VAD ÄR DEN OSCILLERANDE UNIVERSITETSTEORIN? - VETENSKAP - 2025

Den oscillerande universum eller cykliska universumteorin föreslår att universum expanderar och drar sig fast på obestämd tid. Richard Tolman (1881-1948), en matematiker vid California Institute of Technology, föreslog en matematisk baserad teori om det pulserande universum omkring 1930.

Men idén var inte ny för Tolmans tid, eftersom antika vediska skrifter redan hade föreslagit något liknande omkring 1500 f.Kr., där de hävdade att hela universumet innehöll ett kosmiskt ägg som heter Brahmanda.

Bild 1. Vy över det djupa universum från Hubble. För närvarande expanderar universum, men enligt den oscillerande universumteorin kommer det en tid då det samverkar. Källa: Wikimedia Commons.

Tack vare Edwin Hubble (1889-1953) är det bevisat att universum för närvarande expanderar, vilket enligt de flesta astronomer accelererar för närvarande.

Oscillating Universe Theory-förslag

Vad Tolman föreslår är att universumets expansion expanderar tack vare den första impulsen från Big Bang och kommer att stoppa när den nämnda impulsen upphör på grund av tyngdkraften.

I själva verket hade den ryska kosmologen Alexander Friedmann (1888-1925) redan matematiskt introducerat idén om en kritisk täthet av universum under 1922, under vilken den expanderar utan att tyngdkraften kan förhindra den, medan ovanför, densamma Gravitation förhindrar expansion och orsakar dess sammandragning tills den kollapsar.

I sin teori förutspår Tolman att universitetens täthet kommer att nå en punkt där expansionen stannar tack vare gravitationsbromsen, och sammandragningsfasen, kallad Big Crunch, kommer att börja.

Under denna fas kommer galaxerna att växa närmare och närmare för att bilda en enorm, otroligt tät massa, vilket orsakar den förutsagda kollaps.

Teorin postulerar också att universum inte har en specifik början och slut, eftersom det byggs och förstörs växelvis i cykler på miljoner år.

Ursprungsmålet

De flesta kosmologer accepterar Big Bang-teorin som universumets ursprung, som bildades genom den stora primordiala explosionen, från en specifik form av materia och energi med otänkbar densitet och enorm temperatur.

Från denna stora initiala atom framkom de elementära partiklarna som vi känner: protoner, elektroner och neutroner, i den form som kallas ylem, ett grekiskt ord som den kloka Aristoteles hade använt för att hänvisa till den primordiala substansen, källan till all materia.

Ylem kyldes gradvis när den expanderade och blev mindre tät varje gång. Denna process lämnade ett strålningsavtryck på universum, som nu har upptäckts: mikrovågsstrålningsbakgrunden.

De elementära partiklarna började kombinera med varandra och bilda det ämne vi känner inom några minuter. Så ylem förvandlades successivt till ett och ett annat ämne. Idén med ylem är precis vad som gav upphov till det pulserande universum.

Enligt teorin om det pulserande universum, innan vi når denna expansiva fas som vi befinner oss i nu, är det möjligt att ett annat universum som liknar det nuvarande existerade, som sammandragits för att bilda ylem.

Eller kanske är vårt första av de cykliska universum som kommer att äga rum i framtiden.

Big Bang, Big Crunch och entropi

Enligt Tolman börjar varje oscillationssekvens i universum med en Big Bang, där ylem ger upphov till allt vi känner till och slutar med Big Crunch, kollapsen där universumet kollapsar.

Under en tidsperiod mellan det ena och det andra expanderar universumet tills gravitationen stoppar det.

Men som Tolman själv insåg, ligger problemet i termodynamikens andra lag, som säger att systemets entropi - grad av störning aldrig minskar.

Därför måste varje cykel vara längre än den föregående, om universum skulle kunna hålla ett minne från sin tidigare entropi. Genom att öka längden på varje cykel skulle det komma en punkt där universum tenderar att expandera på obestämd tid.

En annan konsekvens är att universumet enligt denna modell är begränsat och på någon avlägsen punkt i det förflutna måste det ha haft sitt ursprung.

För att åtgärda problemet hävdade Tolman att genom att inkludera relativistisk termodynamik skulle sådana begränsningar försvinna, vilket möjliggör en obestämd serie sammandragningar och utvidgningar av universum.

Universums utveckling

Figur 2. Densitetsparametern bestämmer tre möjliga geometrier av universum. Källa: NASA via Wikimedia Commons.

Den ryska kosmologen Alexander Friedmann, som också var en stor matematiker, upptäckte tre lösningar på Einsteins ekvationer. Dessa är 10 ekvationer som är en del av relativitetsteorin och som beskriver hur rymdtidskurvor beror på närvaron av materie och tyngdkraft.

Friedmanns tre lösningar leder till tre modeller av universum: en stängd, en öppen och en tredje platt. Möjligheterna med dessa tre lösningar är:

-Et expanderande universum kan sluta expandera och kontrahera igen.

-Det expanderande universum kan nå ett tillstånd av jämvikt.

-Expansionen kan fortsätta till oändlighet.

The Big Rip

Universumets expansionshastighet och mängden materia som finns i det är nycklarna till att erkänna rätt lösning bland de tre som nämnts.

Friedmann uppskattade att den kritiska tätheten som hänvisas till i början är plus eller minus 6 väteatomer per kubikmeter. Kom ihåg att väte och helium är de viktigaste produkterna i ylem efter Big Bang och de mest rikliga elementen i universum.

Hittills är forskare överens om att det nuvarande universums täthet är mycket låg, på ett sådant sätt att det inte är möjligt att generera en tyngdkraft för att bromsa expansionen.

Så vårt universum skulle vara ett öppet universum, som kan sluta i Great Tear eller Big Rip, där materien är uppdelad i subatomära partiklar som aldrig kommer tillbaka igen. Detta skulle vara slutet på det universum vi känner.

Mörk materia är nyckeln

Men du måste ta hänsyn till förekomsten av mörk materia. Mörk materia kan inte ses eller upptäckas direkt, åtminstone för tillfället. Men dess gravitationseffekter gör, eftersom dess närvaro skulle förklara gravitationsförändringarna i många stjärnor och system.

Eftersom mörk materia antas uppta 90% av universum, är det möjligt att vårt universum är stängt. I så fall skulle gravitationen kunna kompensera för expansionen och föra den till Big Crunch, som beskrivits tidigare.

I alla fall är det en fascinerande idé som fortfarande har mycket utrymme för spekulation. I framtiden är det möjligt att den verkliga naturen hos mörk materia, om den finns, kommer att avslöjas.

Det finns redan experiment för detta i laboratorierna vid den internationella rymdstationen. Under tiden på marken genomförs också experiment för att erhålla mörk materia från normal materia. Resultaten kommer att vara nyckeln till att förstå universums sanna natur.

referenser

1. Kragh, H. Cykliska modeller av det relativistiska universum. Återställd från: arxiv.org.
2. Pérez, I. Universums ursprung och slut. Återställd från: revistaesfinge.com.
3. SC633. Origins of the Universe. Återställs från: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Oscillating Universe Theory. Återställd: universetoday.com.
5. Wikipedia. Cyklisk modell. Återställd från: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Formen av universum. Återställd från: en.wikipedia.org.