Kas vyko prieš didįjį sprogimą

Testai
2005 m. (valstybinis)	Svečias	16.67 %
2002 m. (valstybinis)	Svečias	36.67 %
2003 m. (valstybinis)	Svečias	36.67 %
2009 m. (valstybinis)	Svečias	13.33 %
2007 m. (valstybinis)	Svečias	10.00 %
2010 m.	Svečias	36.67 %
2002 m. (valstybinis)	Svečias	26.67 %

TOP rezultatai
Fizikiniai dydžiai. Matai	Svečias	100.00 %
2011 m.	Svečias	100.00 %
2002 m. (valstybinis)	Svečias	100.00 %
Ką tiria fizika. Ilgio matavimas	Svečias	100.00 %
2004 m. (valstybinis)	Svečias	100.00 %
2005 m. (valstybinis)	Svečias	100.00 %
2006 m. (valstybinis)	Svečias	96.67 %

Home

Kas vyko prieš didįjį sprogimą

Straipsnyje supažindinama su nauju matematiniu modeliu, kurį galime panaudoti siekdami daugiau sužinoti apie kvantinės būsenos savybes Didžiojo atšokimo metu – idėją, kuri išstumia klasikinį Didįjį sprogimą, žymintį mūsų Visatos pradžią, – pasakoja Penn state universiteto (JAV) fizikos profesorius asistentas Martinas Bojovaldas (Martin Bojowald). Bojovaldo tyrinėjimai rodo ir tai, jog įmanoma sužinoti nemažai ankstesnės Visatos savybių, tačiau dėl kai kurių iš jų niekada nebūsime tikri, nes skaičiavimai atskleidžia „kosminį užmaršumą“, pasireiškiantį dėl milžiniškų kvantinių jėgų Didžiojo atšokimo metu.

Idėja, jog Visata prasidėjo nuo Dižiojo sprogimo, buvo kliūtis bandant paaiškinti besiplečiančios Visatos kilmę, nors Didysis sprogimas fizikų ilgai buvo vertinamas kaip geriausias modelis.
A. Einšteino bendrojoje reliatyvumo teorijoje nurodoma, jog Didžiojo sprogimo pradžia matematiškai yra negalima būsena – nulinio tūrio „vienumas“, pasižymintis begaliniu tankiu ir be galo didele energija. Tačiau dabar Bojovaldas ir kiti to paties universiteto fizikai tyrinėja tai, kas nebuvo žinoma net ir A. Einšteinui – laiko tarpą prieš Didįjį sprogimą.

Ši teorija, suderinanti bedrąją reliatyvumo teoriją su kvantinės fizikos lygtimis, yra pirmasis matematinis žingsnis, kuriuo siekiama sistemingai įrodyti Didžiojo atšokimo egzistavimą ir nustatyti galimos dabartinės mūsų Visatos pirmtakės savybes.

„Bendroji reliatyvumo teorija nesiremia kvantine fizika, kuri būtina, norint aprašyti milžiniškas energijas, vyravusias ankstyvojoje mūsų Visatos evoliucijos stadijoje, - aiškina Bojovaldas. – Tačiau dabar vystome kilpinės kvantinės gravitacijos teoriją, kuri apima reikalingą kvantinę fiziką“. Mokslininkai išsiaiškino, kad mūsų Visatos pradžios taškas pasižymėjo minimaliu, tačiau nelygiu nuliui tūriu bei maksimalia energija, kuri nebuvo begalinė. Su šiais apribojimais teorijos lygtys duoda galimus matematinius sprendinius, aprašančius Visatą prieš Didįjį atšokimą.

Kvantinė gravitacijos teorija rodo, jog erdvėlaikio „audinys” pasižymi „atomine” geometrija – jis supintas iš vienmačių kvantinių „siūlų”. Didžiojo atšokimo sąlygomis, toks „audinys” pradeda smarkiai irti, priversdamas gravitaciją įgauti stiprią stūmą taip, jog, užuot be galo susispaudusi (pagal bendrąją reliatyvumo teoriją), Visata atšoko atgal. Būtent Didysis atšokimas ir davė pradžią mūsų besiplečiančiai Visatai. Teorija aprašo susispaudusią Visatą prieš Didįjį atšokmą, kurios erdvėlaikio geometrija vis dėlto panaši į dabartinę.

„Buvo reikalingas kur kas tikslesnis matematinis modelis už egzistuojančius skaitmeninius, kuriems reikalingos tolesnės sprendinių aproksimacijos ir kurie nepasižymi tokiu išbaigtumu ir apibendrintumu, kokio norėtųsi“, - pasakoja fizikas. Jis išvystė tokį modelį, kuris duoda tikslius analitinius sprendinius, sprendžiant matematinių lygčių rinkinį. Bojovaldas perrašė kvantinės gravitacijos diferencialines lygtis į dalinių diferencialinių lygčių sistemą, kurią galima kur kas lengviau suintegruoti.

Šio modelio lygčių parametrai, aprašantys dabartinės Visatos būseną, privalo būti itin tikslūs, kad mokslininkai galėtų atsekti ankstesnes Visatos būsenas. Minėtosios lygtys turi ir laisvųjų parametrų, kurie kol kas nėra tiksliai žinomi, tačiau būtini aprašant kai kurias savybes. Bojovaldas išsiaiškino, jog du iš jų yra papildomi: vienas svarbus tik prieš Didįjį atšokimą, o kitas – po jo.

Papildomieji parametrai nusako kvantinį neapibrėžtumą visatos ribose prieš ir po Didžiojo sprogimo. „Šie neapibrėžtumai pasireiškia, kai sistemą nagrinėjame kvantiniame kontekste“, – teigia Bojovaldas. Tyrimai atskleidė, jog analogiškai kvantinės mechanikos atveju, kai vienu negalima turėti griežtai apibrėžtų mikrodalelės koordinatės ir atitinkamos greičio dedamosios verčių, egzistuoja panašūs sąryšiai tarp visatos tūrio prieš Didįjį atšokimą ir po jo. „Visgi niekaip nebus įmanoma nustatyti tikslaus neapibrėžtumo ankstesnės Visatos tūriui, bandant skaičiuoti atgaline tvarka nuo dabartinės Visatos parametrų, kad ir kokius tikslius matavimus atliktume“, - aiškina jis. Šis pastebėjimas numato tolesnius apribojimus, bandant išsiaiškinti, ar medžiaga Visatoje prieš Didįjį sprogimą pasižymėjo labiau kvantinėmis ar įprastinėmis savybėmis.

Bojovaldas, išsiaiškinęs, jog mažiausiai vieno iš ankstesnės Visatos parametrų nebeliko po Didžiojo atšokimo, priėjo papildomą išvadą – tikėtina, kad paskesnės visatos nebus tikslios viena kitos kopijos. „Nesibaigiančio visiškai identiškų visatų kartojimosi, regis, yra išvengiama dėl akivaizdaus vidinio „kosminio užmaršumo“ egzistavimo“, – priduria jis.

Ar buvo visata dvynė?

Jeigu paklausite fiziko, kas įvyko prieš arba per Didįjį sprogimą, jis greičiausiai nesileis į ilgas diskusijas ir atsakys, kad tai priklauso nuo kiekvieno žmogaus vaizduotės. Bendroji reliatyvumo teorija šiuo atveju yra bejėgė – esant nuliniam tūriui, mes gauname tik krūvą nulių ir begalybių.

Tačiau per pastaruosius kelerius metus atsirado nauja teorija, pavadinta kilpine kvantine gravitacija (LQG). Pagal šią teoriją, mūsų Visata gimė „kvantinio atšokimo“ metu kolapsavus ankstesniai visatai. Fizikus labiausiai domina, kaip galėjo atrodyti mūsų Visatos protėvė.

Alechandras Koričis (Alejandro Corichi) iš Meksikos universiteto bei Parampritas Sinhas (Parampreet Singh) iš Ontarijo Teorinės fizikos perimetro instituto išplėtojo supaprastintą LQG teorijos variantą, kuris pateikia įdomų atsakymą: ankstesnioji visata galėjo būti daug kuo panaši į mūsiškę. Mokslininkų darbas bus išspausdintas kitame „Physical Review Letters“ numeryje.

„Ši idėja svarbi tuo, jog ji padeda mums atsakyti, kas atsitiko visatai prieš Didįjį sprogimą, – pasakoja P. Sinhas. – Teoriniai modeliai, kurie gali susitvarkyti su Didžiojo sprogimo singuliarumu, nieko nepasako, koks galėjo prieš tai egzistuoti erdvėlaikis. Mūsų skaičiavimai rodo, kad ankstesnė visata primena mūsiškę“.

Pernai Pensilvanijos universiteto fizikos profesorius Martinas Bojovaldas (Martin Bojowald) panaudojo supaprastintą LQG teorijos variantą, kad įrodytų visatos egzistavimą prieš Didįjį atšokimą. Nors matematinis modelio aparatas nesusidūrė su problemomis, tačiau paaiškėjo, kad stebėdami dabartinę Visatą mes ničnieko negalėsime pasakyti apie ankstesniąją. M. Bojovaldas šį reiškinį pavadino „kosminiu užmaršumu“.

A. Koričis ir P. Sinhas žengė toliau. Aproksimavę pagrindinę lygtį, mokslininkai parodė, kad tam tikros ankstesnės visatos tūrio ir judesio kiekio fliuktuacijos sugebėjo išlikti per Didįjį atšokimą.

„Tai reiškia, jog visatoje dvynėje galiojo tie patys fizikos dėsniai“, – teigia P. Sinhas.

Galima sakyti, kad mūsų Visata, praėjus maždaug 13,7 mlrd. metų po atšokimo, turėtų būti labai panaši į ankstesniąją visatą, kai šiai buvo likę 13,7 mlrd. metų iki atšokimo. Kitaip tariant, mūsų Visata yra veidrodinis savęs pačios atspindys, o Didysis sprogimas (arba atšokimas) yra tarsi visatas skiriantis veidrodis.

„Ankstesnėje visatoje turėjo galioti tos pačios dinamikos ir Einšteino lygtys,– toliau tęsia fizikas. – Pagal mūsų modelį, mums įprasti dėsniai turi pasireikšti 100 kartų viršijus Planko skalę. Toliau medžiagos struktūra bus tokia pati, ir evoliucija vyks identiškai“.

Tyrėjai aiškina, kad visata dvynė nebūtinai turi būti visiškai identiška savo „sesutei“. Pavyzdžiui, tai nereiškia, kad ankstesnėje visatoje egzistavo ankstesnis jūs – žmogus, jau nugyvenęs savo (jūsų) gyvenimą.

„Jeigu sugebėtume itin galingu mikroskopu žvilgtelėti į tam tikras Planko skalės savybes, išvystume skirtumų, lygiai taip pat, kaip jų turi tikri dvyniai, pavyzdžiui, piršto antspaudus“, – tvirtina P. Sinhas.

Svarbu atsakyti į klausimą, ar kai kurios savybės galėjo išlikti, jeigu būtų nagrinėjamas sudėtingesnis atvejis. Pavyzdžiui, būtų įdomu sužinoti, ar ankstesnės visatos galaktikos negalėjo dabartinėje mūsų Visatoje palikti pėdsakų, kurie lemtų identišką arba panašų galaktikų formavimąsi.

Visai įmanoma, kad A. Koričio ir P. Sinho teorija netgi numatys, kaip turėtų atrodyti mūsų Visata ateityje. Priklausomai nuo dabartinio plėtimosi greičio, apibendrintasis mokslininkų modelis gali parodyti, jog mūsiškės Visatos laukia kolapsas.

http://www.dykai.lt/

Naujesnės naujienos: