Πίστωση εικόνας: Πανεπιστήμιο του Σικάγο
Η μεγάλη έκρηξη θα μπορούσε να είναι ένα φυσιολογικό γεγονός στη φυσική εξέλιξη του σύμπαντος που θα συμβεί επανειλημμένα σε απίστευτα τεράστιες χρονικές κλίμακες καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, αδειάζει και ψύχεται, σύμφωνα με δύο φυσικούς του Πανεπιστημίου του Σικάγο.
?Μας αρέσει να λέμε ότι η μεγάλη έκρηξη δεν είναι τίποτα το ιδιαίτερο στην ιστορία του σύμπαντος μας. είπε ο Sean Carroll, Επίκουρος Καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Ο Carroll και η πτυχιούχος φοιτήτρια του Πανεπιστημίου του Σικάγο Jennifer Chen θα δημοσιεύσουν ηλεκτρονικά μια εργασία που θα περιγράφει τις ιδέες τους στο http://arxiv.org/ .
Η έρευνα των Carroll και Chen εξετάζει δύο φιλόδοξα ερωτήματα: γιατί ο χρόνος ρέει μόνο προς μία κατεύθυνση και θα μπορούσε η μεγάλη έκρηξη να προέκυψε από μια διακύμανση ενέργειας στον κενό χώρο που συμμορφώνεται με τους γνωστούς νόμους της φυσικής;
Το ερώτημα σχετικά με το βέλος του χρόνου έχει ενοχλήσει τους φυσικούς εδώ και έναν αιώνα επειδή «ως επί το πλείστον οι θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής δεν κάνουν διάκριση μεταξύ παρελθόντος και μέλλοντος. Είναι χρονικά συμμετρικά,; είπε ο Κάρολ.
Και στενά συνδεδεμένη με το ζήτημα του χρόνου είναι η έννοια της εντροπίας, ένα μέτρο της αταξίας στο σύμπαν. Όπως έδειξε ο φυσικός Ludwig Boltzmann πριν από έναν αιώνα, η εντροπία αυξάνεται φυσικά με το χρόνο. ?Μπορείτε να μετατρέψετε ένα αυγό σε ομελέτα, αλλά όχι μια ομελέτα σε αυγό,; είπε ο Κάρολ.
Αλλά το μυστήριο παραμένει ως προς το γιατί η εντροπία ήταν χαμηλή στο σύμπαν αρχικά. Η δυσκολία αυτής της ερώτησης ενοχλεί εδώ και καιρό τους επιστήμονες, οι οποίοι τις περισσότερες φορές απλώς το αφήνουν ως γρίφο για να απαντήσουν στο μέλλον.
Ο Carroll και ο Chen προσπάθησαν να το απαντήσουν τώρα.
Προηγούμενοι ερευνητές προσέγγισαν ερωτήματα σχετικά με τη μεγάλη έκρηξη με την υπόθεση ότι η εντροπία στο σύμπαν είναι πεπερασμένη. Ο Carroll και ο Chen ακολουθούν την αντίθετη προσέγγιση. Υποθέτουμε ότι η εντροπία του σύμπαντος είναι άπειρη. Θα μπορούσε πάντα να αυξάνεται,; είπε ο Τσεν.
Για να εξηγήσουμε επιτυχώς γιατί το σύμπαν μοιάζει όπως φαίνεται σήμερα, και οι δύο προσεγγίσεις πρέπει να λάβουν υπόψη μια διαδικασία που ονομάζεται πληθωρισμός, η οποία είναι μια επέκταση της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης. Οι αστροφυσικοί επινόησαν τη θεωρία του πληθωρισμού για να μπορέσουν να εξηγήσουν το σύμπαν όπως φαίνεται σήμερα. Σύμφωνα με τον πληθωρισμό, το σύμπαν υπέστη μια περίοδο τεράστιας διαστολής σε κλάσματα δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα με αυτό το σενάριο: ένας σκελετός στην ντουλάπα,; είπε ο Κάρολ. Για να ξεκινήσει ο πληθωρισμός, το σύμπαν θα είχε περικλείει ένα μικροσκοπικά μικροσκοπικό έμπλαστρο σε μια εξαιρετικά απίθανη διαμόρφωση, όχι αυτό που θα περίμεναν οι επιστήμονες από μια τυχαία επιλεγμένη αρχική κατάσταση. Ο Carroll και ο Chen υποστηρίζουν ότι μια γενική αρχική κατάσταση είναι στην πραγματικότητα πιθανό να μοιάζει με κρύο, κενό χώρο; δεν είναι προφανώς ευνοϊκό σημείο εκκίνησης για την έναρξη του πληθωρισμού.
Σε ένα σύμπαν πεπερασμένης εντροπίας, ορισμένοι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι μια τυχαία διακύμανση θα μπορούσε να προκαλέσει πληθωρισμό. Αυτό, ωστόσο, θα απαιτούσε από τα μόρια του σύμπαντος να κυμαίνονται από μια κατάσταση υψηλής εντροπίας σε μια κατάσταση χαμηλής εντροπίας - μια στατιστική μακρινή λήψη.
?Οι απαραίτητες συνθήκες για τον πληθωρισμό δεν είναι τόσο εύκολο να ξεκινήσουν; είπε ο Κάρολ. Υπάρχει ένα επιχείρημα ότι είναι πιο εύκολο να εμφανίζεται το σύμπαν μας από μια τυχαία διακύμανση παρά να ξεκινά ο πληθωρισμός από μια τυχαία διακύμανση.
Το σενάριο της άπειρης εντροπίας των Carroll και Chen είναι εμπνευσμένο από το εύρημα του 1998 ότι το σύμπαν θα διαστέλλεται για πάντα λόγω μιας μυστηριώδους δύναμης που ονομάζεται 'σκοτεινή ενέργεια'. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η φυσική διαμόρφωση του σύμπαντος είναι σχεδόν άδεια. ?Στο σημερινό μας σύμπαν, η εντροπία αυξάνεται και το σύμπαν διαστέλλεται και γίνεται πιο κενό. είπε ο Κάρολ.
Αλλά ακόμη και ο κενός χώρος έχει αμυδρά ίχνη ενέργειας που κυμαίνονται στην υποατομική κλίμακα. Όπως προτάθηκε προηγουμένως από τον Jaume Garriga του Universitat Autonoma de Barcelona και τον Alexander Vilenkin του Πανεπιστημίου Tufts, αυτές οι διακυμάνσεις μπορούν να δημιουργήσουν το δικό τους big bang σε μικροσκοπικές περιοχές του σύμπαντος, ευρέως διαχωρισμένες σε χρόνο και χώρο. Ο Carroll και ο Chen επεκτείνουν αυτή την ιδέα με δραματικό τρόπο, υποδηλώνοντας ότι ο πληθωρισμός θα μπορούσε να ξεκινήσει «αντίστροφα». στο μακρινό παρελθόν του σύμπαντός μας, έτσι ώστε ο χρόνος να φαίνεται να τρέχει προς τα πίσω (από τη δική μας οπτική γωνία) σε παρατηρητές μακριά στο παρελθόν μας.
Ανεξάρτητα από την κατεύθυνση προς την οποία κινούνται, τα νέα σύμπαντα που δημιουργούνται σε αυτές τις μεγάλες εκρήξεις θα συνεχίσουν τη διαδικασία αύξησης της εντροπίας. Σε αυτόν τον ατελείωτο κύκλο, το σύμπαν δεν επιτυγχάνει ποτέ ισορροπία. Αν επιτύχει ισορροπία, δεν θα συνέβαινε ποτέ τίποτα. Δεν θα υπήρχε βέλος του χρόνου.
Δεν υπάρχει κατάσταση στην οποία μπορείτε να πάτε που να είναι η μέγιστη εντροπία. Μπορείτε πάντα να αυξήσετε την εντροπία περισσότερο δημιουργώντας ένα νέο σύμπαν και επιτρέποντάς του να διαστέλλεται και να κρυώνει; εξήγησε ο Κάρολ.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων του Πανεπιστημίου του Σικάγο
