Salt mare

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Salt mare

Big Bounce (în italiană Grande Rebound ) este o teorie cosmologică care încearcă să descrie pe deplin originea și evoluția Universului , evitând în special limitele Big Bang-ului .

Este o variantă a teoriei universului oscilant conform căreia universul se va extinde până la un anumit punct și apoi se va contracta într-o stare similară cu cea a Big Bang-ului, dar fără a atinge o singularitate gravitațională și, prin urmare, „sări” originând o nouă expansiune, cu repetarea procesului pentru eternitate. Teoria încearcă să includă relativitatea generală , mecanica cuantică și universul accelerat pe baza gravitației cuantice în buclă .

A fost dezvoltat de fizicianul german Martin Bojowald , expert în gravitație cuantică și cosmologie cuantică , împreună cu echipa sa de la Universitatea de Stat din Pennsylvania și publicat în iulie 2007 în Nature Physics online . Teorii foarte similare sunt susținute de alți fizicieni care se ocupă de gravitația cuantică, precum Leonardo Fernández-Jambrina , Ruth Lazkoz , Peter Lynds , Nikodem Popławski și Parampreet Singh . [1] Neil Turok (fost teoretician al corzilor și al modelului ciclic „ecpirotic” ) și Steffen Gielen au dezvoltat în schimb un model Big Bounce matematic diferit de cel al lui Bojowald. [2]

Premisă

Singularitatea

Teoria clasică a Big Bangului , respectând relativitatea generală a lui Einstein și alte dovezi experimentale importante ( redshift și radiația cosmică de fond 3K), presupune că Universul , în urmă cu aproximativ 13,7 miliarde de ani, provine dintr-o „singularitate punctuală inițială” cu un volum egal cu zero și energie infinită și densitate . Potrivit multor oameni de știință, această singularitate este incompatibilă cu legile fizice cunoscute („ o stare matematică fără sens ” [3] ), deoarece, în special, ar încălca principiul conservării energiei totale. Mai mult, contrazice mecanica cuantică , atât de mult încât adoptarea dogmatică a teoriei Big Bang-ului este considerată de mulți (inclusiv de Bojowald) ca o barieră în calea încercării de unificare a legilor fizicii. Singularitatea inițială a Big Bang-ului ar fi creat nu numai energie și materie, ci și spațiu și timp. Pentru a depăși limitele teoriei clasice a Big Bang-ului, mai mulți oameni de știință au emis ipoteza că Universul are o mișcare ciclică și eternă ( Univers oscilant sau pulsatoriu), adică o secvență infinită de Big Bang și ulterior Big Crunch (Great Collapse).

Densitatea critică

Posibilitatea unui Univers ciclic depinde în mod evident de cantitatea de materie-energie existentă sau de densitatea medie a energiei de masă, deci și de materia întunecată și energia întunecată . Pentru ca Universul să se oprească din expansiune și să înceapă faza de contracție, densitatea medie ar trebui să fie de cel puțin trei protoni pe metru cub sau energie echivalentă (masa unui proton este de 1,673x10 −27 kg , echivalent cu 938 MeV ), ceea ce se numește critic densitate . De obicei, indicăm cu Ω relația dintre densitatea medie și densitatea critică: dacă Ω> 1 va apărea Big Crunch (sau Big Bounce). Cele mai recente observații au constatat că densitatea medie a Universului vizibil are o valoare aproape coincidentă sau ușor mai mică decât cea critică (Ω = o <1) și, prin urmare, Universul ar fi deschis și nu închis ca în modelul ciclic. Pentru a obține o densitate mai mare decât cea critică este necesar să se facă ipoteza, dacă nu se aplică măsuri alternative, cum ar fi teoriile MOND , că există o cantitate considerabilă de materie întunecată, de la 5 la 100 de ori masa observabilă, care ar putea echilibra expansiunea . [4]

Cu toate acestea, unele modele de gravitație cuantică, inclusiv gravitația cuantică în buclă sau gravitația care devine ocazional respingătoare [5] ar putea justifica Big Bounce fără a utiliza materie întunecată. Teoria Big Bounce ar putea fi valabilă și în contextul teoriei superstring-urilor prin așa-numitul model al timpului de încetinire , care nu folosește energia întunecată, dar se bazează pe relativitate. În acest caz, scenariul este similar cu modelul clasic Big Bang.

Teoria lui Bojowald

Contracție și expansiune

Conform gravitației cuantice buclă, universul este constituit din inele (în engleză loop) cu dimensiuni infinitesimale de 10 -35 metri, zece miliarde dintr-o miliardime dintr-o miliardime dintr-un nanometru . Aceste inele infinit de mici pot conține o anumită cantitate de energie care, în timp ce crește în timpul colapsului gravitațional, nu poate deveni niciodată infinită. [6] Din aceste premise provine teoria Big Bounce, care în mod conceptual înlocuiește Big Bang și Big Crunch, îmbinându-le într-o nouă formulare științifică.

Ca prim act, echipa lui Bojowald a revizuit și reformulat teoria relativității generale, apropiind-o de cea clasică a electromagnetismului , propunând într-un anumit fel vechile linii de câmp electric și magnetic cu o denominație diversificată ( buclă ). Apoi, prin matematica nodurilor , fizicienii echipei au aplicat legile cuantice buclelor , elaborând de facto o nouă teorie cuantică-gravitațională în cicluri ( Loop Quantum Gravity - LQG) care combină relativitatea generală cu ecuațiile fizicii cuantice necunoscute lui Einstein. ori [6] . Modelul rezultat prezice prezența „atomilor” spațio-temporali și are un nivel maxim finit de materie și energie, reușind să evite prezența unei singularități . [6]

Extrapolând ecuațiile LQG înapoi în timp, echipa lui Bojowald a dedus că Universul se contractă pe el însuși, dar nu ajunge la singularitatea inițială asemănătoare punctului, fără să realizeze Big Crunch. La un moment dat în contracție, datorită creșterii constante a valorilor masei-energie (densitate și temperatură), rupturile țesăturii spațiu-timp și gravitația atractivă ar deveni respingătoare, aruncând Universul într-un nou Big Bang [6] .

Teoria este în concordanță cu principiul conservării energiei în masă , conform căruia în natură nu se creează nimic și nimic nu este distrus, ci totul este transformat. Teoria Big Bounce și, în general, teoria Universului oscilant sau pulsatoriu implică ipoteza că Universul este complet autosuficient, într-o eternă devenire a realității fizice care nu a avut niciodată originea și nu se va termina niciodată. [7]

Alte teorii conexe

Alți fizicieni precum Parampreet Singh, care combină fizica cuantică și relativitatea generală într-o nouă matematică, au verificat că în momentul Big Bang-ului, gravitația s-ar comporta într-un mod respingător, așa cum ar face energia întunecată în prezent. [1] Acest proces s-ar repeta într-un ciclu perpetuu, dar acest concept se confruntă cu termodinamica clasică care prezice că tulburarea tinde să crească cu fiecare re-prezentare a universului, până când devine complet haotică [ neclară ] ; potrivit grupului lui Bojowald, noul univers ar pierde memoria precedentului de fiecare dată când va suferi fluctuații diferite (amnezie cosmică) și acest lucru ar putea compensa această incongruență gravă. [6] Pentru Singh, totuși, o memorie cosmică minimă ar rămâne și ar putea fi identificată prin studierea radiației de fond. [1] Alți susținători sunt Peter Lynds și Nikodem Popławski.

Teoria lui Turok și Gielen este similară, dar este încă în curs de dezvoltare pentru a explica formarea galaxiilor și diferitele caracteristici ale modelului standard de cosmologie .

Inspirații culturale

Martin Bojowald este un admirator al lui Friedrich Nietzsche și adesea menționează aforismele și conceptele sale (cum ar fi revenirea eternă ) în textele sale. [8]

Notă

  1. ^ a b c Ce s-a întâmplat înainte de Big Bang
  2. ^ Big Bounce: o ipoteză asupra Universului , pe focus.it . Adus pe 19 septembrie 2019 .
  3. ^ Ce s-a întâmplat înainte de Big Bang? , pe science.psu.edu . Adus la 1 aprilie 2011 (arhivat din original la 13 octombrie 2010) .
  4. ^ În ce constă densitatea critică a universului?
  5. ^ Gravitatea doar atractivitate? Nu este sigur
  6. ^ a b c d e "Universul bouncing", de Martin Bojowald publ. în „The Sciences (Scientific American)”, num. 484, decembrie 2008, pagina 57
  7. ^ Stephen Hawking, De la Big Bang la Black Holes , pp. 160 și 165
  8. ^ Știință și literatură. Interviu cu Martin Bojowald

Bibliografie

  • Ugo Amaldi, Fizică: idei și experimente , vol. 1, 2 și 3, Zanichelli, 2001.
  • Maurizio Gasperini, Universul înainte de Big Bang - Cosmologie și teoria corzilor , Franco Muzzio Editore, 2002.
  • Margherita Hack , Pippo Battaglia, Walter Ferrari, Originea și sfârșitul Universului , librăria UTET, 2002.
  • Margherita Hack, Universul în pragul a două mii , Rizzoli BUR supersaggi, 1997.
  • Stephen Hawking , De la Big Bang la Black Holes , Rizzoli, 1988.
  • Stephen Hawking, Black găuri și universuri nou-născute , Rizzoli BUR supersaggi, 1997.
  • Astronomia, n. 288 august / septembrie 2007 (periodic lunar).
  • Newton, nu. 9 septembrie 2007 (periodic lunar).
  • Martin Bojowald, Ce s-a întâmplat înainte de Big Bang? , 2007. Nature Physics 3 (8): 523-525
  • Martin Bojowald, Universul săritor, Științele n. 484, decembrie 2008, pp. 56-61.
  • Martin Bojowald, Înainte de Big Bang. Istoria completă a universului , Bompiani , 2011 ISBN 978-88-452-6784-0
  • Martin Bojowald, Cosmologia cuantică. O descriere fundamentală a universului . (= Note de curs în fizică. Vol. 835). Springer, 2011
  • Abhay Ashtekar, Parampreet Singh, Loop Quantum Cosmology: A Status Report , 2011
  • Parampreet Singh, Transcending Big Bang in Loop Quantum Cosmology: Recent Advances, Bazat pe discursul plenar la cea de-a șasea conferință internațională despre gravitație și cosmologie la IUCAA , Pune (2007)

Elemente conexe

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Big_Bounce&oldid=120738646 ”