Vědci vyvinuli model zmenšujícího se vesmíru, který existoval před Velkým třeskem. Klikni pro zvětšení
Velký třesk popisuje, jak vesmír začal jako jediný bod před 13,7 miliardami let a od té doby se rozšiřuje, ale nevysvětluje to, co se stalo předtím. Vědci z Penn State University se domnívají, že v našem současném vesmíru by měly být stopy důkazů, které by se mohly ohlédnout před Velkým třeskem. Podle jejich výzkumu existoval smluvní vesmír s podobnou geometrií časoprostoru jako náš rozšiřující se vesmír. Vesmír se zhroutil a pak „odrazil“ jako Velký třesk.
Podle Einsteinovy obecné teorie relativity představuje Velký třesk začátek, velkou událost, na které se zrodila nejen hmota, ale i samotný časoprostor. Zatímco klasické teorie nenabízejí žádné stopy o existenci před tímto okamžikem, výzkumný tým ve státě Penn State použil kvantové gravitační výpočty k nalezení vláken, které vedou k dřívější době. "Obecnou relativitu lze použít k popisu vesmíru zpět do bodu, kdy se hmota stává tak hustou, že její rovnice nevydržely," říká Abhay Ashtekar, držitel fyzického předsedy rodiny Eberly a ředitel Ústavu gravitační fyziky. a geometrie ve státě Penn. "Kromě toho jsme potřebovali použít kvantové nástroje, které Einstein neměl k dispozici." Spojením kvantové fyziky s obecnou relativitou dokázali Ashtekar a dva z jeho doktorandů Tomasz Pawlowski a Parmpreet Singh vyvinout model, který vysleduje Velký třesk po zmenšujícím se vesmíru, který vykazuje fyziku podobnou té naší.
Ve výzkumu uváděném v aktuálním vydání Fyzických přehledových dopisů tým ukazuje, že před Velkým třeskem existoval smluvní vesmír s geometrií časoprostoru, která je jinak podobná geometrii našeho současného rozšiřujícího se vesmíru. Jak gravitační síly přitahovaly tento předchozí vesmír dovnitř, dosáhlo bodu, ve kterém kvantové vlastnosti časoprostoru způsobily, že gravitace se stala odpudivější než přitažlivou. "Pomocí kvantových modifikací Einsteinových kosmologických rovnic jsme ukázali, že místo klasického Velkého třesku je ve skutečnosti kvantový Bounce," říká Ashtekar. "Byli jsme tak překvapeni zjištěním, že existuje další klasický vesmír před Velkým třeskem, že jsme simulace opakovali s různými hodnotami parametrů během několika měsíců, ale zjistili jsme, že scénář Big Bounce je robustní."
Zatímco obecná myšlenka na další vesmír existující před Velkým třeskem byla navržena dříve, jedná se o první matematický popis, který systematicky určuje jeho existenci a odvozuje vlastnosti geometrie časoprostoru v tomto vesmíru.
Výzkumný tým použil smyčkovou kvantovou gravitaci, vedoucí přístup k problému sjednocení obecné relativity s kvantovou fyzikou, který byl také průkopníkem na Penn State Institute of Gravitational Physics and Geometry. V této teorii má časoprostorová geometrie sama o sobě diskrétní „atomovou“ strukturu a známé kontinuum je pouze aproximací. Tkanina prostoru je doslova tkaná jednorozměrnými kvantovými vlákny. V blízkosti Velkého třesku je tato látka násilně roztrhána a význam kvantové geometrie se stává důležitým. Díky tomu je gravitace silně odpudivá, což vede k Big Bounce.
"Naše počáteční práce předpokládá homogenní model našeho vesmíru," říká Ashtekar. "To nám však dalo důvěru v základní myšlenky smyčkové kvantové gravitace." Budeme pokračovat v zdokonalování modelu tak, aby lépe zobrazoval vesmír, jak jej známe, a lépe porozuměl rysům kvantové gravitace. “
Výzkum byl sponzorován National Science Foundation, Alexander von Humboldt Foundation a Penn State Eberly College of Science.
Původní zdroj: PSU News Release
