A kutatók kifejlesztettek egy összeomló univerzum modelljét, amely a Nagyrobbanás előtt létezett. kattints a kinagyításhoz
A Nagyrobbanás leírja, hogy az univerzum egyetlen pontként kezdődött 13,7 milliárd évvel ezelőtt, és azóta is bővült, ám nem magyarázza meg, mi történt azelőtt. A Penn State University kutatói úgy vélik, hogy jelenlegi univerzumunkban olyan bizonyítékok nyomaira lenne szükség, amelyek a Big Bang előtt visszatekinthetnek. Kutatásaik szerint létezett egy összehúzódó univerzum, amelynek tér-idő geometriája hasonló volt a bővülő univerzumunkhoz. Az univerzum összeomlott, majd „visszapattant”, mint a Nagyrobbanás.
Einstein általános relativitáselmélete szerint a Nagyrobbanás a Kezdet jelképe, a nagy esemény, amelyen nemcsak az anyag, hanem a téridő is megszületett. Noha a klasszikus elméletek nem adnak semmiféle utalást a pillanat előtt fennálló létezésről, a Penn State kutatócsoportja kvantitatív gravitációs számításokat alkalmazott, hogy találjon szálakat, amelyek korábbi időkhöz vezettek. "Az általános relativitáselmélet leírható az univerzum olyan pontjáig, ahol az anyag annyira sűrűvé válik, hogy egyenletei nem tartják fenn" - mondja Abhay Ashtekar, az Eberly Családfizikai Testület tulajdonosa és a Gravitációs Fizikai Intézet igazgatója. és a geometria Penn államban. "Ezen a ponton túl olyan kvantum eszközöket kellett alkalmaznunk, amelyek Einstein számára nem álltak rendelkezésre." A kvantumfizika és az általános relativitáselmélet kombinálásával Ashtekar és két posztdoktori kutatója, Tomasz Pawlowski és Parmpreet Singh képesek voltak kidolgozni egy modellt, amely a Nagyrobbanáson keresztül egy olyan összezsugorodó univerzumba vezet, amely a miénkhez hasonló fizikát mutat.
A Physical Review Letters jelenlegi számában bemutatott kutatásban a csoport azt mutatja, hogy a Nagyrobbanás előtt létezett egy összehúzódó univerzum, amelynek tér-idő geometriája hasonló volt a jelenlegi bővülő univerzumhoz. Ahogy a gravitációs erők behúzták ezt az előző világegyetemet befelé, elérte azt a pontot, ahol a téridő kvantumtulajdonságai inkább a gravitáció visszataszítóvá váltak, nem pedig vonzónak. "Einstein kozmológiai egyenleteinek kvantummódosításait felhasználva megmutattuk, hogy a klasszikus Nagyrobbanás helyett kvantumugrás is van" - mondja Ashtekar. "Annyira meglepte a megállapítás, hogy van egy másik klasszikus, a Big Bang előtti univerzum, hogy több hónapon keresztül megismételtük a szimulációkat különböző paraméterértékekkel, de úgy találtuk, hogy a Big Bounce forgatókönyv robusztus."
Noha a nagy robbanás előtt létező másik univerzum általános elképzelését korábban már felvetették, ez az első matematikai leírás, amely szisztematikusan megállapítja annak létezését és levezeti a tér-idő geometria tulajdonságait abban az univerzumban.
A kutatócsoport hurokkvantum gravitációt alkalmazott, amely az általános relativitáselmélet és a kvantumfizika egyesítésének problémájához vezető megközelítés volt, amelyet a Penn State Gravitációs Fizika és Geometria Intézetében is úttörőként kezeltek. Ebben az elméletben maga a tér-idő geometria diszkrét „atomi” szerkezettel rendelkezik, és az ismerős folytonosság csak hozzávetőleges. A tér szövetét szó szerint egydimenziós kvantumszálak fonják. A Nagyroham közelében ez az anyag hevesen szakadt, és a geometria kvantum jellege fontosá válik. Ez a gravitációt erősen visszatükrözővé teszi, ami a nagy ugrálást eredményezi.
"Kezdeti munkánk univerzumunk homogén modelljét feltételezi" - mondja Ashtekar. „Ugyanakkor bizalmat adott nekünk a hurok kvantitatív gravitáció mögöttes gondolataiban. Folytatjuk a modell továbbfejlesztését, hogy jobban ábrázoljuk az univerzumot, ahogy azt ismertük, és hogy jobban megértsük a kvantum gravitáció tulajdonságait. "
A kutatást a Nemzeti Tudományos Alapítvány, az Alexander von Humboldt Alapítvány és a Penn State Eberly Tudományos Főiskola támogatta.
Eredeti forrás: PSU sajtóközlemény
