Obrazový kredit: University of Chicago
Velký třesk by mohl být normální událostí v přirozeném vývoji vesmíru, ke kterému dojde opakovaně v neuvěřitelně rozsáhlých časových měřítkách, jak se vesmír rozšiřuje, vyprazdňuje a ochlazuje, tvrdí dva fyzici z Chicagské univerzity.
"Rádi bychom říkali, že velký třesk není nic zvláštního v historii našeho vesmíru," řekl Sean Carroll, odborný asistent ve fyzice na University of Chicago. Postgraduální studentka Carrol a University of Chicago Jennifer Chen zveřejní elektronicky příspěvek popisující jejich nápady na adrese http://arxiv.org/.
Carrollovy a Chenovy výzkumy se zabývají dvěma ambiciózními otázkami: Proč čas plyne jen jedním směrem a mohl velký třesk vzniknout z fluktuace energie v prázdném prostoru, která odpovídá známým fyzikálním zákonům?
Otázka o čase času fyziky znepokojovala už celé století, protože základní fyzikální zákony z velké části nerozlišují minulost a budoucnost. Jsou časově symetrické? Řekla Carroll.
S otázkou času úzce souvisí pojem entropie, míra nepořádku ve vesmíru. Jak ukázal Ludwig Boltzmann před sto lety, entropie se postupem času přirozeně zvyšuje. "Můžete změnit vejce na omeletu, ale ne na omeletu na vejce," Řekla Carroll.
Ale záhadou zůstává, proč entropie byla ve vesmíru na začátku nízká. Obtížnost této otázky již dlouho trápí vědce, kteří ji často nechávají jen jako hádanku, aby v budoucnu odpověděli.
Carroll a Chen se nyní pokusili odpovědět.
Předchozí vědci přistoupili k otázkám o velkém třesku s předpokladem, že entropie ve vesmíru je konečná. Carroll a Chen mají opačný přístup. Předpokládáme, že entropie vesmíru je nekonečná. Mohlo by to vždy vzrůst ,? Řekla Chen.
Aby bylo možné úspěšně vysvětlit, proč vesmír vypadá jako dnes, musí oba přístupy pojmout proces zvaný inflace, což je rozšíření teorie velkého třesku. Astrofyzici vynalezli inflační teorii, aby mohli vysvětlit vesmír, jak se dnes zdá. Podle inflace prošel vesmír obdobím velkého rozpínání za zlomek sekundy po velkém třesku.
Ale s tím scénářem je problém: kostra ve skříni ,? Řekla Carroll. K zahájení inflace by vesmír zahrnoval mikroskopicky malou náplast v extrémně nepravděpodobné konfiguraci, ne to, co by vědci očekávali od náhodně vybrané počáteční podmínky. Carroll a Chen tvrdí, že obecný počáteční stav se bude pravděpodobně podobat chladnému, prázdnému prostoru - není zjevně příznivým výchozím bodem pro nástup inflace.
Ve vesmíru konečné entropie někteří vědci navrhli, že náhodná fluktuace by mohla spustit inflaci. To by však vyžadovalo, aby molekuly vesmíru kolísaly ze stavu s vysokou entropií do jedné z entropie s nízkou entropií - statistická longshot.
„Podmínky potřebné pro inflaci nejsou tak snadné začít,“ Řekla Carroll. „Existuje argument, že je snazší jen to, aby se náš vesmír objevil z náhodné fluktuace, než aby inflace začala náhodnou fluktuací.“
Scénář Carrollové a Chenovy nekonečné entropie je inspirován zjištěním v roce 1998, že vesmír se navždy rozšíří kvůli záhadné síle zvané „temná energie“. Za těchto podmínek je přirozená konfigurace vesmíru téměř prázdná. „V našem současném vesmíru entropie roste a vesmír se rozšiřuje a stává se prázdnějším.“ Řekla Carroll.
Ale i prázdný prostor má slabé stopy energie, které kolísají na subatomické stupnici. Jak již dříve navrhli Jaume Garriga z Universitat Autonoma de Barcelona a Alexander Vilenkin z Tufts University, mohou tyto fluktuace generovat vlastní velké rány v malých oblastech vesmíru, které jsou v čase a prostoru široce odděleny. Carroll a Chen tuto myšlenku dramaticky rozšiřují, což naznačuje, že inflace by mohla začít? v dávné minulosti našeho vesmíru, aby se mohl zdát, že čas běží zpět (z našeho pohledu) k pozorovatelům daleko v naší minulosti.
Bez ohledu na směr, kterým se ubíhají, budou nové vesmíry vytvořené v těchto velkých třescích pokračovat v procesu zvyšování entropie. V tomto nekonečném cyklu vesmír nikdy nedosáhne rovnováhy. Pokud by to dosáhlo rovnováhy, nic by se nikdy nestalo. Nebyl by žádný šíp času.
„Neexistuje žádný stav, do kterého bys mohl jít, to je maximální entropie. Entropii můžete stále více zvýšit vytvořením nového vesmíru a umožněním jeho rozšíření a vychladnutí? Vysvětlila Carroll.
Původní zdroj: University of Chicago News Release
