Big Bounce este o ipoteză cosmologică a formării Universului , care decurge din modelul ciclic , sau o interpretare a teoriei Big Bang , conform căreia apariția Universului nostru a fost rezultatul prăbușirii unui Univers „anterior” . 1] .
Originile conceptului „Big Bounce” se întorc la lucrările lui Willem de Sitter , Carl von Weizsäcker , George McVitty și Georgy Gamow (cel din urmă a remarcat că „din punct de vedere al fizicii, trebuie să uităm complet de perioada anterioară colapsul [universului]” [2] ). Cu toate acestea, termenul „Marea revenire” în sine nu a apărut în literatura științifică decât în 1987. A apărut pentru prima dată în titlurile a două articole în limba germană de Wolfgang Priester și Hans-Joachim Blome în jurnalul Stern und Weltraum [3] . Termenul a apărut apoi în publicația lui Joseph Rosenthal din 1988 Big Bang, Big Bounce (o traducere în engleză a unei cărți rusești publicată sub un alt titlu) și într-o lucrare din 1991 (în engleză) de Priester și Blome în Astronomy and Astrophysics .
Termenul în sine provine aparent din titlul romanului lui Elmore Leonard din 1969 The Big Bounce (tradus în rusă ca „The Big Theft”), după ce comunitatea științifică a primit confirmarea ipotezei Big Bang după descoperirea de către Penzias și Wilson în 1965 a microundelor . radiații de fond .
Din punctul de vedere al teoriei universului oscilant, Big Bang-ul nu a fost începutul universului nostru - s-ar fi putut forma ca urmare a unei contracții rapide („bounce”), controlată de efectele complexe ale gravitației cuantice. , care la rândul său a dat naștere unei explozii. Acest lucru sugerează că putem trăi la fel de bine atât în orice punct al secvenței infinite a Universurilor emergente, cât și, dimpotrivă, în „prima iterație” a Universului.
Ideea principală a teoriei cuantice a Big Bounce este că, în condițiile în care densitatea materiei tinde spre infinit, comportamentul spumei cuantice se modifică . În condițiile Big Crunch , toate așa-numitele constante fizice fundamentale , inclusiv viteza luminii în vid , nu sunt constante, mai ales într-un interval de timp mai mic decât minimul disponibil pentru măsurare ( timp Planck , aproximativ ≈ 5,4⋅10 − 44 s ). De aici rezultă, prin analogie cu relațiile de incertitudine din mecanica cuantică, că volumele Universului înainte și după „Big Bounce” devin o „pereche nedefinită”, adică este imposibil să se derive cu exactitate o cantitate din cealaltă. .
Modelul Big Rebound, însă, nu explică modul în care expansiunea actuală a Universului va fi înlocuită de contracția acestuia.
În 2003, Peter Linds a prezentat un nou model cosmologic în care timpul este ciclic. Conform acestui model, universul nostru trebuie să înceteze în cele din urmă să se extindă și să înceapă să se contracte. În același timp, conform punctului de vedere al lui Linds, apariția unei singularități va duce la o încălcare a celei de -a doua legi a termodinamicii , astfel încât Universul nu se poate „prăbuși” în starea de singularitate. Linds presupune că istoria universului se va repeta exact în fiecare ciclu în eternă recurență . Comunitatea științifică nu împărtășește teoria lui Linds din cauza faptului că un model matematic riguros este înlocuit de considerații filozofice [4] .
În 2007 Martin Bojowald[5] de la Universitatea din Pennsylvania a publicat o lucrare despre teoria gravitației cuantice în buclă (LQG), în care a propus un nou model matematic care descrie conceptul de stări cuantice ca fiind existent înainte de Big Bang și schimbându-se în timpul acestuia, spre deosebire de opinia predominantă anterior că aceste stări au apărut împreună cu Universul nostru doar în procesul acestei explozii [6] .
Pentru a obține date despre starea dinainte de Big Bang (adică caracteristicile Universului care a existat înaintea noastră), Bojowald [7] și-a dezvoltat propria abordare a TPKG. Bojowald a făcut o serie de aproximări de succes și a reformulat câteva modele matematice gravitaționale cuantice, simplificând cât mai mult posibil ecuațiile TPKG pentru a obține soluțiile lor analitice. Ecuațiile Bojowald, la rândul lor, pentru a deriva caracteristicile Universului „anterior” necesită cunoașterea unui număr de parametri ai Universului „actual” [8] .
În 2008, un articol al lui Ashtekar , Korika și Singh a fost publicat în revista Physical Review Letters , dezvoltând abordarea lui Bojowald [9] .
În 2011, Nikodem Poplavskya arătat că nesingularul „Big Bounce” decurge din teoria gravitației Einstein-Cartan-Siama-Kibble [10] . În această teorie, ecuațiile rezultate pentru descrierea spațiului-timp se împart în două clase. Una dintre ele este similară cu ecuațiile relativității generale, cu diferența că tensorul de curbură include componente cu torsiune afină. A doua clasă de ecuații definește relația dintre tensorul de torsiune și tensorul de spin al materiei și radiației. Cuplarea minimă dintre torsiune și câmpul spinor dă naștere unei interacțiuni respingătoare spin-spin , care joacă un rol important în materia fermionică la densități foarte mari. Această interacțiune împiedică formarea unei singularități gravitaționale . În schimb, materia care se prăbușește atinge o densitate uriașă, dar finită, și „restă”, formând cealaltă parte a podului Einstein-Rosen, care crește ca un nou univers [11] . Acest scenariu explică, de asemenea, de ce universul existent este uniform și izotrop pe scară largă, oferind o alternativă fizică la inflația cosmică.
În 2012, Kai, Isson și Robert Brandenberger au construit cu succes o nouă teorie non-singulară „Big Bounce” în cadrul teoriei standard einsteiniane a gravitației [12] . Această teorie ne permite să combinăm conceptele de Big Rebound și scenariul ekpirotic și, în special, ne permite să rezolvăm problema instabilității Belinsky-Khalatnikov-Lifshitz .
În 2020, Robert Brandenberger și Zivey Wang de la Universitatea McGill (Canada) au calculat matematic momentul „Marei Rebound” când universul nostru încetează să se extindă și, dimpotrivă, se micșorează la un punct incredibil de mic și revine la starea „Big Bang”. Astfel, înainte de Big Bang, a existat același Univers ca și al nostru, dar a „murit” - întregul spațiu-timp, în care nimic nu a rămas ca urmare a entropiei maxime, crescând peste 100 de centilioane de ani, a început să se micșoreze într-o singularitate. cu un centru la ceea ce -ceva „gaura neagră”, care s-a transformat într-o „gaură neagră universală” ( teoria lui Lee Smolin ). După comprimare, singularitatea s-a încălzit până la o temperatură critică și s-a născut Universul nostru . Dar ea își va încheia viața în același mod ca și precedenta - ca urmare a „Marii compresii”. Conform acestui model, acest lucru s-a întâmplat și se va întâmpla de un număr infinit de ori [13] .
| Cosmologie | |
|---|---|
| Concepte și obiecte de bază | |
| Istoria Universului | |
| Structura Universului | |
| Concepte teoretice | |
| Experimente | |
| Portal: Astronomie | |