CARE ESTE TEORIA UNIVERSULUI OSCILANT? - ŞTIINŢĂ - 2025

Teoria universului oscilant sau universul ciclic propune ca universul să se extindă și să se contracte la nesfârșit. Richard Tolman (1881-1948), matematician la Institutul de Tehnologie din California, a propus o teorie bazată matematic asupra universului pulsativ în jurul anului 1930.

Dar ideea nu era nouă pentru vremea lui Tolman, din moment ce scripturile vedice antice propuseseră deja ceva similar în jurul anului 1500 î.Hr., afirmând că întregul univers era conținut într-un ou cosmic numit Brahmanda.

Figura 1. Vederea universului profund din Hubble. În prezent universul se extinde, însă, în conformitate cu teoria universului oscilant, vine un moment în care se contractă. Sursa: Wikimedia Commons.

Datorită lui Edwin Hubble (1889-1953) se dovedește că universul se extinde în prezent, ceea ce, în conformitate cu majoritatea astronomilor, se accelerează în prezent.

Propunere de oscilare a teoriei universului

Ceea ce propune Tolman este că expansiunea universului are loc datorită impulsului inițial al Big Bang-ului și se va opri odată ce impulsul respectiv va înceta din cauza acțiunii gravitației.

Într-adevăr, cosmologul rus Alexander Friedmann (1888-1925) a introdus deja matematic în 1922 ideea unei densități critice a universului, sub care se extinde fără ca gravitatea să poată preveni, în timp ce deasupra acestuia, aceeași Gravitația împiedică expansiunea și provoacă contracția până la prăbușirea ei.

Ei bine, în teoria sa, Tolman prezice că densitatea universului va ajunge într-un punct în care expansiunea se oprește grație frânei gravitaționale și va începe faza de contracție, numită Big Crunch.

În această fază, galaxiile vor crește din ce în ce mai aproape pentru a forma o masă uriașă, incredibil de densă, provocând prăbușirea prevăzută.

Teoria postulează, de asemenea, că universul nu are un început și sfârșit specific, deoarece este construit și distrus alternativ în cicluri de milioane de ani.

Materia primordială

Majoritatea cosmologilor acceptă teoria Big Bang ca la originea universului, care s-a format prin marea explozie primordială, dintr-o formă specifică de materie și energie de o densitate inimaginabilă și o temperatură enormă.

Din acest mare atom inițial au apărut particulele elementare pe care le cunoaștem: protoni, electroni și neutroni, sub forma numită ylem, un cuvânt grecesc pe care înțeleptul Aristotel îl folosise pentru a se referi la substanța primordială, sursa întregii materii.

Ylem-ul s-a răcit treptat pe măsură ce s-a extins, devenind de fiecare dată mai puțin dens. Acest proces a lăsat o amprentă de radiație în univers, care a fost acum detectată: fundalul radiațiilor cu microunde.

Particulele elementare au început să se combine între ele și să formeze materia pe care o cunoaștem în câteva minute. Așadar, Ylem s-a transformat succesiv într-o substanță și alta. Ideea lui Ylem este tocmai ceea ce a dat naștere celei din universul pulsant.

Conform teoriei universului pulsativ, înainte de a ajunge la această fază expansivă în care ne aflăm acum, este posibil să existe un alt univers similar cu cel actual, care s-a contractat pentru a forma Ylem.

Sau poate al nostru este primul dintre universurile ciclice care vor avea loc în viitor.

Big Bang, Big Crunch și entropie

Potrivit lui Tolman, fiecare secvență de oscilație din univers începe cu un Big Bang, în care Ylem dă naștere la toată materia despre care știm și se încheie cu Big Crunch, colapsul în care universul se prăbușește.

În perioada de timp între una și cealaltă, universul se extinde până când gravitația o oprește.

Cu toate acestea, după cum însuși Tolman și-a dat seama, problema constă în a doua lege a termodinamicii, care afirmă că entropia - gradul de tulburare - al unui sistem nu scade niciodată.

Prin urmare, fiecare ciclu ar trebui să fie mai lung decât precedentul, dacă universul ar fi capabil să păstreze o amintire a entropiei sale anterioare. Prin creșterea lungimii fiecărui ciclu, va veni un punct în care universul ar tinde să se extindă la nesfârșit.

O altă consecință este că, potrivit acestui model, universul este finit și, la un moment dat, în trecut, trebuie să fi avut o origine.

Pentru a remedia problema, Tolman a susținut că, prin includerea termodinamicii relativiste, astfel de restricții vor dispărea, permițând o serie nedeterminată de contracții și expansiuni ale universului.

Evoluția universului

Figura 2. Parametrul densității determină trei geometrii posibile ale universului. Sursa: NASA prin Wikimedia Commons.

Cosmologul rus Alexander Friedmann, care era și un mare matematician, a descoperit trei soluții la ecuațiile lui Einstein. Acestea sunt 10 ecuații care fac parte din teoria relativității și care descriu modul în care curbele spațetime se datorează prezenței materiei și gravitației.

Cele trei soluții ale lui Friedmann conduc la trei modele ale universului: unul închis, unul deschis și al treilea apartament. Posibilitățile oferite de aceste trei soluții sunt:

-Un univers în expansiune poate înceta să se extindă și să se contracte din nou.

-Universul în expansiune poate ajunge la o stare de echilibru.

-Expansiunea poate continua până la infinit.

The Big Rip

Rata de expansiune a universului și cantitatea de materie prezentă în el sunt cheile recunoașterii soluției corecte dintre cele trei menționate.

Friedmann a estimat că densitatea critică la care se face referire la început este mai mare sau minus 6 atomi de hidrogen pe metru cub. Nu uitați că hidrogenul și heliul sunt principalele produse ale ylemului după Big Bang și cele mai abundente elemente din univers.

Până acum, oamenii de știință sunt de acord că densitatea universului actual este foarte scăzută, în așa fel încât cu el nu este posibilă generarea unei forțe de gravitație pentru a încetini expansiunea.

Așadar, universul nostru ar fi un univers deschis, care s-ar putea încheia în Marea Lacrime sau Big Rip, unde materia este separată în particule subatomice care nu revin niciodată. Acesta ar fi sfârșitul universului pe care îl cunoaștem.

Materia întunecată este cheia

Dar trebuie să ții cont de existența materiei întunecate. Materia întunecată nu poate fi văzută sau detectată direct, cel puțin deocamdată. Dar efectele sale gravitaționale o fac, deoarece prezența sa ar explica modificările gravitaționale din multe stele și sisteme.

Deoarece se crede că materia întunecată ocupă până la 90% din univers, este posibil ca universul nostru să fie închis. În acest caz, gravitația ar fi în măsură să compenseze expansiunea, aducând-o la Big Crunch, așa cum s-a descris anterior.

În orice caz, este o idee fascinantă, care are încă mult spațiu pentru speculații. În viitor este posibil ca adevărata natură a materiei întunecate, dacă există, să fie dezvăluită.

Există deja experimente în acest sens în laboratoarele Stației Spațiale Internaționale. Între timp, pe teren, se fac și experimente pentru obținerea materiei întunecate din materia normală. Descoperirile care vor rezulta vor fi cheie pentru înțelegerea adevăratei naturi a universului.

Referințe

1. Kragh, H. Modele ciclice ale universului relativist. Recuperat de la: arxiv.org.
2. Pérez, I. Originea și sfârșitul Universului. Recuperat de la: revistaesfinge.com.
3. SC633. Origini ale Universului. Recuperat de la: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Teoria universului oscilant. Recuperat: universetoday.com.
5. Wikipedia. Modelul ciclic. Recuperat de la: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Forma Universului. Recuperat de la: en.wikipedia.org.