KĀDA IR SVĀRSTĪGO VISUMA TEORIJA? - ZINĀTNE - 2025

Svārstošu Visums vai ciklisks visums teorija ierosina, ka visums izplešas un līgumi uz nenoteiktu laiku. Kalifornijas Tehnoloģiju institūta matemātiķis Ričards Tolmans (1881–1948) ap 1930. gadu ierosināja matemātiski balstītu pulsējošā Visuma teoriju.

Bet Tolmana laikā šī ideja nebija jauna, jo senie Vēdu raksti jau bija ierosinājuši kaut ko līdzīgu ap 1500. gadu pirms mūsu ēras, norādot, ka viss Visums ir ietverts kosmiskajā olā, ko sauc par Brahmandu.

1. attēls. Habla skats uz dziļo Visumu. Pašlaik Visums paplašinās, bet saskaņā ar svārstīgo Visuma teoriju pienāk laiks, kad tas samazinās. Avots: Wikimedia Commons.

Pateicoties Edvinam Hablam (1889-1953), ir pierādīts, ka Visums šobrīd paplašinās, un, pēc vairuma astronomu domām, tas šobrīd paātrinās.

Svārstīgo Visuma teorijas priekšlikums

Tolmans ierosina, ka Visuma izplešanās notiek, pateicoties Lielā sprādziena sākotnējam impulsam, un tas apstāsies, kad minētais impulss apstāsies gravitācijas iedarbības dēļ.

Patiešām, krievu kosmologs Aleksandrs Frīdmans (1888–1925) jau 1922. gadā matemātiski bija ieviesis ideju par Visuma kritisko blīvumu, zem kura tas izplešas, nespējot gravitācijas spēju to novērst, bet virs tā tas pats Gravitācija novērš izplešanos un izraisa tā saraušanos, līdz tā sabrūk.

Nu, savā teorijā Tolmans prognozē, ka Visuma blīvums sasniegs punktu, kurā izplešanās apstājas, pateicoties gravitācijas bremzēm, un sāksies saraušanās fāze, ko sauc par Lielo sabrukumu.

Šajā fāzē galaktikas pieaugs tuvāk un tuvāk, veidojot milzīgu, neticami blīvu masu, izraisot paredzamo sabrukumu.

Teorija arī postulē, ka Visumam nav noteikta sākuma un beigu, jo tas tiek būvēts un iznīcināts pārmaiņus miljonu gadu ciklos.

Pirmatnējā matērija

Lielākā daļa kosmologu pieņem Lielā sprādziena teoriju kā Visuma pirmsākumu, kas izveidojās lielā pirmatnējā sprādziena rezultātā, no īpašas matērijas formas un enerģijas, kurai nav iedomājams blīvums un milzīga temperatūra.

No šī lielā sākotnējā atoma parādījās mums zināmās elementārdaļiņas: protoni, elektroni un neitroni formā ylem, grieķu valodas vārds, kuru gudrais Aristotelis bija izmantojis, lai atsauktos uz pirmatnējo vielu - visas matērijas avotu.

Ylem pakāpeniski atdzisa, paplašinoties, katru reizi kļūstot mazāk blīvs. Šis process atstāja uz Visumu radiācijas pēdas, kas tagad ir atklāts: mikroviļņu starojuma fons.

Elementārās daļiņas sāka apvienoties savā starpā un dažu minūšu laikā veidoja mums zināmo lietu. Tātad ylem secīgi pārveidojās par vienu un otru vielu. Ylem ideja ir tieši tā, kas izraisīja pulsējošā Visuma ideju.

Saskaņā ar pulsējošā Visuma teoriju, pirms tiek sasniegta šī ekspansīvā fāze, kurā mēs šobrīd atrodamies, ir iespējams, ka pastāvēja cits Visumam, kas līdzīgs pašreizējam, kurš noslēdza līgumu, lai veidotu ylem.

Vai varbūt mūsējais ir pirmais no cikliskajiem universiem, kas notiks nākotnē.

Lielais sprādziens, lielā kraukšķēšana un entropija

Pēc Tolmana teiktā, katra svārstību secība Visumā sākas ar Lielo sprādzienu, kurā ylem rada visu matēriju, ko mēs zinām, un beidzas ar Lielo gurkstēšanu, sabrukumu, kurā sabrūk Visums.

Laika posmā starp vienu un otru Visums izplešas, līdz gravitācija to aptur.

Tomēr, kā pats Tolmans saprata, problēma slēpjas otrajā termodinamikas likumā, kas nosaka, ka sistēmas entropija - traucējumu pakāpe - nekad nesamazinās.

Tāpēc katram ciklam vajadzētu būt garākam nekā iepriekšējam, ja Visums spētu saglabāt atmiņu par savu iepriekšējo entropiju. Palielinot katra cikla garumu, pienāks punkts, kurā Visumam būtu tendence paplašināties bezgalīgi.

Citas sekas ir tādas, ka saskaņā ar šo modeli Visums ir ierobežots un kaut kādā tālā pagātnes brīdī tam ir jābūt ar izcelsmi.

Problēmas novēršanai Tolmans apgalvoja, ka, iekļaujot relativistisko termodinamiku, šādi ierobežojumi izzudīs, ļaujot nenoteiktu laiku noteikt Visuma kontrakcijas un paplašinājumus.

Visuma evolūcija

2. attēls. Blīvuma parametrs nosaka trīs iespējamās Visuma ģeometrijas. Avots: NASA, izmantojot Wikimedia Commons.

Krievu kosmologs Aleksandrs Frīdmans, kurš bija arī lielisks matemātiķis, atklāja trīs Einšteina vienādojumu risinājumus. Šie ir 10 vienādojumi, kas ir daļa no relativitātes teorijas un apraksta, kā kosmosa laiks izliekas matērijas un gravitācijas klātbūtnes dēļ.

Frīdmana trīs risinājumi rada trīs Visuma modeļus: viens ir slēgts, viens atvērts un trešais plakans. Šo trīs risinājumu piedāvātās iespējas ir šādas:

-Paplašinoties Visumam, var pārstāt paplašināties un atkal slēgt līgumu.

-Paplejošais Visums var sasniegt līdzsvara stāvokli.

-Paplašināšanās var turpināties līdz bezgalībai.

Lielais kraķis

Visuma izplešanās ātrums un tajā esošais matērijas daudzums ir atslēgas, lai atpazītu pareizo risinājumu no trim, kas tika pieminēti.

Frīdmans lēsa, ka sākumā minētais kritiskais blīvums ir plus vai mīnus 6 ūdeņraža atomi uz kubikmetru. Atcerieties, ka ūdeņradis un hēlijs ir galvenie ylem produkti pēc Lielā sprādziena un visbagātīgākie elementi Visumā.

Līdz šim zinātnieki ir vienisprātis, ka pašreizējā Visuma blīvums ir ļoti mazs, tādā veidā, ka ar to nav iespējams radīt gravitācijas spēku, lai palēninātu izplešanos.

Tātad mūsu Visums būtu atvērts Visums, kas varētu beigties ar Lielo Asaru vai Lielo Ripu, kur matērija tiek sadalīta subatomiskās daļiņās, kas nekad neatgriežas kopā. Tas būtu mūsu zināmā Visuma beigas.

Tumšā matērija ir galvenā

Bet jums ir jāņem vērā tumšās matērijas esamība. Tumšo matēriju vismaz šobrīd nevar tieši redzēt vai atklāt. Bet tās gravitācijas efekti to dara, jo tā klātbūtne izskaidro gravitācijas izmaiņas daudzās zvaigznēs un sistēmās.

Tā kā tiek uzskatīts, ka tumšā matērija aizņem līdz 90% no Visuma, iespējams, ka mūsu Visums ir slēgts. Tādā gadījumā smagums spētu kompensēt izplešanos, nogādājot to lielajā krīzē, kā aprakstīts iepriekš.

Jebkurā gadījumā tā ir aizraujoša ideja, ar kuru joprojām ir daudz spekulāciju. Nākotnē ir iespējams, ka tiks atklāta tumšās matērijas patiesā būtība, ja tāda pastāv.

Par to jau ir veikti eksperimenti Starptautiskās kosmosa stacijas laboratorijās. Tikmēr uz zemes tiek veikti arī eksperimenti, lai iegūtu normālo vielu tumšo vielu. Rezultāti, kas iegūs rezultātus, būs galvenie, lai izprastu Visuma patieso dabu.

Atsauces

1. Krags, H. Relatīvisma Visuma cikliskie modeļi. Atgūts no: arxiv.org.
2. Peress, I. Visuma izcelsme un beigas. Atgūts no: revistaesfinge.com.
3. SC633. Visuma pirmsākumi. Atgūts no: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. oscilējošās Visuma teorija. Atgūts: universetoday.com.
5. Wikipedia. Cikliskais modelis. Atgūts no: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Visuma forma. Atgūts no: en.wikipedia.org.