, že hustota vesmíru dosáhne bodu, ve kterém se expanze zastaví díky gravitační brzdě, a začne kontrakční fáze zvaná Big Crunch.

Během této fáze se galaxie přiblíží a přiblíží a vytvoří obrovskou, neuvěřitelně hustou hmotu, což způsobí předpokládaný kolaps.

Teorie také předpokládá, že vesmír nemá specifický začátek a konec, protože je střídavě budován a ničen v cyklech milionů let.

Prvotní záležitost

Většina kosmologů přijímá teorii Velkého třesku jako původ vesmíru, který byl vytvořen velkou prvotní explozí, ze specifické formy hmoty a energie nepředstavitelné hustoty a obrovské teploty.

Z tohoto velkého počátečního atomu vyšly elementární částice, které známe: protony, elektrony a neutrony, ve formě zvané ylem, řecké slovo, které moudrý Aristoteles použil k označení prvotní substance, zdroje veškeré hmoty.

Když se expandoval, ylem se postupně ochladzoval a pokaždé byl méně hustý. Tento proces zanechal radiační stopu ve vesmíru, který byl nyní detekován: pozadí mikrovlnného záření.

Elementární částice se začaly spojovat a tvořit hmotu, kterou známe, během několika minut. Ylem se tedy postupně proměnil v jednu a druhou látku. Myšlenka ylem je přesně to, co dalo vzniknout pulzujícímu vesmíru.

Podle teorie pulzujícího vesmíru je před dosažením této expanzivní fáze, v níž jsme nyní, možné, že existoval jiný vesmír podobný současnému, který se uzavřel, aby vytvořil ylem.

Nebo je možná náš první z cyklických vesmírů, který se uskuteční v budoucnosti.

Big Bang, Big Crunch a entropie

Podle Tolmana začíná každá posloupnost kmitání ve vesmíru velkým třeskem, ve kterém ylem vede ke všem věcem, které známe, a končí velkým křupkem, kolapsem, ve kterém se vesmír zhroutí.

V období mezi jedním a druhým se vesmír rozšiřuje, dokud ho gravitace nezastaví.

Jak si však Tolman sám uvědomil, problém spočívá ve druhém zákoně termodynamiky, který uvádí, že entropie - stupeň poruchy - systému nikdy neklesá.

Proto by každý cyklus musel být delší než předchozí, pokud by si vesmír dokázal uchovat vzpomínku na předchozí entropii. Zvýšením délky každého cyklu by došlo k bodu, kdy by vesmír měl tendenci se nekonečně rozšiřovat.

Dalším důsledkem je, že podle tohoto modelu je vesmír konečný a v určitém vzdáleném bodě musel mít původ.

Tolman tvrdil, že zahrnutím relativistické termodynamiky by taková omezení zmizela, což by umožnilo neomezenou sérii kontrakcí a expanzí vesmíru.

Evoluce vesmíru

Obrázek 2. Parametr hustoty určuje tři možné geometrie vesmíru. Zdroj: NASA prostřednictvím Wikimedia Commons.

Ruský kosmolog Alexander Friedmann, který byl také velkým matematikem, objevil tři řešení Einsteinových rovnic. Těchto 10 rovnic je součástí teorie relativity a popisuje, jak se časoprostorové křivky v důsledku přítomnosti hmoty a gravitace vyskytují.

Friedmannova tři řešení vedou ke třem modelům vesmíru: jeden uzavřený, jeden otevřený a třetí byt. Možnosti nabízené těmito třemi řešeními jsou:

- Rozšiřující se vesmír může přestat expandovat a znovu se stahovat.

- Rozšiřující se vesmír může dosáhnout stavu rovnováhy.

- Expanze může pokračovat do nekonečna.

Velký trhák

Míra expanze vesmíru a množství hmoty v něm obsažené jsou klíčem k rozpoznání správného řešení mezi třemi, které byly zmíněny.

Friedmann odhadl, že kritická hustota uvedená na začátku je plus nebo mínus 6 atomů vodíku na metr krychlový. Pamatujte, že vodík a helium jsou hlavními produkty ylem po Velkém třesku a nejhojnějšími prvky ve vesmíru.

Až dosud vědci souhlasí, že hustota současného vesmíru je velmi nízká, a to tak, že s ním není možné vytvořit gravitační sílu, která by zpomalila expanzi.

Náš vesmír by tedy byl otevřeným vesmírem, který by mohl skončit Velkou slzou nebo Velkým trhnutím, kde se hmota rozdělí na subatomické částice, které se nikdy nevrátí dohromady. To by byl konec vesmíru, který známe.

Klíčem je temná hmota

Musíte však vzít v úvahu existenci temné hmoty. Temnou hmotu nelze alespoň prozatím přímo vidět ani detekovat. Ale jeho gravitační účinky ano, protože jeho přítomnost by vysvětlila gravitační změny v mnoha hvězdách a systémech.

Protože se předpokládá, že temná hmota zabírá až 90% vesmíru, je možné, že náš vesmír je uzavřen. V takovém případě by gravitace byla schopna kompenzovat expanzi a přivést ji na Big Crunch, jak bylo popsáno výše.

V každém případě je to fascinující nápad, který má stále spoustu prostoru pro spekulace. V budoucnu je možné, že skutečná povaha temné hmoty, pokud existuje, bude odhalena.

V laboratořích Mezinárodní kosmické stanice již existují experimenty. Mezitím se také provádějí experimenty k získání temné hmoty z normální hmoty. Zjištění, která budou výsledkem, budou klíčem k pochopení skutečné podstaty vesmíru.

Reference

1. Kragh, H. Cyklické modely relativistického vesmíru. Obnoveno z: arxiv.org.
2. Pérez, I. Původ a konec vesmíru. Obnoveno z: revistaesfinge.com.
3. SC633. Původ vesmíru. Obnoveno z: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Oscilační teorie vesmíru. Obnoveno: universetoday.com.
5. Wikipedia. Cyklický model. Obnoveno z: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Tvar vesmíru. Obnoveno z: en.wikipedia.org.