ČO JE TEÓRIA KMITANIA VESMÍRU? - VEDA - 2026

Oscilujúca vesmír alebo cyklický vesmír teórie navrhuje, aby sa vesmír rozpína a zmršťuje do nekonečna. Richard Tolman (1881-1948), matematik na Kalifornskom technologickom inštitúte, navrhol matematicky založenú teóriu pulzujúceho vesmíru okolo roku 1930.

Myšlienka však nebola pre Tolmanov čas nová, pretože staroveké védske písma už navrhovali niečo podobné okolo roku 1500 pred Kristom, v ktorom sa uvádza, že celý vesmír bol obsiahnutý v kozmickom vajci zvanom Brahmanda.

Obrázok 1. Pohľad na hlboký vesmír z Hubbleovho teleskopu. V súčasnosti sa vesmír rozširuje, ale podľa teórie kmitania vesmíru prichádza čas, keď sa kontraktuje. Zdroj: Wikimedia Commons.

Vďaka Edwinovi Hubbleovi (1889-1953) je dokázané, že vesmír sa v súčasnosti rozširuje, ktorý podľa väčšiny astronómov v súčasnosti zrýchľuje.

Návrh oscilačnej teórie vesmíru

Tolman navrhuje, aby k expanzii vesmíru došlo vďaka počiatočnému impulzu Veľkého tresku a zastaví sa, keď sa tento impulz zastaví pôsobením gravitácie.

Ruský kozmológ Alexander Friedmann (1888-1925) už matematicky predstavil už v roku 1922 myšlienku kritickej hustoty vesmíru, pod ktorou sa rozširuje bez gravitácie, aby jej nemohol zabrániť, zatiaľ čo nad ňou, to isté Gravitácia zabraňuje expanzii a spôsobuje jej kontrakciu, kým sa nezhroutí.

Tolman vo svojej teórii predpovedá, že hustota vesmíru dosiahne bod, v ktorom sa expanzia zastaví vďaka gravitačnej brzde, a začne sa kontrakčná fáza nazývaná Big Crunch.

Počas tejto fázy sa galaxie budú zväčšovať bližšie a bližšie, aby vytvorili obrovskú, neuveriteľne hustú hmotu, ktorá spôsobí predpokladaný kolaps.

Teória tiež predpokladá, že vesmír nemá špecifický začiatok a koniec, pretože je budovaný a ničený striedavo v cykloch miliónov rokov.

Prvotná hmota

Väčšina kozmológov akceptuje teóriu Veľkého tresku ako pôvod vesmíru, ktorý bol vytvorený veľkým prvotným výbuchom, zo špecifickej formy hmoty a energie nepredstaviteľnej hustoty a enormnej teploty.

Z tohto veľkého počiatočného atómu vyšli elementárne častice, ktoré poznáme: protóny, elektróny a neutróny, vo forme nazývanej ylem, grécke slovo, ktoré múdry Aristoteles použil na označenie prapôvodnej látky, zdroja všetkej hmoty.

Keď sa expandoval, ylem sa postupne ochladzoval a zakaždým sa stal menej hustým. Tento proces zanechal radiačnú stopu vo vesmíre, ktorý bol teraz detekovaný: pozadie mikrovlnného žiarenia.

Elementárne častice sa začali navzájom spájať a tvoriť záležitosť, ktorú poznáme, v priebehu niekoľkých minút. Ylem sa postupne premieňal na jednu a druhú látku. Myšlienka jemu je presne to, čo viedlo k vzniku pulzujúceho vesmíru.

Podľa teórie pulzujúceho vesmíru je pred dosiahnutím tejto expanzívnej fázy, v ktorej sa nachádzame, možné, že existoval iný vesmír podobný súčasnému, ktorý uzavrel zmluvu na vytvorenie jemu.

Alebo možno je náš prvý z cyklických vesmírov, ktorý sa uskutoční v budúcnosti.

Big Bang, Big Crunch a entropia

Podľa Tolmana začína každá sekvencia kmitania vo vesmíre veľkým treskom, v ktorom ylem vedie ku všetkým veciam, ktoré poznáme, a končí veľkým lámaním, kolaptom, v ktorom sa vesmír zrúti.

V období medzi jedným a druhým sa vesmír rozširuje, až kým ho gravitácia nezastaví.

Ako si však Tolman uvedomil, problém spočíva v druhom termodynamickom zákone, v ktorom sa uvádza, že entropia - stupeň poruchy - systému sa nikdy neznižuje.

Preto by každý cyklus musel byť dlhší ako predchádzajúci, ak by si vesmír dokázal uchovať spomienku na svoju predchádzajúcu entropiu. Predĺžením každého cyklu by nastal bod, v ktorom by sa vesmír snažil neurčito rozširovať.

Ďalším dôsledkom je, že podľa tohto modelu je vesmír konečný a v určitom vzdialenejšom období musel mať pôvod.

Na odstránenie tohto problému Tolman tvrdil, že zahrnutím relativistickej termodynamiky by takéto obmedzenia zmizli a umožnili by neurčitú sériu kontrakcií a expanzií vesmíru.

Vývoj vesmíru

Obrázok 2. Parameter hustoty určuje tri možné geometrie vesmíru. Zdroj: NASA prostredníctvom Wikimedia Commons.

Ruský kozmológ Alexander Friedmann, ktorý bol tiež veľkým matematikom, objavil tri riešenia Einsteinových rovníc. Jedná sa o 10 rovníc, ktoré sú súčasťou teórie relativity a opisujú krivky časopriestoru v dôsledku prítomnosti hmoty a gravitácie.

Friedmannove tri riešenia vedú k trom modelom vesmíru: jeden uzavretý, jeden otvorený a tretí byt. Možnosti, ktoré ponúkajú tieto tri riešenia, sú:

- Rozširujúci sa vesmír môže prestať expandovať a znova sa sťahovať.

- Rozširujúci sa vesmír môže dosiahnuť stav rovnováhy.

- Expanzia môže pokračovať do nekonečna.

Veľký trh

Miera expanzie vesmíru a množstvo hmoty v ňom prítomné sú kľúčmi k rozpoznaniu správneho riešenia medzi tromi, ktoré boli spomenuté.

Friedmann odhadol, že kritická hustota uvedená na začiatku je plus alebo mínus 6 atómov vodíka na meter kubický. Pamätajte, že vodík a hélium sú hlavnými produktmi ylu po Veľkom tresku a najhojnejšími prvkami vo vesmíre.

Až doteraz vedci súhlasia s tým, že hustota súčasného vesmíru je veľmi nízka, takže nie je možné vytvoriť gravitačnú silu na spomalenie expanzie.

Náš vesmír by bol otvoreným vesmírom, ktorý by sa mohol skončiť Veľkou slzou alebo Veľkým trhaním, kde sa hmota rozdelí na subatomárne častice, ktoré sa nikdy nevrátia späť. To by bol koniec vesmíru, ktorý poznáme.

Kľúčová je temná hmota

Musíte však vziať do úvahy existenciu temnej hmoty. Temnú hmotu nie je možné vidieť alebo zistiť priamo, aspoň zatiaľ. Jeho gravitačné účinky však existujú, pretože jeho prítomnosť by vysvetlila gravitačné zmeny v mnohých hviezdach a systémoch.

Pretože sa predpokladá, že temná hmota zaberá až 90% vesmíru, je možné, že náš vesmír je uzavretý. V takom prípade by gravitácia bola schopná kompenzovať expanziu a priviesť ju k Big Crunch, ako je opísané vyššie.

V každom prípade je to fascinujúci nápad, ktorý má stále veľa priestoru na špekulácie. V budúcnosti je možné, že sa odhalí skutočná povaha temnej hmoty, ak existuje.

V laboratóriách Medzinárodnej vesmírnej stanice už existujú experimenty. Medzitým sa tiež uskutočňujú experimenty na získanie tmavej hmoty z normálnej hmoty. Zistenia, ktoré budú výsledkom, budú kľúčové na pochopenie skutočnej podstaty vesmíru.

Referencie

1. Kragh, H. Cyklické modely relativistického vesmíru. Obnovené z: arxiv.org.
2. Pérez, I. Pôvod a koniec vesmíru. Obnovené z: revistaesfinge.com.
3. SC633. Pôvod vesmíru. Obnovené z: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Teória oscilačného vesmíru. Obnovené: universetoday.com.
5. Wikipedia. Cyklický model. Obnovené z: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Tvar vesmíru. Obnovené z: en.wikipedia.org.