- ประวัติและหลักการของทฤษฎี Big Crunch
- รูปทรงเรขาคณิตที่เป็นไปได้สำหรับจักรวาล
- ข้อเท็จจริงในความโปรดปราน
- ทฤษฎีจักรวาลสั่น
- ทฤษฎีทางเลือกสำหรับจุดจบของจักรวาล
- ข้อมูลเทียบกับ
- นักวิทยาศาสตร์สนับสนุน Big Crunch
- อ้างอิง
ใหญ่เสียงดัง, บิ๊กขบเคี้ยวหรือบิ๊ก Implosion ทฤษฎีแนะว่าจักรวาลจะได้สัญญาใหม่ในรูปแบบความแปลกประหลาดมากในพื้นที่เวลา มันจึงเป็นการพลิกกลับของบิ๊กแบง
หากเอกภพมีจุดเริ่มต้นในการขยายตัวอย่างรุนแรงของเอกฐานซึ่งเวลาอวกาศทั้งหมดมีความเข้มข้นจุดจบของมันก็คือกระบวนการย้อนกลับอย่างแม่นยำ ความคิดนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่าแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นสถาปนิกผู้ยิ่งใหญ่ของสสารจะสามารถทำให้เกิดการล่มสลายได้หรือไม่
รูปที่ 1. แอนิเมชั่นนี้แสดงสิ่งที่จะเกิดขึ้นในช่วง Big Crunch: กาแลคซีเข้าใกล้กันจนก่อตัวเป็นเอกฐานในอวกาศเล็ก ๆ ที่มา: Wikimedia Commons
The Big Crunch พูดถึงจุดจบของจักรวาลว่าจะเป็นอย่างไรหากแรงโน้มถ่วงมีชัย ไม่ใช่ทฤษฎีเกี่ยวกับต้นกำเนิดของมันแม้ว่าจะมีอีกเรื่องหนึ่งคือเอกภพที่กำลังสั่นซึ่งรวม Big Crunch กับ Big Bang เพื่อสร้างภาพของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดในวัฏจักรของการขยายตัวและการหดตัวคงที่
แม้ว่าจักรวาลจะขยายตัวในขณะนี้และมีหลักฐานมากมายที่สนับสนุนสิ่งนี้ แต่ Big Crunch ชี้ให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงในบางจุดจะมีพลังมากพอที่จะหยุดการขยายตัวนี้ได้
และไม่เพียง แต่หยุดมันเท่านั้น แต่ยังย้อนกลับไปยังจุดที่ทำให้เกิดการหดตัวต่อเนื่องทำให้ดวงดาวและกาแลคซีเข้ามาใกล้มากขึ้น แต่คงไม่ใช่ทั้งหมดโดยการทำสัญญาจักรวาลจะร้อนขึ้นเรื่อย ๆ ในระดับที่ไม่สามารถจินตนาการได้ทำให้ดาวเคราะห์ไม่เอื้ออำนวยต่อสิ่งมีชีวิต
การบีบอัดจะดำเนินต่อไปจนถึงอวกาศและทุกสิ่งในนั้นจะลดลงเป็นเอกฐานซึ่งในที่สุดจักรวาลใหม่ก็สามารถถือกำเนิดได้ หรืออาจจะไม่เพราะในขณะนี้ไม่มีทางรู้
ประวัติและหลักการของทฤษฎี Big Crunch
แม้ว่าในตอนนี้หลักฐานที่แสดงว่าเอกภพกำลังขยายตัวนั้นไม่มีข้อกังขา แต่แรงโน้มถ่วงก็ไม่เคยหยุดอยู่ที่นั่นสามารถที่จะกลายเป็นพลังที่โดดเด่นได้ตลอดเวลาและทำให้ดาวเคราะห์ดวงดาวและกาแลคซีเข้ามาใกล้กันมากขึ้น
นักวิทยาศาสตร์เสนอว่าการขยายตัวในปัจจุบันเกิดจากพลังงานมืดซึ่งเป็นสนามที่เติมเต็มพื้นที่ทั้งหมด แต่ไม่ทราบธรรมชาติที่แท้จริงแม้ว่ามันจะถูกสร้างขึ้นโดยอวกาศเองและจะเพิ่มขึ้นเมื่อมันเติบโตขึ้น
และยิ่งจักรวาลขยายตัวมากเท่าไหร่ก็ยิ่งมีการสร้างพื้นที่มากขึ้นและด้วยพลังแห่งความมืดที่มีแรงกดดันด้านลบมากขึ้นทำให้เกิดสถานการณ์ของการขยายตัวอย่างไม่ จำกัด และรวดเร็วขึ้นเรื่อย ๆ
อย่างไรก็ตามหากคุณเริ่มต้นจากจักรวาลที่ปิดสนิทการขยายตัวจะไม่สามารถดำเนินต่อไปได้ตลอดไปและพลังแห่งความมืดจะต้องอ่อนกำลังลงแม้ว่าจะไม่รู้ว่าจะเริ่มเกิดขึ้นเมื่อใดก็ตาม บางคนเชื่อว่ามันได้เริ่มขึ้นแล้วแม้ว่าเอกภพดูเหมือนจะเพิ่มอัตราการขยายตัวมากขึ้น
การลดลงนี้จะทำให้แรงโน้มถ่วงมีบทบาทเหนือกว่าทำให้ความหนาแน่นของเอกภพเพิ่มขึ้นอีกครั้ง ความหนาแน่นอย่างน้อย 3 อะตอม / ลูกบาศก์เมตรถือว่าจำเป็นสำหรับสิ่งนี้
ด้วยวิธีนี้กาแลคซีจะเข้าใกล้มากขึ้นเรื่อย ๆ โดยมาถึงในช่วงเวลาที่พวกมันทั้งหมดก่อตัวเป็นกาแลคซีขนาดมหึมาซึ่งจะรวมตัวกันเพื่อก่อให้เกิดหลุมดำที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งเป็นเอกฐานของขนาดที่เล็กอย่างไม่น่าเชื่อ
รูปที่ 2 กาแลคซีที่ถดถอยที่เป็นไปได้เป็นสาเหตุของการคาดเดาทางจักรวาลวิทยา ที่มา: Wikimedia Commons
มันเป็นบิ๊กแบงชนิดหนึ่งในทางกลับกันแม้ว่าลักษณะของจักรวาลใหม่ที่ร้อนแรงนี้จะแตกต่างกันมากเนื่องจากความหนาแน่นจะไม่สม่ำเสมออีกต่อไป
รูปทรงเรขาคณิตที่เป็นไปได้สำหรับจักรวาล
ตามเกณฑ์ของจักรวาลถ้าความหนาแน่นของเอกภพเป็นเนื้อเดียวกันความโค้งของมันจะถูกกำหนดโดยความหนาแน่นเฉลี่ยกล่าวว่าความโค้งคงที่ ตัวบ่งชี้คือพารามิเตอร์ความโค้งΩo:
Ωo = ความหนาแน่นเฉลี่ยของจักรวาล / ความหนาแน่นของพลังงานวิกฤต
ในกรณีที่ความหนาแน่นของพลังงานวิกฤตเป็นของเอกภพแบนไม่มีความโค้ง มีความเป็นไปได้สามประการสำหรับพารามิเตอร์นี้: Ωo = 1 มากกว่า 1 หรือน้อยกว่า 1 เมื่อΩo> 1 เรามีจักรวาลทรงกลมหรือปิดซึ่ง Big Crunch เป็นความเป็นไปได้ที่แท้จริง
การวัดในปัจจุบันชี้ไปที่เอกภพเรขาคณิตระนาบดังนั้นสมมติฐาน Big Crunch จึงไม่ได้รับการสนับสนุนจากคนส่วนใหญ่ในชุมชนวิทยาศาสตร์ยกเว้นนักจักรวาลวิทยาบางคนดังที่เราจะได้เห็นในไม่ช้า
รูปที่ 3 ภาพของรูปทรงเรขาคณิตที่เป็นไปได้ทั้งสามของจักรวาล Big Crunch เป็นไปได้ในจักรวาลทรงกลมซึ่ง จำกัด และปิด ที่มา: Wikimedia Commons
ข้อเท็จจริงในความโปรดปราน
สมมติฐาน Big Crunch มาจากนักวิทยาศาสตร์หลายคนที่ไม่ยอมรับความคิดของจักรวาลที่ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ยอมรับว่า Big Crunch เป็นไปได้จริงจักรวาลจะมีจุดเริ่มต้นและจุดจบซึ่งสามารถสร้างความมั่นใจให้กับหลาย ๆ คนได้
ในทางกลับกันสำหรับนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ Big Crunch ได้รับการยอมรับเมื่อมันเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรของการขยายและการหดตัวที่ไม่มีที่สิ้นสุดที่เสนอในทฤษฎีของการสั่นของจักรวาลเพราะสิ่งนี้จะหลีกเลี่ยงการคิดอย่างแม่นยำเกี่ยวกับจุดเริ่มต้นของจักรวาลเช่นนี้และการคาดเดาว่าจะรบกวนเพียงใด เกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ก่อนหน้านั้น
ด้วยเหตุผลเหล่านี้นักวิจัยจำนวนมากยังคงทำงานเพื่อสร้างแบบจำลองใหม่ของจักรวาล มีผู้เสนอการปรับเปลี่ยนค่าคงที่จักรวาลซึ่งเป็นค่าคงที่ที่อัลเบิร์ตไอน์สไตน์เสนอเพื่อให้คำตอบของสมการสนามของเขาจะนำไปสู่เอกภพที่มั่นคง
ตามข้อมูลล่าสุดดาราศาสตร์ดาราศาสตร์คงชี้แนะด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ตัวอักษรกรีกแลมบ์ดา, มีค่า: Λ = 10 -46กม. -2
นักจักรวาลวิทยาบางคนอ้างว่าค่าคงที่ที่ต่ำกว่านี้ซึ่งมีค่าน้อยอยู่แล้วย่อมนำไปสู่เอกภพที่ จำกัด ซึ่งการหดตัวของอวกาศเป็นไปได้ ด้วยวิธีนี้ Big Crunch จะเป็นจุดจบของจักรวาล
ทฤษฎีจักรวาลสั่น
หรือที่เรียกว่าทฤษฎีจักรวาลที่เร้าใจหรือ Big Bounce มีหลายจุดที่เหมือนกันกับ Big Crunch
ได้รับการเสนอโดยนักคณิตศาสตร์ Richard Tolman (1881-1948) ซึ่งตั้งสมมติฐานว่าเอกภพขยายตัวเนื่องจากแรงกระตุ้นจากบิ๊กแบง แต่แล้วการขยายตัวจะหยุดลงเมื่อแรงโน้มถ่วงกลายเป็นแรงที่โดดเด่น
สิ่งนี้เกิดขึ้นเป็นระยะ ๆ ดังนั้นจักรวาลจึงไม่มีและไม่เคยมีจุดเริ่มต้นหรือจุดจบ
ทฤษฎีทางเลือกสำหรับจุดจบของจักรวาล
นอกเหนือจาก Big Crunch และทฤษฎีจักรวาลที่กำลังสั่นแล้วนักจักรวาลวิทยาหลายคนยังอ้างว่าเอกภพค่อนข้างจะจบลงด้วย Big Rip นั่นอาจเป็นการขยายตัวที่ลงเอยด้วยการทำลายล้างสสารโดยแบ่งออกมากขึ้นเรื่อย ๆ
และนักวิทยาศาสตร์อีกส่วนหนึ่งเห็นว่าการขยายตัวทำให้เกิดการระบายความร้อนอย่างต่อเนื่อง ดังที่ทราบกันดีว่าการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบของสสารจะหยุดลงเมื่อถึงศูนย์สัมบูรณ์ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่เย็นจนเหลือเชื่อที่ยังไม่ถึง
หากเอกภพเปิดอยู่การขยายตัวสามารถดำเนินต่อไปได้เรื่อย ๆ เนื่องจากอุณหภูมิของมันเข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์มากขึ้นเรื่อย ๆ การระบายความร้อนนี้เรียกว่า Big Freeze จะทำให้เกิดการตายของจักรวาลในอนาคตอันไกลโพ้น
ข้อมูลเทียบกับ
ข้อเท็จจริงที่สำคัญสองประการหมายความว่านักวิทยาศาสตร์หลายคนไม่เชื่อใน Big Crunch ว่าเป็นทางเลือกอื่นในวิวัฒนาการของจักรวาล
ประการแรกคือขณะนี้เอกภพกำลังขยายตัวซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่ได้รับการยืนยันจากการทดลองโดยการสังเกตของดาวซูเปอร์โนวาที่อยู่ห่างไกลและการวัดรังสีพื้นหลังของจักรวาลเศษของบิ๊กแบง
แน่นอนว่ามีความเป็นไปได้ที่จะหยุดทำในอนาคตเนื่องจากมีเวลาเพียงพอสำหรับมันและที่สำคัญที่สุดคือมีหลายสิ่งที่เรายังไม่รู้เกี่ยวกับจักรวาล
ประการที่สองคือการวัดความโค้งของจักรวาลชี้ให้เห็นว่าเรขาคณิตของจักรวาลแบน และในรูปทรงเรขาคณิตเช่นนี้ Big Crunch เป็นไปไม่ได้ สิ่งนี้ถูกเปิดเผยโดยผลของภารกิจพลังค์ซึ่งระบุว่าความหนาแน่นของเอกภพมากกว่าที่กำหนดไว้ 5% จึงจะปิดได้
ภารกิจพลังค์เป็นโครงการของ European Space Agency ซึ่งประกอบด้วยดาวเทียมประดิษฐ์ที่ติดตั้งเพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะของอวกาศ เปิดตัวในปี 2552 จากเฟรนช์เกียนาและติดตั้งโพรบเครื่องตรวจจับและกล้องโทรทรรศน์
รูปที่ 4. แบบจำลองของดาวเทียมพลังค์ซึ่งตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ Max Planck นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน (1858-1947) ผู้บุกเบิกกลศาสตร์ควอนตัม ที่มา: Wikimedia Commons ถ่ายภาพโดย Mike Peel (www.mikepeel.net)
นักวิทยาศาสตร์สนับสนุน Big Crunch
ในบรรดาผู้ที่ปกป้องความเป็นไปได้ของการล่มสลายของจักรวาล Big Crunch ที่ใกล้เข้ามาคือ Nemanja Kaloper และ Antonio Padilla นักวิจัยเหล่านี้ทำงานกับแบบจำลองที่พวกเขาได้ปรับเปลี่ยนค่าของค่าคงที่ของจักรวาลเพื่อให้ได้มาซึ่งจักรวาลที่มั่นคงและปิด
ผลลัพธ์ของพวกเขาได้รับการเผยแพร่ใน Physical Review Letters อย่างไรก็ตามในขณะนี้ยังไม่มีข้อสังเกตใด ๆ ที่จะสนับสนุนโมเดลใหม่นี้
อ้างอิง
- Harris, W. ว่า Big Crunch Theory ทำงานอย่างไร. สืบค้นจาก: science.howstuffworks.com.
- Mann, A. จักรวาลจะจบลงอย่างไร? ดึงมาจาก: livescience.com.
- Moskowitz, C. Endless Void หรือ Big Crunch: จักรวาลจะจบลงอย่างไร? ดึงมาจาก: space.com.
- NeoFronteras จะมี Big Crunch หรือไม่? สืบค้นจาก: neofronteras.com.
- Steinhardt, P. วิวัฒนาการของจักรวาลในจักรวาลแบบวัฏจักร สืบค้นจาก: arxiv.org.
- UCDavis งานวิจัยใหม่ของศาสตราจารย์ Nemanja Kaloper เกี่ยวกับจุดจบของจักรวาลสร้างการรายงานข่าวที่เข้มข้น กู้คืนจาก: ฟิสิกส์.ucdavis.edu.
- วิกิพีเดีย กระทืบใหญ่. สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.
- วิกิพีเดีย พลังงานมืด สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.