L'universo può essere stata presente per sempre, secondo un
nuovo modello che si applica termini di correzione quantistica per completare
la teoria della relatività generale di Einstein. Il modello può anche spiegare
la materia oscura e l'energia oscura, risoluzione dei molteplici problemi in
una volta.
L'età ampiamente accettata dell'universo, come stimato dalla
relatività generale, è di 13,8 miliardi di anni. In principio, tutto ciò che
esiste è pensato per aver occupato un singolo punto infinitamente denso, o
singolarità. Solo dopo questo punto ha cominciato ad espandersi in un "Big
Bang" ha fatto l'universo ufficialmente iniziare.
Anche se la singolarità del Big Bang deriva
direttamente e inevitabilmente dalla matematica della relatività generale,
alcuni scienziati vedono come problematico perché la matematica può solo
spiegare quello che è successo subito dopo, non prima o-la singolarità.
"La singolarità del Big Bang è il problema più grave
della relatività generale, perché le leggi della fisica sembrano abbattere
lì", Ahmed Farag Ali al Benha l'Università e la Città Zewail della Scienza
e della Tecnologia, sia in Egitto ha detto.
Ali e coautore Saurya Das presso l'Università di Lethbridge
in Alberta, Canada, hanno dimostrato in un articolo pubblicato su Physics
Letters B che la singolarità del Big Bang può essere risolto con il loro nuovo
modello in cui l'universo non ha inizio né fine.
I fisici sottolineano che i loro termini di correzione
quantistica non sono applicati ad hoc, nel tentativo di eliminare
specificamente singolarità Big Bang. Il loro lavoro si basa su idee da parte
del fisico teorico David Bohm, che è anche noto per i suoi contributi alla
filosofia della fisica. A partire dagli anni 1950, Bohm ha esplorato
sostituzione geodetiche classiche (il percorso più breve tra due punti su una
superficie curva) con traiettorie quantistiche.
Nel loro documento, Ali e Das applicate queste traiettorie
Bohmiana a un'equazione sviluppata nel 1950 dal fisico Amal Kumar Raychaudhuri
presso l'Università della Presidenza a Kolkata, in India. Raychaudhuri era
anche insegnante di Das, quando era uno studente universitario di tale
istituzione negli anni '90.
Utilizzando l'equazione quantistica corretta Raychaudhuri,
Ali e Das derivati Equazioni di Friedmann quantistica corretta, che
descrivono l'espansione e l'evoluzione dell'universo (tra cui il Big Bang) nel
contesto della relatività generale. Anche se non è una vera e propria teoria
della gravità quantistica, il modello contiene elementi sia teoria quantistica
e la relatività generale. Ali e Das anche aspettano che i loro risultati a
tenere, anche se e quando una teoria completa della gravità quantistica è
formulata.
Oltre a non prevedere una singolarità del Big Bang, il nuovo
modello non predice una singolarità "Big Crunch", sia. In relatività
generale, un possibile destino dell'universo è che inizia a ridursi fino a
quando non collassa su se stessa in un Big Crunch e diventa un punto
infinitamente denso, ancora una volta.
Ali e Das spiegano nel loro articolo che il loro modello
evita singolarità a causa di una differenza fondamentale tra geodetiche
classiche e traiettorie Bohmiana. geodetiche classiche casualmente incrociano,
ei punti in cui convergono sono singolarità. Al contrario, le traiettorie
Bohmiana non si incrociano, in modo da singolarità non compaiono nelle
equazioni.
In termini cosmologici, gli scienziati spiegano che le
correzioni quantistiche possono essere pensati come un termine costante
cosmologica (senza la necessità di energia oscura) e un termine di radiazioni.
Questi termini mantenere l'universo in una dimensione finita, e quindi dargli
un'età infinita. I termini anche fare previsioni che sono d'accordo a stretto
contatto con le osservazioni attuali della costante cosmologica e densità
dell'universo.
In termini fisici, il modello descrive l'universo come
essere riempito con un fluido quantistico. Gli scienziati propongono che questo
fluido potrebbe essere composto di particelle senza massa gravitoni-ipotetici
che mediano la forza di gravità. Se esistono, gravitoni si pensa di svolgere un
ruolo chiave in una teoria della gravità quantistica.
In un articolo correlato, Das e un altro collaboratore,
Rajat Bhaduri della McMaster University, in Canada, hanno prestato ulteriore
credito a questo modello. Essi mostrano che gravitoni possono formare un
condensato di Bose-Einstein (dal nome di Einstein e un altro fisico indiano,
Satyendranath Bose) a temperature che erano presenti nell'universo in tutte le
epoche.
Motivati dal potenziale del modello per risolvere la
singolarità del Big Bang e rappresentano la materia oscura e l'energia oscura,
i fisici hanno intenzione di analizzare il loro modello più rigoroso in futuro.
Il loro lavoro futuro include rifare il loro studio, tenendo conto delle
piccole perturbazioni non omogenei e anisotropi, ma non si aspettano piccole
perturbazioni di influenzare in modo significativo i risultati.
"E 'gratificante notare che tali correzioni semplici
possono potenzialmente risolvere i tanti problemi in una volta", ha detto
Das.
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