Big Bounce je kosmologická hypotéza vzniku vesmíru , vycházející z cyklického modelu , nebo interpretace teorie velkého třesku , podle níž byl vznik našeho vesmíru výsledkem kolapsu nějakého „předchozího“ vesmíru [ 1] .
Počátky konceptu „Big Bounce“ sahají k práci Willema de Sittera , Carla von Weizsäckera , George McVittyho a Georgy Gamowa (poslední jmenovaný poznamenal, že „z fyzikálního hlediska musíme úplně zapomenout na období před kolaps [vesmíru]“ [2] ). Samotný termín „Great Rebound“ se však ve vědecké literatuře objevil až v roce 1987. Poprvé se objevil v názvech dvou článků v němčině od Wolfganga Priestera a Hanse-Joachima Blomea v časopise Stern und Weltraum [3] . Tento termín se pak objevil v publikaci Josepha Rosenthala z roku 1988 Big Bang, Big Bounce (anglický překlad ruské knihy vydané pod jiným názvem) a v roce 1991 v článku (v angličtině) Priestera a Blomea v astronomii a astrofyzice .
Samotný termín zřejmě pochází z názvu románu Elmorea Leonarda The Big Bounce z roku 1969 (přeloženo do ruštiny jako „Velká krádež“) poté, co vědecká komunita obdržela potvrzení hypotézy velkého třesku po objevu Penziase a Wilsona v roce 1965 mikrovlnné trouby . záření pozadí .
Z hlediska teorie oscilujícího vesmíru nebyl Velký třesk počátkem našeho vesmíru – mohl vzniknout v důsledku rychlé kontrakce („odskoku“), ovládané komplexními účinky kvantové gravitace. , což vedlo k výbuchu. To naznačuje, že můžeme stejně dobře žít jak v kterémkoli bodě nekonečného sledu vznikajících Vesmírů, tak naopak v „první iteraci“ Vesmíru.
Hlavní myšlenkou kvantové teorie Big Bounce je, že za podmínek, kdy hustota hmoty má tendenci k nekonečnu, se chování kvantové pěny mění . V podmínkách Big Crunch nejsou všechny takzvané základní fyzikální konstanty , včetně rychlosti světla ve vakuu , konstantní, zejména v časovém intervalu menším, než je minimum dostupné pro měření ( Planckův čas , přibližně ≈ 5,4⋅10 − 44 s ). Z toho plyne, analogicky se vztahy neurčitosti v kvantové mechanice, že objemy vesmíru před a po „velkém odrazu“ se stávají „neurčitým párem“, to znamená, že není možné přesně odvodit jednu veličinu od druhé. .
Model Big Rebound však nevysvětluje, jak bude současná expanze vesmíru nahrazena jeho kontrakcí.
V roce 2003 Peter Linds předložil nový kosmologický model, ve kterém je čas cyklický. Podle tohoto modelu se náš vesmír nakonec musí přestat rozpínat a začít se smršťovat. Zároveň podle Lindsova pohledu povede výskyt singularity k porušení druhého termodynamického zákona , takže se vesmír nemůže „zhroutit“ do stavu singularity. Linds předpokládá, že historie vesmíru se bude přesně opakovat v každém cyklu ve věčném opakování . Vědecká komunita Lindsovu teorii nesdílí kvůli skutečnosti, že rigorózní matematický model je nahrazen filozofickými úvahami [4] .
V roce 2007 Martin Bojowald[5] z University of Pennsylvania publikoval práci o teorii smyčkové kvantové gravitace (LQG), ve které navrhl nový matematický model popisující koncept kvantových stavů existujících před Velkým třeskem a měnících se během něj, na rozdíl od tzv. dříve převládající názor, že tyto stavy se objevily společně s naším Vesmírem až v procesu této exploze [6] .
Aby Bojowald [7] získal data o stavu před Velkým třeskem (tedy charakteristiky Vesmíru, který existoval před naším), vyvinul vlastní přístup k TPKG. Bojowald provedl řadu úspěšných aproximací a přeformuloval některé kvantové gravitační matematické modely, zjednodušil rovnice TPKG co nejvíce, aby získal jejich analytická řešení. Bojowaldovy rovnice zase k odvození charakteristik „předchozího“ Vesmíru vyžadují znalost řady parametrů „současného“ Vesmíru [8] .
V roce 2008 byl v časopise Physical Review Letters publikován článek Ashtekara , Koriky a Singha , který rozvíjel Bojowaldův přístup [9] .
V roce 2011 Nikodem Poplavskyukázal, že nesingulární „Big Bounce“ vyplývá z Einstein-Cartan-Siama-Kibble teorie gravitace [10] . V této teorii spadají výsledné rovnice pro popis časoprostoru do dvou tříd. Jedna z nich je podobná rovnicím obecné teorie relativity s tím rozdílem, že tenzor křivosti zahrnuje složky s afinní torzí. Druhá třída rovnic definuje vztah mezi torzním tenzorem a spinovým tenzorem hmoty a záření. Minimální vazba mezi torzí a spinorovým polem vede k odpudivé spin-spinové interakci , která hraje velkou roli ve fermionové hmotě při velmi vysokých hustotách. Tato interakce zabraňuje vzniku gravitační singularity . Místo toho kolabující hmota dosáhne obrovské, ale konečné hustoty a „odskočí“, čímž vytvoří druhou stranu Einstein-Rosenova mostu, který roste jako nový vesmír [11] . Tento scénář také vysvětluje, proč je stávající vesmír ve velkém měřítku jednotný a izotropní a poskytuje fyzickou alternativu ke kosmické inflaci.
V roce 2012 Kai, Isson a Robert Brandenberger úspěšně zkonstruovali novou nesingulární teorii „Big Bounce“ v rámci standardní Einsteinovské teorie gravitace [12] . Tato teorie nám umožňuje kombinovat koncepty velkého odrazu a ekpyrotického scénáře a zejména nám umožňuje vyřešit problém nestability Belinsky-Khalatnikov-Lifshitz .
V roce 2020 Robert Brandenberger a Zivey Wang z McGill University (Kanada) matematicky vypočítali okamžik „Velkého odskoku“, kdy se náš vesmír přestane rozpínat a naopak se zmenší do neuvěřitelně malého bodu a vrátí se do stavu „Velkého třesku“. Před Velkým třeskem tedy existoval stejný vesmír jako ten náš, ale „zemřel“ – celý časoprostor, ve kterém nezůstalo nic v důsledku maximální entropie, rostoucí přes 100 centiliónů let, se začal smršťovat do singularity. se středem v čem -něčem "černá díra", která se změnila na "univerzální černou díru" ( teorie Lee Smolina ). Po stlačení se singularita zahřála na kritickou teplotu a zrodil se náš vesmír . Svůj život ale ukončí stejně jako ten předchozí – v důsledku „Velké komprese“. Podle tohoto modelu se to stalo a bude dít nekonečněkrát [13] .
| Kosmologie | |
|---|---|
| Základní pojmy a objekty | |
| Historie vesmíru | |
| Struktura vesmíru | |
| Teoretické pojmy | |
| Experimenty | |
| Portál: Astronomie | |