A Fost Sau Nu Big Bang? Optiuni

[nefertiti-old]

Despre ipoteza faimosului Big Bang ca punct de pornire al vietii pe Terra s-au spus multe, insa nici acum nu poate nimeni sa afirme cu certitudine ca a avut loc. Sa admitem ca ar fi existat un Big Bang. Ce a fost, insa, inaintea declansarii lui? 'Singularitatea', cum o numesc oamenii de stiinta, nu a putut fi nici ea explicata. Mai mult: cum se poate explica ordinea actuala din univers, creata tocmai din dezordinea absoluta existenta dupa Big-Bang?

Sunt cateva aspecte despre care poate ca unii dintre voi stiu mai multe.

[shapeshifter]

După cum se ştie, stelele şi galaxiile evoluează izomorfic în toate direcţiile de observaţie luate de la Pământ. Uniformitatea pe scară mare a macrostructurilor se extinde chiar şi la galaxiile care nu sunt în contact fizic una cu alta (nu sunt legate prin semnale fizice) întrucât se îndepărtează una de alta la o rată mai mare decât viteza luminii.
Răspunsul cosmologiei mainstream la acest puzzle este introducerea ,,perioadei de inflaţie” a lui Guth şi Linde. Pe durata timpului Planck (primele 10 la -35 secunde de după Big Bang) toate părţile universului erau în contact fizic. Asta, se spune, că explică uniformitatea evoluţiei cosmice chiar dacă expansiunea ulterioară a universului a împiedicat razele luminoase să ajungă din urmă expansiunea periferiei şi să ajungă la galaxiile îndepărtate.
Radiaţia de fond din domeniul microundelor observată cu ajutorul telescopului Boomerang, plasat la Polul Sud, împreună cu descoperirile echipelor proiectelor MAXIMA şi DASI care au lucrat cu instrumente plasate la Polul Sud, au dus la identificarea unei rezonanţe primare şi a două armonici de frecvenţă mai înaltă care s-ar fi putut datora unei izbucniri (burst) inflaţionare foarte timpuriu în viaţa universului.
Totuşi, chiar aceste lucruri pot fi de asemenea explicate printr-un model ciclic al universului. În scenariul Steinhardt-Turok, fiecare ciclu al metaversului care pulsează, trece prin perioada observată acum şi anume aceea de expansiune uşor accelerată, urmată de o perioadă de contracţie care duce la omogenitate, platitudine şi la energia necesară începerii unui nou ciclu (Steinhardt-Turok 2002).
Nu numai că acest scenariu ciclic explică problemele abordate de scenariul inflaţionar, ci explică de asemenea şi observaţiile care sunt dincolo de ceea ce poate modelul standard.
Teoria inflaţionară a Big Bang-ului poate explica fluctuaţiile observate ale fundalului de microunde împreună cu distribuţia galaxiilor şi omogenitatea şi izotropia universului pe scară mare (>100 megaparsec), DAR NU POATE EXPLICA MAI NIMIC CÂND VINE VORBA DESPRE CONDIŢIILE INIŢIALE CARE AU DETERMINAT PARAMETRI UNIVERSULUI OBSERVAT, ŞI NU POATE EXPLICA DESCOPERIREA RECENTĂ A ACCELERĂRII COSMICE ŞI ENERGIA ÎNTUNECATĂ SELF-REPULSIVĂ CARE SE PRESUPUNE A FI RESPONSABILĂ DE ACEASTĂ ACCELERARE. Modelul ciclic al universului Steinhardt-Turok POATE EXPLICA ACESTE DESCOPERIRI.
Întrucât fluctuaţiile din pre-spaţiul universului au determinat parametri Big Bang-ului şi totodată setul de valori al constantelor universului rezultat, întrebarea decisivă priveşte natura şi originea acestor fluctuaţii.
Modelul standard menţine faptul că fluctuaţiile din pre-spaţiu au fost aleatoare. Această presupunere este contrazisă totuşi de analiza statistică a fundalului de microunde. Din această analiză a reieşit faptul că neomogenităţile vin în PATTERNURI SPECIFICE PRECISE, o porţiune infimă din toate pattern-urile care este posibil să apară dintr-un proces aleator. Şi subsetul mic de pattern-uri care a apărut a fost foarte precis acela care a făcut ca să apară un univers care să evolueze coerent şi în care să apară viaţa.
Selectivitatea fluctuaţiilor din pre-spaţiu nu este satisfăcător explicată de legea numerelor mari. Presupunând că există un mare număr de universuri, şi în fiecare univers apare un mic subset de posibile fluctuaţii prin selecţie aleatoare, se ajunge la o probabilitate statistică pentru ca acele tipuri de fluctuaţii să dea naştere la un univers ca al nostru DAR asta se face la costul unei presupuneri neverificabile intrinsec (şi în final nenecesară) a unui număr mare de universuri cu trăsături selectate aleator, independent.
La rându-i, principiul antropic – care în variatele sale versiuni pretinde ori că universul este aşa cum este deoarece există observatori conştienţi în el (care-l observă) ori că cel puţin este aşa cum este deoarece observatorii conştienţi pot pune întrebări despre el – principiul antropic este ad hoc şi este de fapt antropocentric.
Cea mai consistentă şi economică explicaţie a trăsăturilor fin calibrate ale universului este aceea că pre-spaţiul a fost structurat de către un univers precursor (sau o serie de universuri). În acest caz, fluctuaţiile care au calibrat Big Bang-ul – care la rându-i a determinat valorile constantelor universale – nu au rezultat dintr-o selecţie pe bază de şansă dintr-un număr astronomic de alternative, ci s-au datorat ,,urmelor” lăsate de către universurile anterioare care au limitat gradele de libertate ale plenum-ului.
Aceasta este presupunerea minimală ,,transemipirică” care explică coerenţa anomalică a universului. Ea nu este foarte speculativă: aşa cum am mai spus, un număr de cosmologi postulează deja un metavers în cadrul căruia ar fi apărut universul nostru.
Cum ar putea apărea universurile locale din metavers este încă un subiect în dezbatere. O posibilitate este aceea că densităţile foarte mari ale găurilor negre ar produce singularităţi în care legile fizicii cunoscute nu se mai aplică. O altă posibilitate este aceea că ,,evenimentele care creeză materie” răspândesc evoluţia galaxiilor.
Cosmologia QSSC (Quasi Steady State Cosmology) a lui Fred Hoyle, G. Burbridge şi J.V. Narlikar sugerează că evenimentele care creeză materie iau naştere în câmpuri gravitaţionale puternice asociate cu agregate dense de materie preexistentă în nucleele galaxiilor (Hoyle & alţii 1993).
În timp ce o perioadă de oscilaţie suprapusă, de 40 miliarde ani este subiacentă expansiunii de ansamblu a universului, cea mai recentă izbucnire (burst) se spune că a avut loc acum 14 miliarde de ani, în concordanţă rezonabilă cu modelul standard.
Cosmologia avansată de Ilya Prigogine, J. Geheniau, E, Gunzig lu P. Nardone este de acord cu QSSC în ceea ce priveşte sugerarea faptului că izbucinirile care creează materie similare Big Bang-ului, au loc din timp în timp (Prigogine şi alţii 1988). Ea specifică faptul că geometria pe scară largă a spaţiu-timpului creează un rezervor de energie negativă (care este energia pentru ca un corp să fie deturnat de la direcţia forţei sale atracţie gravitaţionale) şi din acest rezervor materia care gravitează extrage energie pozitivă. Gravitaţia este astfel la rădăcina sintezei continue a materiei: ea produce o ,,moară” care creează materie perpetuu. Cu cât sunt generate mai multe particule, cu atât mai multă energie negativă este produsă, transferată ca energie pozitivă sintezei de şi mai multe particule.
În modelul ciclic al universului avansat de Steinhardt şi Turok, universul trece printr-o secvenţă nesfârşită de epoci cosmice fiecare debutând cu un ,,Bang” şi sfârşindu-se într-un ,,Crunch”.
Fiecare ciclu include o perioadă de expansiune accelerată gradual urmată de o contracţie şi creează condiţiile omogenităţii, platitudinii şi energiei necesare pentru a începe următorul ciclu.
Energia potenţială negativă şi nu curvatura spaţială explică inversarea expansiunii în contracţie. Continuarea expansiunii accelerate observate în prezent, diluează entropia, găurile negre şi alte rămăşiţe ale evoluţiei din prezentul ciclu, readucând universul într-o stare de vacuum iniţială din care acesta se contractă şi sare către un nou ciclu.
Temperatura şi densitatea sunt finite în tranziţia dintre cicluri. În modelul Steinhardt-Turok universul este infinit şi plat, şi nu finit şi închis ca în alte cosmologii care postulează un salt din contracţie (Crunch) către explozie şi expansiune.
Acest scenariu ciclic constă din evoluţia unui câmp scalar Ф de-a lungul unui potenţial V(Ф) într-un cadru de lucru cu 4 dimensiuni (4D) al teoriei câmpului cuantic. Trăsăturile sale esenţiale sunt forma potenţialului şi cuplarea dintre câmpul scalar, materie şi radiaţie.
La începutul unui ciclu, câmpul scalar Ф creşte rapid, dar expansiunea sa este frânată de expansiunea universului rezultant. În cele din urmă Ф se opreşte într-o fază dominată de radiaţie şi rămâne aproape static până când energia întunecată începe să domine şi astfel să reia accelerarea.
În prezent suntem cu 14 miliarde de ani în interiorul acestui ciclu curent şi la începutul unei perioade de 1 trilion (1 urmat de 12 zerouri) de ani de accelerare.
Energia stării de bază (ground state) a universului este negativă, mai degrabă decât zero. Totuşi, între cicluri, universul niciodată nu ajunge la adevărata stare de bază (ground state) ,,plutind” deasupra ei, sărind de pe o parte pe alta a stării de bază, dar petrecând majoritatea timpului pe partea caracterizată de energie pozitivă.
Fluctuaţiile cvasi scară-invariante (,,scale invariant”) din timpul fazei de contracţie se transformă într-un spectru de fluctuaţii de densitate, în faza de expansiune. De aici, toate sau aproape toate regiunile universului trec prin aceeaşi secvenţă de procese, petrecând majoritatea timpului într-un ciclu consumat în fazele dominate de radiaţie, materie şi energie întunecată (Steinhardt & Turok 2002).
Scenariul Steinhardt-Turok, ca şi toate cosmologiile multiciclice, constituie un model complet de istorie cosmică, spre deosebire de modelul standard în care inflaţia şi accelerarea ulterioară urmează unui eveniment de creare neexplicat.
Dar aşa cum sunt formulate în prezent, cosmologiile ciclice nu explică trăsăturile fin acordate ale universului observat. Ele pot, totuşi, fi dezvoltate pentru a explica şi acest lucru. Aceasta necesită emiterea ipotezei conform cărei pre-spaţiul unui nou ciclu, este de fapt in-format de către evenimentele din ciclul precedent.