10 alternatieven voor de conventionele oerknaltheorie

Terry Pratchett beschreef de conventionele kijk op de schepping van het universum als volgt: "In het begin was er niets dat explodeerde." De huidige heersende stromingsvisie op kosmologie is van een uitdijend universum dat is ontstaan ​​uit de oerknal, die goed wordt ondersteund door bewijs in de vorm van kosmische achtergrondstraling en de verschuiving van licht op afstand naar het rode uiteinde van het spectrum, wat suggereert dat het universum gestaag uitbreidt.

Niet iedereen is echter overtuigd. In de loop van de jaren zijn verschillende alternatieve en uiteenlopende opvattingen over kosmologie gepresenteerd. Sommige zijn interessante speculaties die helaas niet controleerbaar zijn met onze huidige bewijzen of technologie. Anderen zijn misleidde fantasievluchten, rebellerend tegen de onuitstaanbare manier waarop het universum menselijke opvattingen van gezond verstand lijkt te trotseren.

10 Steady State

Volgens een recentelijk hersteld manuscript van Albert Einstein, geloofde de grote wetenschapper de Britse astrofysicus Fred Hoyle's theorie dat de ruimte eindeloos kon blijven uitbreiden met behoud van een consistente dichtheid als nieuwe materie constant werd geïntroduceerd door spontane generatie. Al tientallen jaren beschouwen velen Hoyle als een zwengel, maar het document suggereert dat Einstein de ideeën in elk geval serieus heeft overwogen.

De steady-state-theorie werd in 1948 voorgesteld door Hermann Bondi, Thomas Gold en Fred Hoyle. Het was afgeleid van het perfecte kosmologische principe, dat stelt dat het universum op elk moment in essentie hetzelfde is (in een macroscopische betekenis) van elke locatie erin. Dit was filosofisch aantrekkelijk, omdat het suggereerde dat het universum geen begin of einde heeft. De theorie werd in de jaren vijftig en zestig in de volksmond door velen geaccepteerd. Toen we geconfronteerd werden met bewijzen dat het universum uitdijde, stelden voorstanders voor dat er nieuwe materie was die spontaan met een constante maar zeer kleine snelheid werd gecreëerd - een paar atomen per kubieke mijl per jaar.

De observatie van quasars in verre (en daardoor ouder, vanuit ons oogpunt) sterrenstelsels die niet bestonden in onze sterrenregio, temperde het enthousiasme voor de theorie en het werd uiteindelijk ontmaskerd toen wetenschappers hoorden van kosmische achtergrondstraling. Hoewel Hoyle zijn favoriete theorie propageerde, deed hij een reeks onderzoeken waaruit bleek hoe atomen zwaarder dan helium in het universum waren verschenen. (Ze werden gemaakt door de hoge temperatuur en druk van de eerste sterren die hun levenscyclus ondergingen.) Hij was ook ironisch genoeg degene die de term 'oerknal' bedacht.

9 Moe licht

Edwin Hubble merkte op dat golflengten van licht van verre melkwegstelsels verschoven naar het rode einde van het spectrum in vergelijking met licht uitgezonden door nabije sterrenlichamen, wat suggereert dat de fotonen op de een of andere manier energie hadden verloren. Deze "roodverschuiving" wordt meestal uitgelegd in de context van een post-big bang-expansie als een functie van het Doppler-effect. Voorstanders van steady-state-modellen van het universum suggereerden in plaats daarvan dat fotonen van het licht geleidelijk aan energie verloren, terwijl ze door de ruimte reisden, en naar de langere golflengte, minder energetisch rood eind van het spectrum gingen. Deze theorie werd voor het eerst voorgesteld door Fritz Zwicky in 1929.

Er zijn verschillende problemen met vermoeid licht. Ten eerste is er geen manier om de energie van een foton te veranderen zonder ook zijn momentum te veranderen, wat zou resulteren in een vervagingseffect dat we niet waarnemen. Ten tweede verklaart het niet de waargenomen patronen van lichtemissie van supernovae, die in plaats daarvan nauwer overeenkomen met de modellen voor een zich uitbreidend universum met speciale relativiteit die tijddilatatie veroorzaakt. Ten slotte zijn de meeste modellen voor de vermoeide lichttheorie gebaseerd op een niet-expanderend universum, maar dat zou leiden tot een achtergrondstralingsspectrum dat niet overeenkomt met onze waarnemingen. Door de aantallen, als de vermoeide lichthypothese correct was, zou al onze waargenomen kosmische achtergrondstraling moeten komen van bronnen die dichter bij ons staan ​​dan de Andromeda Galaxy M31 (ons dichtstbijzijnde buurmelkwegstelsel), en alles daarbuiten zou onzichtbaar zijn voor ons.

8 Eeuwige inflatie

De meeste moderne modellen van het vroege heelal poneren een korte periode van exponentiële groei (bekend als inflatie) veroorzaakt door vacuümenergie, waarbij naburige deeltjes zich snel door grote gebieden in de ruimte gescheiden voelden. Na deze opblazing verviel de vacuümenergie in een hete plasmasoep die uiteindelijk atomen, moleculen, enzovoort vormde. In de eeuwige inflatietheorie is dit proces van inflatie nooit geëindigd. In plaats daarvan zouden bellen in de ruimte gestopt zijn met opblazen en een lage energietoestand ingaan en zich vervolgens uitbreiden naar het opblazende binnenland. Deze bellen zouden als stoombelletjes in een kokende pot met water zijn geweest, behalve in deze analogie wordt de pot altijd groter.

In deze theorie is ons universum één bubbel onder velen in een multiversum gekenmerkt door voortdurende inflatie. Een aspect van deze theorie dat toetsbaar kan zijn, is het idee dat twee universums die dicht genoeg bij elkaar liggen om elkaar te ontmoeten verstoringen zouden veroorzaken in de ruimte-tijd van elk universum. De beste ondersteuning voor deze theorie zou het bewijs zijn van een dergelijke verstoring in kosmische achtergrondstraling.

Het eerste inflatoire model werd voorgesteld door de Sovjetwetenschapper Alexei Starobinks, maar werd in het Westen beroemd gemaakt door fysicus Alan Guth, die ervan overtuigd was dat het vroege universum onderkoeld zou zijn geweest om exponentiële groei mogelijk te maken vóór de oerknal. Andrei Linde nam deze theorieën en ontwikkelde ze in zijn "eeuwige chaotische expansie" -theorie, die suggereerde dat uitbreiding in plaats van een big bang te vereisen, gegeven de juiste potentiële energie, kan plaatsvinden vanaf elk punt in de scalaire ruimte en constant in het multiversum gebeurde.

Volgens Linde: "In plaats van een universum met een enkele natuurkundige wet voorspelt de eeuwige chaotische inflatie een zichzelf reproducerend, eeuwig bestaand multiversum waar alle mogelijkheden kunnen worden gerealiseerd."

7 4-D Mirage met zwarte gaten

Het standaardmodel voor de oerknal beweert dat het universum is ontploft uit een oneindig dichte singulariteit, maar dat maakt het moeilijk uit te leggen waarom het een bijna uniforme temperatuur heeft, gegeven de korte tijd (kosmisch gesproken) die is verstreken sinds die gewelddadige gebeurtenis. Sommigen geloven dat dit kan worden verklaard door een onbekende vorm van energie die het universum sneller deed uitzetten dan de snelheid van het licht. Een team van fysici van het Perimeter Institute for Theoretical Physics stelde voor dat het universum in feite een driedimensionale luchtspiegeling zou kunnen zijn die wordt gegenereerd aan de hand van de gebeurtenishorizon van een vierdimensionale ster die ineenstort in een zwart gat.

Niayesh Afshordi en zijn collega's keken naar het 2000-voorstel van een team van de Ludwig Maximilians Universiteit in München, waarin stond dat ons universum slechts één membraan was dat bestaat in een 'bulkuniversum' met vier dimensies. Ze beseften dat als dit bulk-universum ook 4-D-sterren bevat, ze zich op dezelfde manier kunnen gedragen als hun 3D-tegenhangers in ons universum - exploderend in supernova's en in zwarte gaten instorten.

Driedimensionale zwarte gaten zijn omgeven door een bolvormig oppervlak dat een gebeurtenishorizon wordt genoemd. Hoewel het oppervlak van het event horizon-oppervlak van een 3D-zwart gat tweedimensionaal is, zou de vorm van een gebeurtenis horizon van een 4-D zwart gat driedimensionaal zijn - een hypersfeer. Toen het team van Afshordi de sterfdag van een 4-D-ster modelleerde, ontdekten ze dat het uitgeworpen materiaal een driedimensionaal kanaal (membraan) rond de gebeurtenishorizon vormde en langzaam uitbreidde. Ze stelden toen dat ons universum in feite slechts de fata morgana zou kunnen zijn die gevormd was uit het wrak van de buitenste lagen van een vierdimensionale instortende ster.

Aangezien het 4-D bulkuniversum veel ouder kan zijn, of zelfs oneindig oud, verklaart dit de uniforme temperatuur die we waarnemen in ons universum, hoewel sommige recente gegevens suggereren dat er mogelijk verschillen zijn die beter passen in het conventionele model.

6 Spiegel Universe

Een knullig probleem voor de natuurkunde is dat bijna alle geaccepteerde modellen, waaronder gravitatie, elektrodynamica en relativiteit, even goed werken bij het beschrijven van het universum, ongeacht of de tijd vooruit of achteruit gaat. In de echte wereld weten we dat tijd slechts in één richting gaat, en de standaard verklaring hiervoor is dat onze perceptie van tijd slechts een product is van entropie, waarin orde oplost in wanorde. Het probleem met deze theorie is dat het suggereert dat ons universum begon in een hoge staat van orde en een lage staat van entropie. Veel wetenschappers zijn ontevreden over het idee van een vroeg universum met lage entropie dat de richting van de tijd bepaalt.

Julian Barbour van de Universiteit van Oxford, Tim Koslowski van de Universiteit van New Brunswick en Flavio Mercati van het Perimeter Institute for Theoretical Physics hebben een theorie ontwikkeld die suggereert dat de zwaartekracht de richting van de tijd naar voren liet stromen. Ze bestudeerden een computersimulatie van 1000 puntachtige deeltjes die op elkaar inwerken, beïnvloed door Newtoniaanse zwaartekracht. Ze ontdekten dat de deeltjes, ongeacht hun grootte of hoeveelheid, uiteindelijk zouden veranderen in een lage complexiteit van minimale grootte en maximale dichtheid. Vervolgens zou het systeem van deeltjes in beide richtingen uitzetten, twee symmetrische en tegenovergestelde "pijlen van de tijd" creëren en meer geordende en complexe structuren op twee paden creëren.

Dit zou suggereren dat de oerknal de creatie veroorzaakte van niet één maar twee universums, waarvan elk tijd loopt in de tegenovergestelde richting van de ander. Volgens Barbour:

Deze twee-futures-situatie zou een enkel, chaotisch verleden in beide richtingen vertonen, wat betekent dat er in essentie twee universums zouden zijn, één aan elke kant van deze centrale staat. Als ze gecompliceerd genoeg waren, konden beide partijen waarnemers vasthouden die de tijd zagen om in tegengestelde richting te gaan. Elke intelligente wezens daar zouden hun pijl van de tijd definiëren als zich van deze centrale toestand verwijderen. Ze zouden denken dat we nu in hun diepste verleden leven.

5 Conforme cyclische kosmologie

Sir Roger Penrose, een natuurkundige van de universiteit van Oxford, is van mening dat de oerknal niet het begin van het universum was, maar slechts een overgang omdat deze cycli van expansie en samentrekking doormaakt. Penrose suggereerde dat de geometrie van de ruimte in de loop van de tijd verandert en verwarder wordt, zoals beschreven door een wiskundig object genaamd de Weyl-kromtetensor, dat begint bij nul en in de loop van de tijd groter wordt. Hij gelooft dat zwarte gaten handelen om entropie in het universum te verminderen en dat als het universum het einde van zijn expansie bereikt, zwarte gaten de resterende materie en energie en uiteindelijk elkaar opeten. Naarmate materie vervalt en de zwarte gaten hun energie verliezen door Hawking-straling, wordt de ruimte uniform en gevuld met nutteloze energie.

Dit introduceert een concept met de naam conformal-invariantie, een symmetrie van geometrieën met verschillende schalen maar dezelfde vorm. Aangezien het universum zich niet langer ogenschijnlijk zou identificeren aan de omstandigheden aan het begin, stelt Penrose dat een conforme transformatie de geometrie van de ruimte zou doen verdwijnen en de gedegradeerde deeltjes terugkeren naar een toestand met nul entropie. Het universum stort dan in zichzelf in, klaar om een ​​nieuwe oerknal te activeren. Dit zou betekenen dat het universum wordt gekenmerkt door een zich herhalend proces van uitzetting en samentrekking, dat Penrose verdeelt in perioden die 'aeonen' worden genoemd.

Penrose en zijn partner, Vahe Gurzadyan van het Yerevan Physics Institute in Armenië, verzamelden NASA-satellietgegevens over kosmische achtergrondstraling en beweerden 12 duidelijke concentrische ringen in de gegevens te hebben gevonden, waarvan zij geloven dat ze zwaartekrachtgolven hebben veroorzaakt door superzware zwarte gaten botsen aan het einde van de vorige eeuw. Dit is het belangrijkste bewijs voor de theorie van conforme cyclische kosmologie.

4 Koud Big Bang en aanbestedende universum

Het standaardmodel van de oerknal poneert dat, nadat alle materie uit een singulariteit is geëxplodeerd, het in een heet en dicht universum uiteenspatte en vervolgens miljarden jaren langzaam begon uit te breiden. De singulariteit levert een aantal problemen op als het probeert in te passen in de theorie van de algemene relativiteit en kwantummechanica, dus kosmoloog Christoff Wetterich van de Universiteit van Heidelberg argumenteert dat het universum misschien begonnen is als een koude en grotendeels lege plaats die alleen maar actiever is geworden omdat het is aan het inkrimpen, in plaats van uit te breiden zoals in het standaardmodel.

In dit model kan de roodverschuiving waargenomen door astronomen worden veroorzaakt door een toename van de massa van het universum naarmate het samentrekt. Licht dat wordt uitgestraald door atomen wordt bepaald door de massa deeltjes, waarbij meer energie verschijnt als licht dat in de richting van het blauwe spectrum beweegt en minder energie naar het licht in het rode spectrum beweegt.

Het belangrijkste probleem met de theorie van Wetterich is dat het onmogelijk is om te bewijzen door middel van metingen, omdat we alleen de verhouding van verschillende massa's kunnen vergelijken, niet de massa's zelf. Een natuurkundige klaagde dat het model is als argument dat in plaats van het universum uit te breiden, de liniaal waarmee we het meten, kleiner wordt. Wetterich heeft gezegd dat hij zijn theorie niet beschouwt als een vervanging voor de oerknal; hij merkt alleen op dat het net zo consistent is met alle bekende waarnemingen van het universum en misschien een meer 'natuurlijke' verklaring is.

3 Living Universe

Jim Carter is een amateurwetenschapper die een persoonlijke theorie over het universum ontwikkelde op basis van eeuwige hiërarchieën van 'circlons', die hypothetische cirkelvormige mechanische objecten zijn. Hij gelooft dat de hele geschiedenis van het universum kan worden verklaard als generaties circlons die ontstaan ​​door voortplantings- en fissieactiviteiten. Hij bedacht het concept nadat hij in de jaren '70 een perfecte bellenbelletje zag opduiken uit zijn ademhalingsapparaat terwijl hij in de jaren zeventig op zee aan het duiken was. Hij verfijnde zijn theorieën met experimenten met gecontroleerde rookringen gemaakt met vuilnisbakken en rubberplaten, waarvan hij gelooft dat het fysieke manifestaties zijn van een proces dat circlon-synchroniciteit wordt genoemd.

Carter gelooft dat circlon-synchroniciteit een betere verklaring vormt voor de schepping van het universum dan de oerknaltheorie. Zijn theorie van het levende universum stelt dat ten minste één waterstofatoom altijd al heeft bestaan. In het begin dreef een enkel atoom van anti-waterstof in een driedimensionale leegte. Het deeltje had dezelfde massa als ons hele huidige universum en bestond uit een positief geladen proton en een negatief geladen antiproton. Het universum was in volledige, perfecte dualiteit, maar de negatieve antiproton expandeerde iets sneller dan het positieve proton waardoor het relatieve massa verloor. Ze groeiden toen dichter bij elkaar tot het negatieve deeltje het positieve absorbeerde en ze vormden de antineutron.

De antineutron was ook ongebalanceerd in de massa, maar verplaatste zich uiteindelijk naar een evenwicht dat ertoe zou leiden dat het in twee nieuwe deeltjes-antideeltje-neutronen zou opsplitsen. Dit proces veroorzaakte een exponentieel toenemend aantal neutronen, waarvan sommige niet splitsten maar zichzelf vernietigden in fotonen, die de basis van kosmische straling werden. Uiteindelijk werd het universum een ​​massa van stabiele neutronen, die een tijdje vóór het verval leefden en elektronen toestonden om voor de eerste keer te koppelen met protonen, waarbij de eerste waterstofatomen werden gevormd en uiteindelijk het universum vult met elektronen en protonen die heftig interacteren om de elementen te vormen . Na een periode die 'Het tijdperk van het grote bevroren vuur' wordt genoemd, hebben we de vorming van sterren, planeten en bewustzijn gekregen.

De meeste natuurkundigen beschouwen de ideeën van Carter als misleide speculaties die niet stroken met de strengheid van empirisch onderzoek. Inderdaad, Carter's experimenten met rookringen werden 13 jaar geleden gebruikt als bewijs voor de inmiddels in diskrediet geraakte ethertheorie.

2 Plasma Universe

Terwijl standaardkosmologie de zwaartekracht als de belangrijkste leidende kracht beschouwt, plaatst plasmakosmologie of de elektrische universumtheorie in plaats daarvan een veel grotere nadruk op elektromagnetisme. Een van de vroegste voorstanders van deze theorie was de Russische psychiater Immanuel Velikovsky, die in 1946 een document schreef met de titel 'Cosmos Without Gravitation', waarin werd beweerd dat zwaartekracht een elektromagnetisch fenomeen is dat voortkomt uit de interactie tussen atoomladingen, vrije ladingen en de magnetische velden van zonnen en planeten. Deze theorieën werden in de jaren zeventig verder ontwikkeld door Ralph Juergens, die voerde dat sterren werden aangedreven door elektrische in plaats van door thermonucleaire processen.

Er zijn verschillende iteraties van de theorie, maar sommige elementen zijn over het algemeen hetzelfde. Plasma universum theorieën beweren dat de zon en de sterren elektrisch worden aangedreven door driftstromen, dat sommige planetaire oppervlakkenmerken worden veroorzaakt door "super-bliksem," en dat komeetstaarten, Martiaanse stofduivels en de vorming van sterrenstelsels allemaal elektrische processen zijn. De theorieën beweren dat diepe ruimte doordrongen is van reusachtige filamenten van elektronen en ionen, die door elektromagnetische krachten in de ruimte draaien en fysieke materie zoals sterrenstelsels creëren.Plasma-kosmologen gaan ervan uit dat het universum oneindig is in zowel grootte als leeftijd, wat zijn bruikbaarheid voor creationisten heeft beperkt, ondanks het verzet tegen oerknalkosmologie.

Een van de meest invloedrijke boeken over dit onderwerp is The Big Bang Never Happened, geschreven door Eric J. Lerner in 1991. Hij beweert dat de oerknaltheorie de dichtheid van lichte elementen zoals deuterium, lithium-7 en helium-4 verkeerd voorspelt, dat de holtes tussen sterrenstelsels te groot zijn om met een post te worden uitgelegd -groot knal-tijdkader en dat de oppervlakteruwheid van verre sterrenstelsels als constant is waargenomen, terwijl in een uitdijend universum de helderheid zou moeten afnemen met afstand als gevolg van roodverschuiving. Hij beweert ook dat de oerknaltheorie te veel hypothesen vereist (inflatie, donkere materie en donkere energie) en in strijd is met de wet van behoud van energie, omdat het universum uit het niets tevoorschijn komt.

Daarentegen stelt hij dat de plasmatheorie correct de overvloed aan lichtelementen voorspelt, de macroscopische structuur van het universum en de absorptie van radiogolven die de oorzaak zijn van kosmische achtergrondstraling. Veel kosmologen beweren dat de kritiek van Lerner op de oerknalkosmologie is gebaseerd op noties waarvan bekend was dat ze onjuist waren toen hij het boek schreef, en zijn verklaringen van waarnemingen die de oerknal van de oerknal ondersteunen, veroorzaken meer problemen dan ze kunnen oplossen.

1 Bindu-Vipshot

We hebben tot nu toe religieuze of mythologische scheppingsverhalen voor de oorsprong van het universum vermeden, maar we kunnen een uitzondering maken voor hindoeïstische scheppingsverhalen, die verzoend kunnen worden met wetenschappelijke theorieën met een gemak dat aan de meeste andere religieuze kosmologieën ontsnapt. Carl Sagan zei ooit: "Het is de enige religie waarin de tijdschalen overeenkomen met die van de moderne wetenschappelijke kosmologie. Zijn cycli lopen van onze gewone dag en nacht naar een dag en nacht van Brahma, 8.64 miljard jaar lang. Langer dan de leeftijd van de aarde of de zon en ongeveer de helft van de tijd sinds de oerknal. "

Het dichtstbijzijnde traditionele concept van de oerknaltheorie van het universum is te vinden in het hindoe-concept van bindu-vipshot, wat "puntexplosie" betekent in het Sanskriet. De Vedische hymnen van het oude India vonden dat het bindu-vipshot produceerde de geluidsgolven van de lettergreep "om", wat staat voor Brahman, de Ultieme Werkelijkheid of Godheid. Het woord "Brahman" komt van de wortel van het Sanskriet brh, wat 'groot worden' betekent, wat een link heeft naar de oerknal, zoals ze doen met de schrifttitel Shabda Brahman, die gelinkt kan zijn aan sphotaof "explosie". Het oergeluid "om" is geïnterpreteerd als de vibratie van de oerknal die door astronomen wordt gedetecteerd in de vorm van achtergrondkosmische straling.

De Upanishads verklaren de oerknal als de oerknal (Brahman) die er velen van wilde worden, wat hij met een uitdrukking van wil door de oerknal bereikte. Creatie wordt af en toe afgebeeld als lilaof 'goddelijk spel', met de implicatie dat het universum werd gemaakt als onderdeel van een spel, en het lanceren van de oerknal maakte daar deel van uit. Geen spel is leuk als de alwetende speler precies weet hoe het gaat.