KOSMOLOGIJA
Ciklusi stvaranja
 Šta se dogodilo pre Velikog praska? Ako je verovati nekim fizičarima, to pitanje je besmisleno poput pitanja: šta je severnije od Severnog pola? Ali ima i onih koji se ne predaju tako lako. Prema dvojici kosmologa, pre Velikog praska bio je prethodni veliki prasak, a pre njega još jedan. Prema njihovim pretpostavkama, Veliki prasak je samo jedan u beskonačnom nizu ovakvih događaja koji se prostiru u beskrajnu prošlost i u beskrajnu budućnost.
Nil Turok, sa Univerziteta Kembridž, i njegov kolega Pol Štajnhard, sa Univerziteta Prinston, zagovornici su ove teorije, zapravo nove verzije ideje iz 1920-ih. Tada je ruski fizičar Aleksandar Fridman, otac Teorije Velikog praska, shvatio da bi, ukoliko je sva materija u Univezumu dovoljno moćna, mogla zaustaviti širenje svemira i okrenuti ga naopako. Svemir bi potom nastavio da se smanjuje. Kada bi se svemir potpuno smanjio, tada bi došlo do novog velikog praska i čitav ciklus bi počeo iznova.
 Ta ideja bila je popularna do šesdesetih godina prošlog veka, kada su Rodžer Penroz i Stiven Houking poništili tu teoriju, koristeći Ajnštajnovu Opštu teoriju relativiteta, prema kojoj se Veliki prasak desio u singularnosti. Singularnost je tačka beskonačne gustine i temperature i veliki je problem za svakoga ko želi da bolje upozna fiziku Velikog praska. To je zbog toga što, kada sve u jednoj jednačini ode u beskonačnost, jednačine postaju besmislene i fizika prestaje da postoji.Ovo ipak ne isključuje ciklični univerzum. Tako je singularnost kao neprozirna zavesa koja sprečava da se otkrije šta je bilo pre Velikog praska. Ako Univerzum zaista prolazi kroz singularnost, sve se pomeša u nestanku fizike. Ništa u novom univerzumu ne može biti pod uticajem onoga što je bilo ranije, tako da je prethodni ciklus potpuno nebitan. Ovo je veoma obeshrabrujuće i naučnici su napustili ideju o cikličnom univerzumu.
Brana koja pluta u svemiru
Vatrena krštenja
Tokom dve decenije, kosmologijom je dominirala teorija za koju se čini da objašnjava sva svojstva našeg univerzuma. Ta teorija smešta superbrzo širenje Univerzuma u stoti deo njegove prve sekunde. Sada ima konkurenciju: Turokov i Štajnhardov ekpirotični model, ideju da je Veliki prasak izazvao sudar dva univerzuma.
Pre navedene teorije, niko nije mogao da objasni zašto veoma udaljeni delovi današnjeg univerzuma imaju istu temperaturu. Ovo je bila zagonetka jer, u jednostavnom modelu Velikog praska, ovi regioni nikad ne bi bili dovoljno blizu da razmene svetlosne signale, tako da između njih ne bi mogla cirkulisati toplota i tako izjednačiti temperature.
Teorija se zasniva na ideji da je današnji univerzum potekao iz malog regiona Velikog praska. Ovaj region je tako mali da su svi njegovi delovi sigurno bili u bliskom kontaktu.
U ekpirotičnom univerzumu, ova jednakost se objašnjava time da ogromna energija, oslobođena prilikom sudara, pokreće superbrzo širenje.
Prema Turoku, ekpirotični univerzum čini još više. On pruža više zadovoljavajući okvir za mračnu energiju koja razdvaja galaksije. Ova energija vakuuma je sastavni deo ekpirotične kosmologije jer je neophodna za približavanje „brana“ i izazivanje Velikog praska. Prema drugim teorija, ona nema objašnjenja.
Ekpirotični univerzum pruža i nova predviđanja - već pomenuta teorija predviđa da će se svemir raspasti zahvaljujući svojstvu gravitacionih talasa, dok ovako nešto ne postoji u ekpirotičnom svemiru, kojem se predviđa postojanje u beskonačnom ciklusu |
O ovoj teorija se ponovo raspravlja jer su naučnici ubeđeni da Ajnštajnova Teorija gravitacije nije primenjiva na Veliki prasak zato što se čini da kvantna mehanika svemu nameće fundamentalnu nejasnoću. Kvantna teorija se obično primenjuje na čestice materije, ali mnogi fizičari smatraju da ona utiče i na kategoriju prostor-vreme. Ovo implicira da se ništa ne može smanjiti na veličinu tačke, već da postoji mimalna veličina za sve. Svemir je nekada bio jako mali, ali nije bio beskonačno mali tako da njegova temperatura i gustina nisu bile beskonačne. Prema tome, smatra se da, možda, Univezum ipak nije započeo u singularnosti.
Tokom protekle decenije, ova ideja je ohrabrila neke fizičare da razmišljaju o tome šte se događalo pre Velikog praska. Sama teorija ne daje odgovore na pitanje šta se tada dešavalo.
A onda su Turok i Štajnhard smislili prvi deo svoje teorije. Ona se zasniva na onome što se naziva “scenario o svetovima branama”, prema kojem su dodatne dimenzije u svemiru neophodne da objasne osnovne sile u prirodi. Da bi objasnili zbog čega možemo da iskusimo samo 4 od ovih dimenzija, fizičari su došli do neobične ideje da su materija i negravitacione sile u Univerzumu čvrsto vezane za četvorodimenzionalno ostrvo, ili „branu“ koja pluta u višedimenzionalnom svemiru.
Ova teorija pruža moguće objašnjenje Velikog praska. Brane imaju svoju masu tako da pokretna brana ima ogromnu količinu kinetičke energije. Ako bi se naša brana sudarila sa nekom drugom, ova energija bi se oslobodila i možda pokrenula veliki prasak i svu materiju koju vidimo u galaksijama i zvezdama.
Turok i Štajnhard nazivaju Univerzum „ekpirotičnim“, što na grčkom znači „rođen iz vatre“. Oni su osmislili nekoliko scenarija sudara brana, ali su se odlučili za onaj koji je relativno jednostavan i u kome dve četvorodimenzionalne brane prilaze jedna drugoj u petoj dimenziji. Naučnici ih nazivaju „graničnim branama“ jer formiraju krajnje granice Univerzuma.
Otkrili su da se kinetička energija brana koje se sudaraju pretvara u toplotnu energiju, stvarajući čestice iz vakuuma. Ipak, u ovom osnovnom modelu i dalje nema ciklusa. Naučnici su se zapitali: šta bi moglo spojiti brane pre njihovog sudara, i utvrdili da to može biti samo vakuum. Ispostavilo se da vakuum menja sve: da deluje poput opruge između brana, da stvara odbojnu silu u našem univerzumu, koja razdvaja galaksije.
Univerzum, napred pa nazad
Turokov tim razmatra određeni broj mehanizama koji su u osnovi ove sile. Jedan predlog je da postoji disbalans u naelektrisanju između dve brane, koji stvara silu međusobnog privlačenja. Međutim, ne postoji teorija po kojoj bi se to moglo izračunati. Turok smatra da će u budućnosti, kada brane budu počele ponovo da ubrzavaju, ponovo doći do sudara.
Tako se i čini da do oscilacija dolazi samo u petoj dimenziji. Dve brane bivaju privlačene vakuumom i dolazi do sudara. Unutar obe brane se oslobađa velika količina energije i one se šire, a to je ono što se naziva velikim praskom.
Dok se brane šire i hlade, formiraju se materija i galaksije. Galaksije se razdvajaju i stare. Nakon izvesnog vremena, vakuum unutar brana čini da se ovo širenje ubrzava i galaksije se razdvajaju još većom brzinom. U međuvremenu, dve rastavljene brane se privlače zahvaljujući vakuumu između njih. Tada se ponovo sudaraju i novi veliki prasak zahvata oba univerzuma.
Tako se, iz perspektive onoga ko je vezan za branu, prostor-vreme stalno širi, iako je širenje podstaknuto novi praskovima, to jest sudarima brana. Drugim rečima, iz perspektive van brane, postoji nešto nalik tradicionalnom cikličnom univerzumu, koji ide napred-nazad, poput jo-joa. U isto vreme, iz perspektive brane, traje potpuno drugačiji ciklus u univerzumu koji se beskonačno širi.
Ovo rešava još jedan veliki problem sa staromodnim cikličnim univerzumom. U svakom ciklusu, zvezde oslobađaju toplotu u svemir, ali ovi ciklični modeli podrazumevaju zatvorene univerzume, tako da je svaki novi prasak vreliji od prethodnog. Neizbežan zaključak je da su ciklusi sigurno počeli u nekom trenutku u prošlosti. Smeštanje porekla Univezuma u period pre Velikog praska nema osnove, smatra Turok.
Ranije galaksije i raniji život?
Pošto brane prođu jedna kroz drugu, vakuum je u kompresiji i čini da se prostor u branama širi duže vreme. Ovo uslovljava da prostor svemira u kojem se dešava prasak ima i dalje istu temperaturu. Tako su svi ciklusi isti, i to može značiti da je Univerzuum oduvek oscilirao. U takvom svemiru nije važno šta je bilo pre Velikog praska jer to znači da je svemir postojao oduvek i da su u prethodnim ciklusima Univerzuma možda postojale i galaksije i život. Ali, ako su svi ciklusi isti, zar to ne bi bilo neverovatno dosadno? Turok i Štajnhard ne misle tako i tvrde da nasumični događaji uvek utiču na promenu detalja. Ne bi se u svakom ciklusu stvorile iste galaksije, planete i ljudi. Takođe, oni ističu da bi i dodatne dimenzije svaki put mogle menjati svoju veličinu, što praktično znači da bi se u svakom ciklusu menjali zakoni fizike.
I Turok i Štajnhard su uzbuđeni ovim mogućnostima. Reakcije njihovih kolega su različite. Jedni smatraju da je ovaj model nepotrebno komplikovan, poput način na koji su srednjovekovni astronomi opisivali orbite planeta u Sunčevom sistemu. Ali, ako su njih dvojica u pravu, budućnost je opasnija nego što smo smatrali. Neki kosmolozi smatraju da bi, umesto mračnog i hladnog Univerzuma kakav se do sada očekivao u dalekoj budućnosti, moglo doći do sudara između nas i nama srodnog univerzuma. Šta će se izroditi iz te eksplozije?
New Scientist
|
