Kainatın tsiklik modeli: maddənin degenerasiyası sonsuz olaraq baş verir

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

2000-ci illərin əvvəllərində Prinston Universitetindən iki fizik kosmoloji model təklif etdi, ona görə Böyük Partlayış unikal hadisə deyil, lakin kosmos-zaman kainat yaranmazdan çox əvvəl mövcud olub.

Tsiklik modeldə kainat sonsuz bir özünü təmin edən dövrədən keçir. 1930-cu illərdə Albert Eynşteyn kainatın sonsuz böyük partlayışlar və böyük sıxılmalar dövrü yaşaya biləcəyi fikrini irəli sürdü. Kainatımızın genişlənməsi əvvəlki kainatın dağılmasının nəticəsi ola bilər. Bu model çərçivəsində Kainatın öz sələfinin ölümündən sonra yenidən doğulduğunu deyə bilərik. Əgər belədirsə, deməli, Böyük Partlayış unikal bir şey deyildi, bu, sonsuz sayda başqaları arasında yalnız bir kiçik partlayışdır. Tsiklik nəzəriyyə mütləq Böyük Partlayış nəzəriyyəsini əvəz etmir, əksinə, digər suallara cavab verməyə çalışır: məsələn, Böyük Partlayışdan əvvəl nə baş verdi və nə üçün Big Bang sürətli genişlənmə dövrünə gətirib çıxardı?

Kainatın yeni tsiklik modellərindən biri 2001-ci ildə Paul Steinhardt və Neil Turok tərəfindən təklif edilmişdir. Steinhardt bu modeli "Universitetlərin tsiklik modeli" adlı məqaləsində təsvir etmişdir. Sim nəzəriyyəsində membran və ya “bran” bir sıra ölçülərdə mövcud olan obyektdir. Steinhardt və Turok-a görə, gördüyümüz üç məkan ölçüsü bu branlara uyğun gəlir. Əlavə, gizli ölçü ilə ayrılmış iki 3D brane paralel olaraq mövcud ola bilər. Bu branes - onları metal lövhələr kimi düşünmək olar - bu əlavə ölçü boyunca hərəkət edə və bir-biri ilə toqquşaraq Böyük Partlayışı və buna görə də kainatları (bizimki kimi) yarada bilər. Onlar toqquşduqda hadisələr standart Big Bang modelinə uyğun olaraq cərəyan edir: qaynar maddə və radiasiya yaranır, sürətli inflyasiya baş verir, sonra hər şey soyuyur – qalaktikalar, ulduzlar və planetlər kimi strukturlar yaranır. Bununla belə, Steinhardt və Turok iddia edirlər ki, bu branlar arasında hər zaman müəyyən qarşılıqlı təsir mövcuddur ki, onlar bunu inter-brane adlandırırlar: o, onları bir-birinə çəkir və onların yenidən toqquşmasına və növbəti Böyük Partlayışın yaranmasına səbəb olur.

Steinhardt və Turokun modeli buna baxmayaraq Big Bang modelinin bəzi fərziyyələrinə qarşı çıxır. Məsələn, onların fikrincə, Böyük Partlayış məkan və zamanın başlanğıcı deyil, daha çox təkamülün əvvəlki mərhələsindən bir keçid idi. Big Bang modelindən danışsaq, bu hadisənin məkan və zamanın dərhal başlanğıcını qeyd etdiyini söyləyir. Bundan əlavə, toqquşan branların bu dövrəsində Kainatın irimiqyaslı strukturu sıxılma mərhələsi ilə müəyyən edilməlidir: yəni bu, onlar toqquşmadan və növbəti Böyük Partlayış baş verməzdən əvvəl baş verir. Big Bang nəzəriyyəsinə görə, kainatın geniş miqyaslı quruluşu partlayışdan qısa müddət sonra baş verən sürətli genişlənmə (inflyasiya) dövrü ilə müəyyən edilir. Üstəlik, Big Bang modeli kainatın nə qədər mövcud olacağını proqnozlaşdırmır və Steinhardt modelində hər dövrün müddəti təxminən bir trilyon ildir.

Kainatın siklik modelinin yaxşı tərəfi, Big Bang modelindən fərqli olaraq, kosmoloji sabit deyilən şeyi izah edə bilməsidir. Bu sabitin böyüklüyü birbaşa Kainatın sürətlənmiş genişlənməsi ilə bağlıdır: kosmosun niyə bu qədər sürətlə genişlənməsini izah edir. Müşahidələrə görə, kosmoloji sabitin qiyməti çox kiçikdir. Son vaxtlara qədər onun dəyərinin standart Big Bang nəzəriyyəsi ilə proqnozlaşdırılandan 120 dəfə az olduğuna inanılırdı. Müşahidə ilə nəzəriyyə arasındakı bu fərq uzun müddətdir müasir kosmologiyanın ən böyük problemlərindən biri olmuşdur. Ancaq bir müddət əvvəl Kainatın genişlənməsi ilə bağlı yeni məlumatlar əldə edildi, ona görə də o, əvvəllər düşünüldüyündən daha sürətlə genişlənir. Yeni müşahidələri və artıq əldə edilmiş məlumatların təsdiqini (və ya təkzibini) gözləmək qalır.

1979-cu il Nobel mükafatı laureatı Steven Weinberg, antropik prinsip adlanan prinsipdən istifadə edərək modeli müşahidə etmək və proqnozlaşdırmaq arasındakı fərqi izah etməyə çalışır. Onun fikrincə, kosmoloji sabitin qiyməti təsadüfi xarakter daşıyır və Kainatın müxtəlif yerlərində fərqlənir. Bu sabitin kiçik bir dəyərini müşahidə etdiyimiz belə nadir bir ərazidə yaşamağımıza təəccüblənməməliyik, çünki yalnız bu dəyərlə ulduzlar, planetlər və həyat inkişaf edə bilər. Bəzi fiziklər isə müşahidə edilə bilən Kainatın digər bölgələrində bu dəyərin fərqli olduğuna dair sübutların olmaması səbəbindən bu izahatla kifayətlənmirlər.

Bənzər bir model 1980-ci illərdə amerikalı fizik Larri Abbott tərəfindən hazırlanmışdır. Bununla belə, onun modelində kosmoloji sabitin aşağı dəyərlərə enməsi o qədər uzun idi ki, belə bir müddət ərzində Kainatdakı bütün maddələr kosmosa səpələnərək onu əslində boş qoyurdu. Steinhardt və Turok-un Kainatın tsiklik modelinə görə, kosmoloji sabitin qiymətinin bu qədər kiçik olmasının səbəbi odur ki, o, əvvəlcə çox böyük idi, lakin zaman keçdikcə hər yeni dövrə ilə azalırdı. Başqa sözlə, hər böyük partlayışla Kainatdakı maddə və radiasiyanın miqdarı “sıfırlanır”, lakin kosmoloji sabit deyil. Bir çox dövrlər ərzində onun dəyəri aşağı düşdü və bu gün biz tam olaraq bu dəyəri müşahidə edirik (5, 98 x 10-10 J / m3).

Nil Turok müsahibəsində özünün və Steinhardtın siklik kainat modeli haqqında belə danışıb:

“Biz super sim nəzəriyyəsi və M-nəzəriyyəsinin (kvant cazibəsinin ən yaxşı birləşmiş nəzəriyyələrimiz) kainatın Böyük Partlayışdan keçməsinə imkan verən bir mexanizm təklif etdik. Lakin bizim fərziyyəmizin tam uyğun olub-olmadığını anlamaq üçün əlavə nəzəri işə ehtiyac var”.

Alimlər ümid edirlər ki, texnologiyanın inkişafı ilə bu nəzəriyyəni başqaları ilə birlikdə sınaqdan keçirmək imkanı yaranacaq. Beləliklə, standart kosmoloji modelə (ΛCDM) görə, kainatı qravitasiya dalğaları ilə dolduran Böyük Partlayışdan qısa müddət sonra inflyasiya kimi tanınan bir dövr gəldi. 2015-ci ildə qravitasiya dalğası siqnalı qeydə alınıb, onun forması Ümumi Nisbilik nəzəriyyəsinin iki qara dəliyin birləşməsi üçün proqnozu ilə üst-üstə düşür (GW150914). 2017-ci ildə fiziklər Kip Torn, Rainer Weiss və Barry Bariş bu kəşfə görə Nobel mükafatına layiq görülüblər. Həmçinin sonradan iki neytron ulduzun (GW170817) birləşməsi hadisəsindən yaranan qravitasiya dalğaları qeydə alınıb. Bununla belə, kosmik inflyasiyadan yaranan qravitasiya dalğaları hələ qeydə alınmayıb. Üstəlik, Steinhardt və Turok qeyd edirlər ki, əgər onların modeli düzgündürsə, onda belə qravitasiya dalğaları “aşkarlana bilməyəcək” qədər kiçik olacaq.