ШТА ЈЕ ТЕОРИЈА ОСЦИЛИРАЈУЋЕГ УНИВЕРЗУМА? - НАУКА - 2025

Осцилира универзум или цикличне универзум теорија предлаже да се свемир шири и скупља у недоглед. Рицхард Толман (1881-1948), математичар са Калифорнијског технолошког института, предложио је математички засновану теорију пулсирајућег универзума око 1930. године.

Али идеја није била нова за Толманово време, јер су древни ведски списи већ предложили нешто слично око 1500. године пре нове ере, наводећи да је цео универзум садржан у космичком јајету званом Брахманда.

Слика 1. Поглед на Хуббле из дубоког универзума. Тренутно се свемир шири, али према осцилирајућој теорији универзума, долази време када се уговара. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Захваљујући Едвину Хубблеу (1889-1953) доказано је да се свемир тренутно шири, а према већини астронома тренутно убрзава.

Приједлог осцилирајуће теорије универзума

Оно што Толман предлаже јесте да се ширење универзума дешава захваљујући почетном импулсу Великог праска и зауставиће се једном када наведени импулс престане због деловања гравитације.

Заиста, руски космолог Александар Фриедманн (1888-1925) већ је 1922. године математички увео идеју критичне густине свемира, испод које се шири, а да је гравитација не може спречити, док је изнад ње иста Гравитација спречава ширење и узрокује њено стезање док се не уруши.

Па, у својој теорији Толман предвиђа да ће густина свемира достићи тачку у којој ће се ширење зауставити захваљујући гравитационом кочењу, а почет ће и фаза контракције, звана Биг Црунцх.

Током ове фазе, галаксије ће се приближавати и приближавати формирајући огромну, невероватно густу масу, узрокујући предвиђени колапс.

Теорија такође постулира да свемир нема специфичан почетак и крај, јер се гради и уништава наизменично у милионима циклуса.

Првобитна материја

Већина космолога прихвата теорију Великог праска као порекло свемира, које је настало великом исконском експлозијом, из специфичног облика материје и енергије незамисливе густине и огромне температуре.

Из овог великог иницијалног атома настале су елементарне честице које знамо: протони, електрони и неутрони, у облику који се зове илем, грчка реч коју је мудри Аристотел означавао првобитном супстанцом, извором све материје.

Јелем се постепено хладио како се шири, постајући сваки пут мање густ. Овај процес је оставио траг зрачења у свемиру, који је сада откривен: позадина микроталасне радијације.

Елементарне честице почеле су да се комбинују једна са другом и формирају материју коју познајемо за неколико минута. Дакле, илем се сукцесивно претварао у једну и другу супстанцу. Идеја илема управо је то која је потакла идеју о пулсирајућем универзуму.

Према пулсирајућој теорији универзума, пре достизања ове експанзивне фазе у којој се сада налазимо, могуће је да је постојао још један универзум, сличан садашњем, који се стекао и формирао илем.

Или је можда наш први од цикличких свемира који ће се десити у будућности.

Велики прасак, велики пад и ентропија

Према Толману, сваки низ осцилација у свемиру започиње Великим праском, у којем илем ствара сву материју о којој знамо и завршава Великом кризом, колапсом у коме се универзум урушава.

У временском интервалу између једног и другог, универзум се шири све док га гравитација не заустави.

Међутим, како је сам Толман схватио, проблем лежи у другом закону термодинамике који каже да се ентропија - степен поремећаја - система никада не смањује.

Стога би сваки циклус морао бити дужи од претходног, ако би универзум био у стању да сачува успомену на своју претходну ентропију. Повећавањем дужине сваког циклуса дошло би до тачке у којој би се универзум тежио неограниченом ширењу.

Друга последица је да је према овом моделу универзум коначан и да је у некој далекој тачки прошлости морао да има своје порекло.

Да би решио проблем, Толман је тврдио да ће укључивањем релативистичке термодинамике таква ограничења нестати, омогућавајући неограничен низ контракција и ширења универзума.

Еволуција универзума

Слика 2. Параметар густине одређује три могуће геометрије свемира. Извор: НАСА путем Викимедиа Цоммонса.

Руски космолог Александар Фриедманн, који је такође био сјајан математичар, открио је три решења Еинстеинове једнаџбе. Ово је 10 једначина које су део теорије релативности и које описују како кривуље просторног времена настају због присуства материје и гравитације.

Фриедманнова три решења воде до три модела свемира: једног затвореног, једног отвореног и трећег равног. Могућности које нуде ова три решења су:

-Ширење универзума може престати да се шири и поново смањује.

-Свемир који се шири може достићи стање равнотеже.

-Ширење може да се настави до бесконачности.

Биг Рип

Брзина ширења свемира и количина материје која се налази у њему су кључ за препознавање исправног решења међу три која су поменута.

Фриедманн је процијенио да је критична густина на коју се помиње на почетку плус или минус 6 атома водоника по кубном метру. Запамтите да су водоник и хелијум главни производи илема након Великог праска и најобилнији елементи у свемиру.

До сада се научници слажу да је густина садашњег универзума врло ниска, на такав начин да са њим није изведиво генерисање силе гравитације која успорава ширење.

Тада би наш универзум био отворени универзум, који би могао завршити Великом сузом или Великим пропадом, где је материја раздвојена на субатомске честице које се више никада не враћају заједно. Ово би био крај свемира какав познајемо.

Тамна материја је кључна

Али морате узети у обзир постојање тамне материје. Тамна материја се, бар за сада, не може директно видети или открити. Али његови гравитациони ефекти делују, јер би његово присуство објаснило гравитационе промене у многим звездама и системима.

Пошто се верује да тамна материја заузима до 90% универзума, могуће је да је наш универзум затворен. У том случају гравитација би могла надокнадити експанзију, доводећи је до Велике крчевине, као што је претходно описано.

У сваком случају, то је фасцинантна идеја која још увек има пуно простора за нагађања. У будућности је могуће да ће се открити права природа тамне материје, ако она постоји.

Већ постоје експерименти за то у лабораторијама Међународне свемирске станице. У међувремену, на терену се изводе и експерименти за добијање тамне материје из нормалне материје. Налази који резултирају бит ће кључни за разумијевање праве природе универзума.

Референце

1. Крагх, Х. Циклички модели релативистичког универзума. Опоравак од: аркив.орг.
2. Перез, И. Порекло и крај универзума. Опоравак од: ревистаесфинге.цом.
3. СЦ633. Порекло универзума. Опоравак од: сц663б2воод.веебли.цом.
4. Виллануева, Ј. Осцилирајућа теорија универзума. Опоравак: универсетодаи.цом.
5. Википедиа. Циклички модел. Опоравак од: ен.википедиа.орг.
6. Википедиа. Облик универзума. Опоравак од: ен.википедиа.орг.