Il-Big Bang Jista’ Ma Jkunx il-Bidu ta’ Kollox, Tissuġġerixxi Teorija Ġdida
05 ta' Ġunju 2025
Minn Enrique Gaztanaga, Il-Konversazzjoni
grafika tal-big bang
Il-Big Bang jista’ jkun ir-riżultat ta’ ‘qabża’ ġewwa toqba sewda. (Naeblys/Getty Images)
Il- Big Bang spiss jiġi deskritt bħala t-twelid splussiv tal-Univers – mument singulari meta l-ispazju, il-ħin u l-materja bdew jeżistu.
Imma xi ngħidu kieku dan ma kienx il-bidu? Xi ngħidu kieku l-Univers tagħna ħareġ minn xi ħaġa oħra – xi ħaġa aktar familjari u radikali fl-istess ħin?
F’dokument ġdid, ippubblikat f’Physical Review D , jien u l-kollegi tiegħi nipproponu alternattiva impressjonanti. Il-kalkoli tagħna jissuġġerixxu li l-Big Bang ma kienx il-bidu ta’ kollox, iżda pjuttost ir-riżultat ta’ kriżi jew kollass gravitazzjonali li ffurmat toqba sewda massiva ħafna – segwita minn qabża ġo fiha.
Din l-idea, li nsejħulha l-univers tat-toqba sewda, toffri veduta radikalment differenti tal-oriġini kożmiċi, iżda hija bbażata kompletament fuq il-fiżika u l-osservazzjonijiet magħrufa.
Il-mudell kożmoloġiku standard tal-lum , ibbażat fuq il-Big Bang u l-inflazzjoni kożmika (l-idea li l-Univers bikri sploda fid-daqs malajr), kellu suċċess notevoli fl-ispjegazzjoni tal-istruttura u l-evoluzzjoni tal-Univers. Iżda dan jiġi bi prezz: iħalli xi wħud mill-aktar mistoqsijiet fundamentali bla tweġiba.
Għal waħda, il-mudell tal-Big Bang jibda b'singularità – punt ta' densità infinita fejn il-liġijiet tal-fiżika jitkissru . Din mhix biss żball tekniku; hija problema teoretika profonda li tissuġġerixxi li ma nifhmux verament il-bidu.
Biex jispjegaw l-istruttura fuq skala kbira tal-Univers, il-fiżiċi introduċew fażi qasira ta’ espansjoni rapida fl-Univers bikri msejħa inflazzjoni kożmika , imħaddma minn kamp mhux magħruf bi proprjetajiet strambi. Aktar tard, biex jispjegaw l-espansjoni aċċellerata osservata llum, żiedu komponent "misterjuż" ieħor: l-enerġija skura .
Fil-qosor, il- mudell standard tal-kożmoloġija jaħdem tajjeb – iżda biss billi jintroduċi ingredjenti ġodda li qatt ma osservajna direttament. Sadanittant, l-aktar mistoqsijiet bażiċi jibqgħu miftuħa: minn fejn ġie kollox? Għaliex beda b'dan il-mod? U għaliex l-Univers huwa daqshekk ċatt, lixx, u kbir?
Mudell ġdid
Il-mudell il-ġdid tagħna jindirizza dawn il-mistoqsijiet minn angolu differenti – billi jħares 'il ġewwa minflok 'il barra. Minflok ma nibdew b'Univers li qed jespandi u nippruvaw intraċċaw lura kif beda, nikkunsidraw x'jiġri meta ġabra ta' materja densa żżejjed tiġġarraf taħt il-gravità.
Dan huwa proċess familjari: l-istilel jikkollassaw f'toqob suwed , li huma fost l-oġġetti l-aktar mifhuma sew fil-fiżika. Imma x'jiġri ġewwa toqba sewda, lil hinn mill-orizzont tal-avvenimenti li minnu xejn ma jista' jaħrab, jibqa' misteru.
Fl-1965, il-fiżiku Brittaniku Roger Penrose wera li taħt kundizzjonijiet ġenerali ħafna, il-kollass gravitazzjonali jrid iwassal għal singularità . Dan ir-riżultat, estiż mill-mibki fiżiku Brittaniku Stephen Hawking u oħrajn , isostni l-idea li s-singularitajiet – bħal dik tal-Big Bang – huma inevitabbli.
L-idea għenet lil Penrose jirbaħ sehem mill-Premju Nobel tal-fiżika tal-2020 u ispirat il-bestseller globali ta' Hawking A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes .
Iżda hemm twissija. Dawn it-"teoremi tas-singularità" jiddependu fuq il-"fiżika klassika" li tiddeskrivi oġġetti makroskopiċi ordinarji. Jekk ninkludu l-effetti tal-mekkanika kwantistika, li tirregola l-mikrokożmu ċkejken tal-atomi u l-partiċelli, kif irridu nagħmlu f'densitajiet estremi, l-istorja tista' tinbidel.
Fil -karta l-ġdida tagħna , nuru li l-kollass gravitazzjonali mhux bilfors irid jispiċċa f'singularità. Sibna soluzzjoni analitika eżatta – riżultat matematiku mingħajr approssimazzjonijiet. Il-matematika tagħna turi li hekk kif nersqu lejn is-singularità potenzjali, id-daqs tal-Univers jinbidel bħala funzjoni (iperbolika) tal-ħin kożmiku.
Din is-soluzzjoni matematika sempliċi tiddeskrivi kif sħaba ta' materja li qed tiġġarraf tista' tilħaq stat ta' densità għolja u mbagħad tirkupra, u terġa' lura 'l barra f'fażi ġdida ta' espansjoni.
Imma kif inhu li t-teoremi ta' Penrose jipprojbixxu riżultati bħal dawn? Kollox jiddependi minn regola msejħa l- prinċipju ta' esklużjoni kwantistika , li tgħid li l-ebda żewġ partiċelli identiċi magħrufa bħala fermjonijiet ma jistgħu jokkupaw l-istess stat kwantiku (bħal momentum angolari, jew "spin").
U nuru li din ir-regola tipprevjeni li l-partiċelli fil-materja li qed tiġġarraf jiġu mgħaffġin b'mod indefinit. B'riżultat ta' dan, il-kollass jieqaf u jitreġġa' lura. Ir-rebound mhux biss huwa possibbli - huwa inevitabbli taħt il-kundizzjonijiet it-tajba.
Kruċjalment, dan il-qbiż iseħħ kompletament fil-qafas tar -relatività ġenerali , li tapplika fuq skali kbar bħal stilel u galassji, flimkien mal-prinċipji bażiċi tal-mekkanika kwantistika – l-ebda kampi eżotiċi, dimensjonijiet żejda jew fiżika spekulattiva mhuma meħtieġa.
Dak li joħroġ fuq in-naħa l-oħra tal-qabża huwa univers notevolment simili għal tagħna. Saħansitra aktar sorprendenti, il-qabża tipproduċi b'mod naturali ż-żewġ fażijiet separati ta' espansjoni aċċellerata – inflazzjoni u enerġija skura – immexxija mhux minn kampi ipotetiċi iżda mill-fiżika tal-qabża nnifisha.
Tbassir li jista' jiġi ttestjat
Waħda mill-vantaġġi ta’ dan il-mudell hija li jagħmel tbassir li jista’ jiġi ttestjat. Ibassar ammont żgħir iżda mhux żero ta’ kurvatura spazjali pożittiva – jiġifieri l-univers mhuwiex eżattament ċatt , iżda kemxejn mgħawweġ, bħall-wiċċ tad-Dinja.
Din hija sempliċement relikwa tad-densità żejda żgħira inizjali li wasslet għall-kollass. Jekk osservazzjonijiet futuri, bħall- missjoni Euclid li għaddejja bħalissa , jikkonfermaw kurvatura pożittiva żgħira, dan ikun ħjiel qawwi li l-univers tagħna fil-fatt ħareġ minn tali qabża. Jagħmel ukoll tbassir dwar ir-rata ta' espansjoni tal-univers attwali, xi ħaġa li diġà ġiet ivverifikata.
L-ESA
Ir-rokit SpaceX Falcon 9 li qed iġorr il-missjoni Euclid tal-ESA fuq il-pjattaforma tat-tnedija fl-2023. ( ESA/ CC BY-SA )
Dan il-mudell jagħmel aktar milli sempliċement jirranġa problemi tekniċi bil-kożmoloġija standard. Jista' wkoll jitfa' dawl ġdid fuq misteri profondi oħra fil-fehim tagħna tal-univers bikri – bħall-oriġini tat-toqob suwed supermassivi, in-natura tal -materja skura , jew il-formazzjoni ġerarkika u l-evoluzzjoni tal-galassji.
Dawn il-mistoqsijiet se jiġu esplorati minn missjonijiet spazjali futuri bħal Arrakhis , li se jistudjaw karatteristiċi diffużi bħal halos stellari (struttura sferika ta’ stilel u gruppi globulari li jdawru l-galassji) u galassji satellitari (galassji iżgħar li jduru madwar dawk akbar) li huma diffiċli biex jiġu skoperti b’teleskopji tradizzjonali mid-Dinja u se jgħinuna nifhmu l-materja skura u l-evoluzzjoni tal-galassji.
Dawn il-fenomeni jistgħu jkunu marbuta wkoll ma' oġġetti kompatti relikwiċi – bħal toqob suwed – li ffurmaw matul il-fażi tal-kollass u baqgħu ħajjin wara r-rebound.
L-univers tat-toqba sewda joffri wkoll perspettiva ġdida dwar postna fil-kożmos. F'dan il-qafas, l-univers osservabbli kollu tagħna jinsab ġewwa l-intern ta' toqba sewda ffurmata f'xi univers "ġenitur" akbar.
M’aħniex speċjali, mhux aktar milli kienet id-Dinja fil-viżjoni ġeoċentrika tad-dinja li wasslet lil Galileo (l-astronomu li ssuġġerixxa li d-Dinja ddur madwar ix-Xemx fis-sekli 16 u 17) biex jitqiegħed taħt arrest domiċiljari.
M’aħniex qed naraw it-twelid ta’ kollox mix-xejn, iżda pjuttost il-kontinwazzjoni ta’ ċiklu kożmiku – wieħed iffurmat mill-gravità, il-mekkanika kwantistika, u l-interkonnessjonijiet profondi bejniethom.
Il-Konversazzjoni
Enrique Gaztanaga , Professur fl-Istitut tal-Kosmoloġija u l-Gravitazzjoni (Università ta' Portsmouth), Università ta' Portsmouth
Dan l-artiklu huwa ppubblikat mill-ġdid minn The Conversation taħt liċenzja Creative Commons. Aqra l- artiklu oriġinali .