КАКВА Е КОЛЕБАТЕЛНАТА ТЕОРИЯ НА ВСЕЛЕНАТА? - НАУКА - 2025

В вселената вибриращо или цикличен вселена теория предлага, че Вселената се разширява и свива за неопределено време. Ричард Толман (1881-1948), математик от Калифорнийския технологичен институт, предлага математически базирана теория за пулсиращата вселена около 1930 г.

Но идеята не е нова за времето на Толман, тъй като древните ведически писания вече са предложили нещо подобно около 1500 г. пр.н.е., заявявайки, че цялата Вселена се съдържа в космическо яйце, наречено Брахманда.

Фигура 1. Изглед на дълбоката вселена от Хъбъл. В момента Вселената се разширява, но според колебателната теория на Вселената идва момент, в който тя се свива. Източник: Wikimedia Commons.

Благодарение на Едвин Хъбъл (1889-1953) е доказано, че Вселената в момента се разширява, което според повечето астрономи в момента се ускорява.

Осцилиращо предложение за теория на Вселената

Това, което Толман предлага е, че разширяването на Вселената става благодарение на първоначалния импулс на Големия взрив и ще спре, след като казаният импулс престане от действието на гравитацията.

Всъщност руският космолог Александър Фридман (1888-1925) вече е въвел математически през 1922 г. идеята за критична плътност на Вселената, под която тя се разширява, без гравитацията да е в състояние да я предотврати, докато над нея е същото Гравитацията предотвратява разширяването и причинява нейното свиване, докато се разпадне.

Е, в своята теория Толман прогнозира, че плътността на Вселената ще достигне точка, в която разширяването спира благодарение на гравитационната спирачка и ще започне фазата на свиване, наречена Big Crunch.

По време на тази фаза галактиките ще стават все по-близо и по-близо до образуването на огромна, невероятно гъста маса, причинявайки прогнозирания срив.

Теорията също така постулира, че Вселената няма конкретно начало и край, тъй като се изгражда и унищожава последователно на цикли от милиони години.

Първоначалната материя

Повечето космолози приемат теорията за Големия взрив като произход на Вселената, която се е образувала чрез големия изначален взрив, от специфична форма на материя и енергия с невъобразима плътност и огромна температура.

От този голям първоначален атом са възникнали елементарните частици, които познаваме: протони, електрони и неутрони, под формата, наречена йлем, гръцка дума, която мъдрият Аристотел е използвал за обозначаване на първобитната субстанция, източника на цялата материя.

Йлемът постепенно се охлаждаше, тъй като се разширяваше, ставайки по-малко гъст всеки път. Този процес остави радиационен отпечатък във Вселената, който вече е открит: фона на микровълновото излъчване.

Елементарните частици започнаха да се комбинират помежду си и за няколко минути образуват материята, която познаваме. Така йлемът последователно се трансформираше в едно и друго вещество. Идеята за ylem е точно това, което породи това на пулсиращата вселена.

Според теорията на пулсиращата вселена, преди да достигнем до тази експанзивна фаза, в която се намираме сега, е възможно да съществува друга вселена, подобна на сегашната, която да се свие и да образува йлема.

Или може би нашата е първата от цикличните вселени, които ще се случат в бъдеще.

Голям взрив, Голяма криза и ентропия

Според Толман всяка последователност на трептенията във Вселената започва с Голям взрив, при който йлемът поражда цялата материя, за която знаем, и завършва с Големия крип, срива, в който Вселената се срива.

В период от време между едната и другата вселената се разширява, докато гравитацията не я спре.

Както самият Толман осъзна, проблемът се крие във втория закон на термодинамиката, който гласи, че ентропията - степен на разстройство - на една система никога не намалява.

Следователно всеки цикъл би трябвало да е по-дълъг от предишния, ако Вселената е в състояние да запази спомен от предишната си ентропия. С увеличаването на продължителността на всеки цикъл щеше да дойде момент, в който Вселената би била склонна да се разширява безкрайно.

Друго следствие е, че според този модел Вселената е ограничена и в някакъв далечен момент в миналото трябва да е имала произход.

За да отстрани проблема, Толман твърди, че чрез включване на релативистка термодинамика такива ограничения ще изчезнат, позволявайки неопределена серия от контракции и разширения на Вселената.

Еволюцията на Вселената

Фигура 2. Параметърът на плътността определя три възможни геометрии на Вселената. Източник: НАСА чрез Wikimedia Commons.

Руският космолог Александър Фридман, който също беше голям математик, откри три решения на уравненията на Айнщайн. Това са 10 уравнения, които са част от теорията на относителността и които описват как кривите в пространственото време се дължат на наличието на материя и гравитация.

Трите решения на Фридман водят до три модела на Вселената: един затворен, един отворен и трети плосък. Възможностите, предлагани от тези три решения са:

-Разширяването на Вселената може да спре да се разширява и свива отново.

-Разширяващата се Вселена може да достигне състояние на равновесие.

-Разширяването може да продължи до безкрайност.

Големият разрив

Скоростта на разширяване на Вселената и количеството материя в нея са ключовете за разпознаване на правилното решение сред трите споменати.

Фридман изчисли, че критичната плътност, посочена в началото, е плюс или минус 6 водородни атома на кубичен метър. Не забравяйте, че водородът и хелият са основните продукти на йлема след Големия взрив и най-изобилните елементи във Вселената.

Досега учените са съгласни, че плътността на сегашната Вселена е много ниска, по такъв начин, че с нея не е възможно да се генерира сила на гравитация, която да забави разширяването.

Така нашата Вселена би била отворена Вселена, която може да завърши във Голямата сълза или Големия разрив, където материята е разделена на субатомни частици, които никога не се връщат заедно. Това би бил краят на Вселената, която познаваме.

Тъмната материя е ключова

Но трябва да вземете предвид съществуването на тъмна материя. Тъмната материя не може да бъде видяна или открита директно, поне засега. Но гравитационните му ефекти имат, тъй като присъствието му би обяснило гравитационните промени в много звезди и системи.

Тъй като се смята, че тъмната материя заема до 90% от Вселената, възможно е нашата Вселена да е затворена. В този случай гравитацията би била в състояние да компенсира разширяването, довеждайки го до Големия крах, както е описано по-горе.

Във всеки случай е увлекателна идея, която все още има много място за спекулации. В бъдеще е възможно истинската природа на тъмната материя, ако съществува, да бъде разкрита.

Вече има експерименти за това в лабораториите на Международната космическа станция. Междувременно на място се провеждат и експерименти за получаване на тъмна материя от нормална материя. Резултатите от това ще бъдат ключови за разбирането на истинската природа на Вселената.

Препратки

1. Краг, Х. Циклични модели на релативистката вселена. Възстановено от: arxiv.org.
2. Перес, I. Произход и край на Вселената. Възстановена от: revistaesfinge.com.
3. SC633. Произход на Вселената. Възстановено от: sc663b2wood.weebly.com.
4. Вилануева, Й. Осцилираща теория на Вселената. Възстановени: universetoday.com.
5. Wikipedia. Цикличен модел. Възстановено от: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Форма на Вселената. Възстановено от: en.wikipedia.org.