Mi az egyensúlyi állapot elmélete a kozmológiában?

Állandó állapot elmélet században egy elmélet volt kozmológia annak magyarázata, hogy a világegyetem bővült, de továbbra is megtartja azt az alapötletét, miszerint a világegyetem mindig azonos, ezért a gyakorlatban változatlan, és nincs eleje és vége. Ezt az elképzelést nagyrészt diszkriminálták a csillagászati ​​adatok alapján, amelyek azt sugallják, hogy az univerzum valójában idővel változik.

Amikor Einstein létrehozta őt általános relativitáselmélet, a korai elemzés rámutatott, hogy egy instabil univerzumot hoz létre (bővül vagy összehúzódik), mint a statikus univerzumot, amelyet mindig feltételeztek. Einstein tartotta ezt a feltételezést egy statikus világegyetemről is, ezért bevezette egy kifejezést az általános relativitáselméleti egyenletébe, amelyet kozmológiai állandó. Ennek célja az volt, hogy az univerzumot statikus állapotban tartsa. Azonban mikor Edwin Hubble felfedezett bizonyítékot arra, hogy a távoli galaxisok valójában minden irányban elterjedtek a Földtől, tudósok (köztük Einstein) rájöttek, hogy az univerzum nem tűnik statikusnak, és a kifejezés az volt távolítani.

Az egyensúlyi állapot elméletét Sir James Jeans először az 1920-as években javasolta, ám 1948-ban valóban lendületet kapott, amikor a Fred Hoyle, Thomas Goldés Hermann Bondi. Egy kétes történet az, hogy az "Éjszaka halott" című film megnézése után jöttek létre az elmélettel, amely pontosan azzal kezdődik, ahogy kezdődött.

Hoyle különösen az elmélet egyik fő támogatójává vált, különösen az ősrobbanás elmélet. Valójában egy brit rádióműsorban Hoyle kissé rettenetesen fogalmazta meg a „nagy bumm” kifejezést, hogy megmagyarázza az ellentétes elméletet.

"Párhuzamos világok" című könyvében fizikus Michio Kaku egy ésszerű indoklást ad Hoyle elkötelezettségére az egyensúlyi állapot modellje mellett, és ellenzi a nagy bumm modelljét:

A [nagyrobbanás] elmélet egyik hibája az volt, hogy Hubble a távoli galaxisokból származó fénymérési hibák miatt tévesen számította ki az univerzum életkorát 1,8 milliárd évre. A geológusok azt állították, hogy a Föld és a Naprendszer valószínűleg több milliárd éves volt. Hogyan lehetne az univerzum fiatalabb, mint a bolygó?

"Végtelen világegyetem: a nagy robbanás túl" című könyvükben kozmológusok J. Paul Steinhardt és Neil Turok kissé kevésbé szimpatikusak Hoyle álláspontjára és motivációira:

Különösen Hoyle úgy találta, hogy a nagy bumm undorító, mert hevesen vallásellenes volt, és azt gondolta, hogy a kozmológiai kép szétszórtan közel áll a bibliai beszámolóhoz. A robbantás elkerülése érdekében ő és munkatársai hajlandóak elgondolkodni azon az elképzelésen, hogy az anyag és a sugárzás létezik folyamatosan létrejön az egész világegyetemben, oly módon, hogy a sűrűség és a hőmérséklet állandó maradjon, mint a az univerzum tágul. Ez az állandósult kép volt az utolsó állomás a változatlan világegyetem-koncepció támogatóinak, elindítva egy három évtizedes csatát a nagy bumm modell támogatóival.

Amint ezek az idézetek rámutatnak, az egyensúlyi állapot elméletének fő célja az volt, hogy megmagyarázza a világegyetem terjeszkedését anélkül, hogy ezt kellene mondania. az Univerzum egészében eltérőnek tűnik a különböző időpontokban. Ha az univerzum bármely adott időpontban alapvetően ugyanaznak tűnik, akkor nem kell feltételezni a kezdetét vagy a végét. Ezt általában a tökéletes kozmológiai elvnek nevezik. A legfontosabb módja annak, hogy Hoyle (és mások) meg tudta őrizni ezt az elvet, az volt, hogy egy helyzetet javasolt, miközben az univerzum kibővült, új részecskék jöttek létre. Ismét Kaku bemutatása szerint:

Ebben a modellben a világegyetem egyes részei valóban kibővültek, de folyamatosan új anyagot teremtettek a semmiből, így az univerzum sűrűsége változatlan maradt... Hoyle számára logikának tûnt, hogy a semmibõl tüzes kataklizma jelentkezhet, hogy minden irányba sújtó galaxisokat küldjön; inkább a tömeg zökkenőmentes létrehozását részesítette előnyben. Más szavakkal, a világegyetem időtlen volt. Ennek sem volt vége, sem kezdete. Csak volt.

Az egyensúlyi állapot elmélete elleni bizonyítékok növekedtek, amikor új csillagászati ​​bizonyítékokat fedeztek fel. Például a távoli galaxisok bizonyos jellemzői (mint például kvazárok és rádiós galaxisok) nem láttak közelebbi galaxisokban. Ennek van értelme a nagyrobbanás elméletében, ahol a távoli galaxisok valójában "fiatalabb" galaxisokat képviselnek és a közeli galaxisok régebbiek, de az egyensúlyi állapot elméletének nincs valós módja ennek a különbségnek a beszámolására. Valójában pontosan az a fajta különbség, amelyet az elmélet célja elkerülni.

A steady-state kozmológia utolsó "szöge a koporsóban" azonban a kozmológiai felfedezésből származott. mikrohullámú háttér sugárzás, amelyet előre jeleztek a nagyrobbanás elmélet részeként, de egyáltalán nem volt oka létezni az egyensúlyi állapot elméletben.

1972-ben Steven Weinberg mondta az egyensúlyi kozmológiát ellentmondó bizonyítékokról:

Bizonyos értelemben a nézeteltérés a modell jóváhagyása; egyedül az összes kozmológia között az egyensúlyi állapot modellek olyan határozott előrejelzéseket adnak, hogy még a rendelkezésünkre álló korlátozott megfigyelési bizonyítékokkal is megcáfolhatók.

Továbbra is vannak olyan tudósok, akik az egyensúlyi állapot elméletét kutatják kvázi-egyensúlyi állapot elmélet. Ezt a tudósok nem széles körben elfogadják, és számos kritikát fogalmaztak meg, amelyekkel nem foglalkoztak megfelelően.

- Arany, Thomas. A teljes tudományos életrajz szótár, Charles Scribner fiai, Encyclopedia.com, 2008.

Kaku, Michio. "Párhuzamos világok: Utazás a teremtésen keresztül, a magasabb dimenziók és a kozmosz jövője." 1. kiadás, 2004. december 28-i Doubleday.

Keim, Brandon. "Neil Turok fizikus: A Big Bang nem volt a kezdete." Vezetékes, 2008. február 19.

"Paul J. Steinhardt. "A Princeton Egyetem Fizikai Tanszéke, 2019, Princeton, New Jersey.

"Állandó állapot elmélet." New World Encyclopedia, 2015. október 21.

Steinhardt, Paul Paul "Végtelen univerzum: A nagyrobbanáson túl." Neil Turok, ötödik vagy későbbi kiadás, Doubleday, 2007. május 29.

A dok. - Fred Hoyle. Híres tudósok, 2019.