빅뱅은 일반적으로 공간과 시간조차도 모든 것의 시작으로 간주됩니다. 그러나 공간과 시점에 대한 새로운 이론은 근본적으로 다른 그림을 가리 킵니다. 빅뱅은 실제로 초기 우주에서 큰 바운스였습니다. 일부 이론가들은 빅뱅 이전에 다시 조사하여 우리 자신의 우주에 대해 알아내는 것이 가능할 수도 있다고 주장합니다. 이러한 주장은 우주가 끝없는 시리즈의 최신 시리즈라는 신호를 감지 할 수있는 궤도 전망대 인 Planck의 출시와 함께 테스트 될 예정입니다.
빅뱅 이전에는 어떻게 되었습니까? 스티븐 호킹 (Stephen Hawking)과 같은 사람들조차도 대답을 넘어서서 기각하는 질문입니다. 그러나 공간과 시간의 기본 특성에 대한 우리의 이해에서의 돌파구는 이론가들이 과거를 들여다 보면서 우주의 시작을 볼 수 있다고 제안 할 것이라고 제안했다. 그리고 그 전에도
빅뱅이 처음으로 태어난 순간이 아니라는 믿음이 커지고있다. 그리고 우주가 우리 앞에 존재한다면, 이것은 분명히 어떤 형태로도 생명이 존재할 수 있음을 의미합니다.
'순환 우주'이론은 시험에 출시 될 예정이며, 전례없는 세부 사항에서 빅뱅의 여파를 연구 할 궤도 전망대 인 Planck의 발사와 함께, 13 년 전의 대부분의 종교를 포함하여 오늘날의 우주에 대한 단서를 찾습니다. 창조의 설명에서 우주의 아이디어. 거의 1 세기 전에는 가능성이 있었음에도 불구하고 과학자들에 의해 진지하게 받아 들여지고 있습니다. Albert Einstein이 그의 중력 이론 (GR)이라고 불리는 그의 중력 이론을 우주에 적용했을 때 공간이 무한하고 정적이며 영원한 것으로 예상 할 것으로 예상했습니다. 그러나 그의 방정식은 끝없는주기를 겪는 것들을 포함하여 가능한 수많은 우주를 보여 주었다.
그러한 우주는 빅뱅 이전의 미스터리에 대한 해결책을 제공했다. 그러나이 아이디어는 1930 년대 미국 물리학 자 Richard Tolman에 의해 명백히 치명적인 타격을 입었다. 그는 우주 내의 방사선의 양이 모든주기마다 성장하여 각각이 더 오래 지속될 것이라고 주장했다. 그러나 우리 우주가 무한한 수의 최신 인 경우, 이제는 무한한 양의 에너지를 포함해야합니다. 그러나 톨만의 주장에는 중요한 결함이 포함되어 있습니다. 그것은 한 우주가 다른 우주에서 나오는 순간에 아인슈타인의 방정식을 신뢰할 수 있다고 가정합니다. 대신, 그들은 빅뱅의 정확한 순간에 헤이 와이어로 가서 '특이성'이라는 제로 볼륨의 무한히 높은 온도 상태를 예측합니다. 그러므로 아무도 각 우주주기 사이의 방사선에 무슨 일이 일어 났는지 확실 할 수 없습니다.
이론
두 라이벌 아이디어는 순환 우주를 설명 할 수 있습니다. m-theory
우주의 모든 힘과 입자에 대한 단일의 통일 된 설명을 만들려고 시도하면 우리의 4 차원 우주가 무한한 다차원 '멤브레인'(따라서 'M')의 일부일 가능성이 생겼습니다. 이에 따르면, 빅뱅은 더 이상 전체 우주가 조건이 무한한 값을 달성 할 때 '특이점'으로 알려진 단일 지점으로 가득 차고 표준 이론이 무너지는 순간이 아닙니다. 대신,이 순간은 우리가 빅뱅이라고 부르는 엄청난 양의 에너지를 방출하여 두 개의 앙우스 사이의 충돌의 결과로 예상됩니다. 문제가되는 특이점을 피할뿐만 아니라, M- 이론은 빅뱅 이전에 일어난 일에 대한 문제가 브레인이 충돌하기 전에 무슨 일이 있었는지 묻는 것에 대한 문제가 있음을 암시합니다. 그리고 한 가지 가능성은 무한한 수의 이전 충돌이 있었을 것입니다. 각 충돌은 신선한 빅뱅을 유발합니다.
루프 양자 중력 (LQG)
양자 이론으로 아인슈타인의 공간, 시간 및 중력에 대한 개념을 통합하려는 또 다른 결과, 루프 양자 중력은 시공간의 관점으로 이어집니다. M-Leory와 마찬가지로 Big Bang에 적용될 때 LQG는 더 이상 번거로운 특이점을 가지고 있지 않아 기존의 중력이 무너지게합니다. 그러나 M- 이론과 달리 LQG는 빅뱅 이전에 일어난 일에 대해 훨씬 더 명확한 설명을 제공하는 것으로 보이며, 이전 우주의 재생을 불러 일으키기위한 추가 추측이 거의 필요하지 않습니다. LQG에 따르면, 빅뱅은 실제로 '큰 바운스'의 절반에 불과했으며, 이전 우주는 새로운 우주를 형성하기 위해 다시 확장하기 전에 그 자체로 무너졌습니다. 특이성에서와 같이 무한 밀도와 온도 지점으로 무너지는 대신 작지만 유한 한 크기와 높지만 유한 온도와 밀도에 도달합니다.
두 이론의 이야기
그러나 이제 이론가들은 그들이 특이점 문제를 해결했다고 생각하고 주기적 우주 아이디어에 새로운 삶을 불어 넣었다. 그것은 아민형 세계의 법칙 인 양자 이론과 결합하여 아인슈타인 이론의 문제를 해결하기위한 연구의 돌파구로 인한 것입니다. 그러한 '통일 이론'을 고안하는 것은 단순한 것과는 거리가 멀었지만 지금까지 두 명의 후보자가 등장했습니다-M- 이론과 루프 양자 중력 ( '이론'참조, 왼쪽 참조).
주기적 모델의 부활은 1999 년에 프린스턴 대학교의 폴 스티 하르트 (Paul Steinhardt) 교수 인 캠브리지 (Cambridge) 교수가 1999 년에 시작되었습니다. M- 이론에 의해 예측 된 다차원 객체 사이에서 '브라인'이라고합니다. Steinhardt와 Turok은 각 '큰 바운스'는 특이점 상태와 주기적 우주의 이전 이론을 난파 한 방사선의 축적을 피한다고 계산했습니다.
그들은 그들의 이론을``불에서 태어난 ''그리스어에서 ekpyrotic 우주라고 불렀습니다. 그러나 명백한 매력에도 불구하고 이론가들은 Ekpyrotic Universe Theory의 M-Leary에 대한 의존도 자체가 아직 초기 단계에 있다고 지적했다. 캐나다 주변의 주변 연구소의 Parampreet Singh 박사는“캐나다 주변 연구소의 Parampreet Singh 박사는“캐나다 주변 연구소의 Parampreet Singh 박사는“Canada Perimeter Institute의 Parampreet Singh 박사는“Brane의 주변 연구소의 Parampreet Singh 박사는 말합니다. 지난 20 년 동안 개발 된 LQG는 M- 이론보다 수학적으로 엄격하지만 빅뱅과 비슷한 견해를 생성합니다. Singh과 그의 협력자들의 계산에 따르면 LQG는 또한 독특한 '큰 바운스'를 통과하는 우주를 생산한다는 것을 보여주었습니다. 따라서 주기적 우주에 대한 아이디어는 단순히 기괴한 m- 이어의 기발한 기발한 것이 아니라
LQG의 더 큰 힘으로 인해 큰 바운스 전에 일어난 일을 엿볼 수있는 가능성을 열어줍니다. 당연히, 지금까지 결과는 매우 논란의 여지가 있습니다.
처음에, 이론가들은 이전 우주에서 약간의 자신감을 가지고 조건을 조사 할 수 있기를 바랐지만, 아 원자 또는 '양자'효과는 고정하기가 어렵고 빅뱅이 일어 났을 때 중요했을 것입니다. 미국의 Penn State University의 LQG 이론가 Martin Bojowald는“빅뱅 근처의 폭력적인 양자 효과가 중요하며, 미국의 Penn State University의 LQG 이론가 Martin Bojowald는 말합니다.
지난 몇 개월 동안, Singh과 동료들의 새로운 계산은 이론가들에게 우리의 우주와 그 이전의 우주가 엄청나게 작았다면 이러한 양자 효과가 중요하다는 것을 보여줌으로써 희망을 새롭게하겠다는 희망을 주었다. 그리고 분명히 우리 우주는 작지 않습니다. Singh은“이것은 일반적인 실험실 물리학에서 이해하기 쉽습니다. "양자 영향이 존재하지만 관련성은 중요하지 않습니다."
이전 우주는 어떻습니까? 싱과 그의 동료들의 계산이 옳다면, 은하, 행성, 심지어 생명과 함께 우리 자신과 매우 유사했을 것입니다. 그러나 Bojowald는 LQG 이론이 신뢰할 수있는 답변을 줄 수 있다고 확신하지 못하고 있으며, 이전 우주는 우리와는 상당히 다를 수 있다고 생각합니다.
현재 이론가들은 LQG에 대한 자신감을 키우는 데 집중하고 있습니다. 그리고 그들은 이론이 대부분의 우주 학자들이 믿는 것이 우리 자신의 우주의 가장 중요한 특징 중 하나라는 사실과 호환되었다는 사실을 발견함으로써 격려를 받았다. 강력한 반 중력 효과를 가진 아 원자력 장전은 거대한 폭발 후 초기 우주의 확장으로 이어진 것으로 생각됩니다. 그 존재는 오늘날의 우주에서 볼 수있는 많은 현상을 설명합니다.
우주 학자들은 인플레이션을 포함하지 않는 이론을 깊이 의심합니다. 따라서 Singh와 LQG가하는 동료들의 기쁨. 그리고 그것은 또한 그들의 이론이 그렇지 않기 때문에 Steinhardt와 Turok의 ekpyrotic 개념에 비해 결정적인 이점이 될 수 있습니다. 인플레이션 대신에, 그들의 이론은 두 골대 사이의 충돌로 인해 상대적으로 여유롭게 확장을 예상합니다. 최종 결과는 인플레이션에 의해 예측 된 것과 거의 동일하게 보이는 우주입니다.
상승 및 가을 주기적 우주 :인기의주기가있는 이론
C400AD
우주의 힌두교 기록은‘신의 놀이 1922 에 의해 유발 된 창조, 파괴 및 중생의 끝없는주기를 묘사합니다.
러시아 수학자 Alexander Friedman은 주기적 우주의 가능성이 일반 상대성의 방정식에 존재한다는 것을 보여줍니다. Albert Einstein의 중력 이론
1934
미국 물리학 자 Richard Tolman은 열역학 법칙이 무한한 양의 방사선으로 가득 차면서 끝없이 순환 우주를 방지한다고 제안합니다
1999
이론가 Paul Steinhardt와 Neil Turok은 끝없는 우주의 순환을 허용하는 수단으로 다차원 '중앙'을 충돌한다는 아이디어를 생각해냅니다
2005
Penn State University의 연구원들은 소위 루프 양자 중력 이론이 빅뱅보다는 '큰 바운스'로 이어진다는 것을 보여줍니다
2008
Planck Orbiting Observatory는 CMB의 빅뱅 이전의 조건에 대한 단서를 찾을 예정 - 폭발로 남은 열
플랑크 토크
Planck Mission이 빅뱅에서 남은 방사선의 인플레이션 징후를 찾기 시작하면서 강렬한 연구의 초점이 되려고하는 차이점입니다 ( '이론 테스트', p58 참조). 우주 전자 레인지 배경 (CMB)으로 알려진 방사선은 수십억 년의 우주 확장으로 전자 레인지로 확장 된 원시 폭발의 페이딩 열입니다. 문제는 인플레이션 과정이 그 패턴을 Ekpyrotic Universe에서 우리가 기대하는 것과 매우 유사하게 만든다는 것입니다. 그리고 둘 사이의 차이는 너무 미묘하기 때문에 어떤 이론이 옳은지에 대한 결정적인 대답을 얻기가 어렵습니다. Planck의 악기는 뜨겁고 차가운 곳을 분석 할 수 있지만 훨씬 더 많은 일을 할 수 있습니다. 그들이 감지하는 방사선은 또한 빅뱅 (Big Bang)에 의해 트리거 된 시공간의 직물에서 격변의 흉터를 전달합니다. 중력파로 알려진 그들은 수십억 년에 걸쳐 남아 있으며 빅뱅 중에 일어난 일에 대한 직접적인 증거를 제공합니다.
인플레이션은 ekpyrotic 이론의 브레인 충돌로 인해 유발 된 것과는 달리 중력 파도를 만들어 낼 것으로 예상됩니다. 유일한 단점은 현재까지 어떤 종류의 우주 중력파에 대한 증거가 발견되지 않았다는 것입니다.
Planck 덕분에 변화 할 수있는 것은 CMB에 미치는 영향을 통해 그러한 파도를 감지 할 수 있습니다. 많은 이론가들은 경쟁 이론의 결정적인 테스트가 빅뱅 옵저버와 같은 미래의 임무를 사용하여 중력파를 직접 탐지해야한다는 데 동의합니다. 그럼에도 불구하고, 초기 우주에 대한 두 라이벌 이론 모두 빅뱅보다는 큰 바운스를 지적한다는 사실은 사이클릭 우주의 개념을 심각하게 받아 들여야한다는 사실을 시사합니다. 그리고 그것은 우리의 우주 과거와 미래에 대한 근본적인 재고를 요구합니다.
지금까지 우주의 교과서는 우주가 어떻게 든 137 억 년 전에 팽창 한 후 계속해서 영원히 확장되었다고 주장했습니다. 그들은 또한 미래에 수조 수십 년 동안 우리 은하계가 서로 영원히 고립되어 느리게 남아있는 페이드 아웃을 떠날 것입니다.
그러나 주기적 우주 이론이 올바른 경우 교과서는 다시 작성되어야합니다. 오늘날의 우주는 끝없는 시리즈의 최신작 일 뿐이며, 지금부터 또 다른 큰 바운스 쿼터로 끝나고 새로운 시작으로 끝납니다. 그래서 아마도 미래는 결국 그렇게 둔하지 않습니다. 누가 알겠습니까 - 아마도 다음에 우리는 우주의 세력을 활용하고 우리 자신에게 맞게 진정으로 영원한 우주를 곰팡이하는 법을 배울 것입니다.
Robert Matthews는 Aston University의 과학 방문 독자입니다.
이론 테스트
순환 우주에 대한 진실을 조사하는 두 가지 방법
planck
10 월에 Ariane 5 로켓을 출시 할 예정인 유럽 우주국의 플랑크 위성은 전례없는 세부 사항으로 빅뱅에서 남은 배경 열을 관찰하도록 설계되었습니다. Cyclic Universes의 일부 이론은 소위 양자 중력 효과로 인한이 배경 열에서 패턴의 모양이 빅뱅에서 유발되는 것을 예측합니다. 이러한 효과의 힌트는 이미 지상 기반 관측소에서 볼 수 있었지만 Planck를 확인하려면 Planck가 필요합니다.
빅뱅에서 방출 된 방사선은 전자 레인지로 변할 때까지 수십억 년의 우주 확장에 의해 '스트레칭'됩니다. Planck는 지구에서 160 만 킬로미터 떨어진 중력으로 안정적인 지점에 주차 된이 전자 레인지를 연구 할 것입니다.이 전자 레인지는 중력파와 상호 작용할 것으로 예상되는이 전자 레인지-시공간 직물의 잔물결-특정 방향으로 진동하여 분극이라고 불리는 효과입니다. Planck의 21 개월간 임무 기간 동안 수집 된 편광 신호의 분석은 이론가들이 빅뱅과 빅뱅에서 일어난 일에 대한 경쟁 이론을 확인할 수있게 해줄 것입니다.
빅뱅 옵저버
아인슈타인의 중력 이론에 의해 예측되었지만 직접적으로 관찰되지 않은 중력파는 빅뱅과 이전에 사건에 대한 통찰력을 제공 할 수있는 특성과 함께 공간과 시간의 구조에서 기복이 있습니다. 지상 기반 중력파 탐지기는 이미 지어졌지만 이론은 빅뱅이 만든 파도는 NASA가“다가오는 수십 년”에 시간을 내기를 희망하는 빅뱅 옵저버 (BBO)와 같은 광대 한 우주 기반 관측소를 사용하여 만 감지 될 수 있다고 제안합니다.
BBO는 평형 삼각형으로 배열 된 3 개의 3 개의 위성 세트로 구성됩니다. 측면은 길이가 50,000km이며 각 세트는 태양 궤도에서 삼각형을 형성합니다. 우주 사건에 의해 생성 된 중력파는 태양계를 통과하여 시공간을 변경하여 위성 사이의 거리를 변경합니다. 위성 세트 사이를 통과하는 레이저 빔은 간섭의 영향을 통해 중력파를 감지하여 밝은 파를 서로 비교합니다. 미션 중에 수집 된 데이터는 빅뱅에 대한 설명이 가장 적합한 지 확인하기 위해 분석됩니다.
에 대한
우리는 순환 우주 이론을 진지하게 받아 들여야합니까?
예
미국 펜실베니아 주립 대학교 마틴 보조 알트 교수
“표준 빅뱅 시나리오의 문제점은 유한 한 과거에서 '시작'을 예측하는 것 같습니다. 그것은 아인슈타인의 이론에 대한 잘못된 해석으로, 실제로 소위 특이점으로 빅뱅에서 단지 분해되며 일어난 일에 대해 아무 말도하지 않습니다. 우리가 정말로 필요한 것은이 특이점이없는 이론이며, 가장 간단한 대안은 주기적 우주입니다.이 우주는 단순히 빅뱅의 방향을 뒤집습니다. “이 처리 시간을 가져오고 특이점 문제를 제거 할 수있는 양자 중력 효과가 있습니다. 그러나 그들은 양날의 검입니다. 왜냐하면 우리는 또한 빅뱅 이전의 일에 대한 확실성 상실과 같은 반 직관적 인 양자 효과로 끝나기 때문입니다. 빅뱅 이전의 우주를 이해하려면 대담하게 긴 외삽이 포함됩니다. 그리고 이론은 빅뱅 이전에 우주가 있다고 말하지만, 그 행동에 관한 가장 중요한 질문은 여전히 다루어야합니다.”
.이와 같이
아니요 미국 캘리포니아 대학교 안드레아스 알브레히트 교수
“LQG (Loop Quantum Gravity)를 기반으로 한 순환 우주와 모델의 주요 문제는 빅뱅 이전에 일어난 일을 이해하기 위해 사용해야하는 기본 방정식에 대한 지식이 부족하다는 것입니다. LQG가 이러한 질문을 해결하기 위해 매력적인 이론적 틀을 제공한다고 확신하는 사람은 많지 않습니다. “또한 나는 Steinhardt와 Turok의 원래 Ekpyrotic 개념에 대해 열정적이지 않습니다. 왜냐하면 충돌구가 우리가 실제로 관찰 한 것과 같은 우주를 생산할 수있는 다른 가능한 시작 조건을 허용하지 않기 때문입니다. 그들은 주기적 모델에서 이것을 해결하려고 시도했지만, 빅뱅 전에는 설명의 필수 부분을 시대에 넣었습니다. "그러나 이런 일을 시도하는 것은 우리가 배우는 방법이며, 새로운 이론적 통찰력과 좋은 관찰 테스트의 희망은 분명히이 분야에 대해 흥분하게됩니다."
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