Hunter

Feltárulnak az univerzum születése előtti idők

Egy kutatócsapat olyan szálakra bukkant, melyek elvezethetnek a világegyetem kezdete előtti időkbe.

Einstein általános relativitás elmélete szerint az ősrobbanás jelenti a kezdetet, a nagy pillanatot, melyben nem csupán az anyag, de maga a tér-idő is megszületett. Bár a klasszikus elméletek nem adnak semmilyen támpontot az ezt megelőző létre, a Pennsylvania Állami Egyetem kutatócsapata kvantum gravitációs számításokkal olyan szálakra bukkant, melyek elvezetnek egy, a kezdet előtti időbe.

Az általános relativitással leírható az univerzum addig a pontig, melyen az anyag elég sűrűvé vált, hogy egyenleteit fenntartsa, magyarázta Abhay Ashtekar, az egyetem Gravitációs Fizikai és Geometriai Intézetének igazgatója. A fent említett ponton túl azonban már kvantum eszközök alkalmazása szükséges, ami nem állt Einstein rendelkezésére.

A kvantum fizika és az általános relativitás kombinálásával Ashtekar, valamint kutatótársai, Tomasz Pawlowski és Parmpreet Singh kifejlesztettek egy modellt, ami az ősrobbanáson keresztül egy zsugorodó, a miénkhez hasonló fizikával rendelkező univerzumba nyúlik.

Kutatásukban a csapat tagjai bemutatták, hogy az ősrobbanást megelőzően volt egy összehúzódó világegyetem, olyan tér-idő geometriával ami nagyban hasonlított jelenlegi táguló univerzumunkhoz. A gravitációs erők befelé irányuló húzásával a zsugorodó univerzum elért egy pontot, amin a tér-idő kvantum tulajdonságai a gravitációt a megszokott vonzó helyett taszító erővé alakítják.

Ashtekar és társai Einstein kozmológiai egyenleteinek kvantum módosításaival mutatták be, hogy a klasszikus ősrobbanás helyett valójában egy kvantum visszapattanás következett be. A kutatókat olyannyira meglepte a másik klasszikus, ősrobbanás előtti univerzum felfedezése, hogy hónapokon át más-más paraméterekkel újra és újra futtatták szimulációikat, azonban összességében az általuk a Big Bang mintájára Big Bounce névre keresztelt forgatókönyv maradt a domináns.

Annak ellenére, hogy általánosan elfogadott egy másik univerzum létezése az ősrobbanás előtt, a Penn State kutatása az első, ami matematikailag leírja ezt az univerzumot szisztematikusan felfedve létezését és levezetve geometriájának tulajdonságait.

A kutatók a kvantum-hurok gravitáció (LQG), az általános relativitás és a kvantum fizika egyesítésének egyik elsőszámú megközelítését alkalmazták, melynek kifejlesztésében nagy szerepet játszottak a Penn State elméleti tudósai is. Ez az elmélet az űr kvantum felépítését írja le. Fontos pontja, hogy a térnek is van legkisebb eleme, a módosított általános relativitás egyenletek szerint ez egy-egy 10 a -43-onnak megfelelő tér-horknak nevezett kvantum. Ebből tevődik össze a világmindenség végtelen tere, melynek szerkezete az LQG szerint hálószerű, a tér szövete szó szerint egydimenziós kvantumszálakból szövődik. Az ősrobbanás közelében ez a szövet szétszakadt, ekkor vált lényegessé a geometria kvantum természete. A gravitáció erősen taszítóvá vált, utat engedve a Big Bounce-nak.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • utility #103
    Az idő iránya is népszavazás kérdése, arra halad amere több elektron néz. Aki megfordul azt megbélyegzik. Onnantól a neve csak egyszerűen pozitron.
  • utility #102
    hmm hmmm
  • Tiberius B #101
    Hmmm...
  • utility #100
    Számunkra...
  • utility #99
    Ha ehhez hozzáveszem azt, hogy az elektron akármerre mehet az időben (lásd Feynman) , akkor egy kérdés marad:
    Mi jelöli ki az idő múlásának az irányát?
  • utility #98
    John Gribbin: Schrödinger kiscicái és a valóság keresése
  • utility #97
    " Hawking szerint ezek után a táguló Világegyetemre már nem úgy kell gondolnunk, mint a téridõ egy matematikai pontból (a szingularitásból) kiindulva növekedõ buborékjára, hanem mint egy állandó méretû gömb felületére rajzolt szélességi körökre. A gömb északi sarka köré rajzolt kicsiny köröcske felel meg a fiatal Világegyetemnek - az egész teret a kört alkotó vonal jelenti. Ahogy a Világegyetem tágul, az egyre késõbbi állapotait a pólustól egyre távolabbi, de az elõzõvel párhuzamos körök jelentik. Az idõ múlásával egyre távolodunk a pólustól, és közeledünk az egyenlítõ felé, miközben a körök egyre nagyobbak lesznek. A pólustól az egyenlítõ felé haladás jelöli ki az idõ „múlását”. Miután átlépjük az egyenlítõt, a „Világegyetem” elkezd összehúzódni, az egymást követõ szélességi körök egyre kisebbekké válnak, míg végül a Déli-sarkon teljesen eltûnnek.

    De vajon mi történik magukban a pólusokban - vagyis az idõ kezdetén és a végén? A gömbnek ezekben a pontokban sincs „széle”, noha azt mondjuk, hogy az idõ az északi pólusnál kezdõdik. Minthogy az idõ pontosan ugyanolyan matematikai alapokon nyugszik, mint a tér, ezért a földrajzi analógia tökéletes. Bolygónkon az Északi-sarkon minden irányban „dél felé” nézünk, az „északi” irány nem létezik- mégsincs „széle” a Földnek az Északi-sarkon. A Világegyetem Hawking-féle modelljének északi pólusán az idõ egyetlen lehetséges iránya a „jövõ”, nem létezik a „múltnak” megfelelõ irány - ennek ellenére nincs az idõnek „széle”. A szingularitás problémája tehát fel sem merül.



    Ha visszafelé tudnánk utazni az idõben, egészen magáig az Õsrobbanásig, akkor nem tûnnénk el a szingularitásban, hanem simán keresztülhaladnánk a „nulla idõnek” megfelelõ (idõ)ponton, majd azt tapasztalnánk, hogy ismét a jövõ felé haladnánk. Pontosan úgy, ahogyan a Földön az Északi-sark közelében tartózkodó utazó el tud indulni észak felé, majd amikor menetirányának megváltoztatása nélkül áthalad az Északi-sarkon, hirtelen azt tapasztalja, hogy dél felé megy. E kép szerint a Világegyetem a téridõ és a tömeg-energia tökéletesen önkonzisztens csomagja, amely nem tágul sehová és nem is húzódik össze sehová.

    "
  • utility #96
    Különben semmi különös nincs ebben. Ugyan ez már Hawking képzetes idejéből is kijönne.
    És az egész a matematika szempontjából csak ennyi: negatív szám gyöke.
    Hogy tisztább legyen a kép, idézek újra:


    Korábban már említettem, hogy lényeges különbség van aközött, ahogyan a relativitáselmélet (a speciális és az általános elmélet egyaránt) egyenletei a teret és az idõt kezelik. Az idõ ugyanis negatív elõjellel jelenik meg az egyenletekben. Ezzel azonban még nincs vége a történetnek, mert az egyenletekben - akárcsak a derékszögû háromszögekrõl szóló híres Pitagorasz-tételben - egyes mennyiségek négyzete is elõfordul. Ennek megfelelõen a térbeli elmozdulást jelentõ paraméterek az Einstein-egyenletekben a négyzeten szerepelnek: x2, y2 és z2. Az idõbeli távolságot jellemzõ paraméter viszont egy negatív elõjelû négyzetszám lesz: -t2. Ez akadályozza meg, hogy az idõt pontosan ugyanúgy kezeljük, mint a teret, hiszen már az iskolában megtanultuk, negatív számból nem lehet négyzetgyököt vonni. Ha ismerjük x2 értékét, akkor x-et könnyûszerrel ki tudjuk számítani, tudjuk például, hogy 4 négyzetgyöke 2. Hiába ismerjük azonban -t2 értékét, ez semmit sem jelent t értékére vonatkozóan. Mennyi lenne például mínusz 9 négyzetgyöke?



    Hawking kimutatta, hogy a világ története kezdetét jelentõ szingularitás - az idõ „pereme” - problémája egy csaknem magától értetõdõ matematikai eszköz segítségével megoldható. A matematikusok mindent tudnak a negatív számok négyzetgyökérõl. Ez már több mint 200 éve szerves része a matematikának, a matematikusok egyetlen, apró trükk segítségével tetszés szerinti mûveleteket tudnak végrehajtani ezekkel a számokkal. Kitaláltak ugyanis egy i-vel jelölt „számot”, amelyet „négyzetgyök mínusz egy”-ként definiáltak. Ennek értelmében tehát i * i = -1. Ha ezek után például (-9) négyzetgyökére vagyunk kíváncsiak, akkor, figyelembe véve, hogy -9 = (-l)-9, azt mondhatjuk, hogy (-9) négyzetgyöke -1 és 9 négyzetgyökei szorzatával lesz egyenlõ, azaz egyszerûen i * 3. Ezek az úgynevezett „képzetes (vagy imaginárius) számok” ugyanúgy kezelhetõk, mint a közönséges számok, tehát összeadhatók, kivonhatók, szorozhatók és így tovább, ezért sok matematikai számításban nagyon fontos szerepet játszanak. Eszközt adnak a matematikusok kezébe a leírhatatlan leírásához, a negatív számok négyzetgyökeinek világában való mozgáshoz, miközben ugyanúgy mûködnek, mint a „valós” számok.



    Hawking szemtelen ötlete értelmében az idõrõl alkotott hétköznapi képünk helytelen, a Világegyetem mûködésének jobb modelljét kapjuk, ha méréseinkben az általa képzetes idõnek nevezett (i * t-vel azaz it-vel jelölt) mennyiséget használjuk. Ami a matematikát illeti, a változtatás triviális. Az egésznek nem nagyobb a jelentõsége, mint amikor a térképkészítõ áttér a Föld ábrázolásában egy másik vetületi rendszerre. A Mercator-féle vetület például nagyban-egészében a kontinensek helyes alakját mutatja, azonban eltorzítja egymáshoz képesti méretüket. Ezzel szemben az 1970-es években kidolgozott, Peter-féle vetületben a kontinensek arányos méretûek egymáshoz képest, alakjuk azonban eltorzul. Mindkét vetületi rendszer (akárcsak a térképészetben használt többi) a földgömb egész felületét egy sík lapra vetítve ábrázolja. Minthogy azonban lehetetlen a gömb felületének pontjait tökéletesen levetíteni a síkra, ezért egyik vetületi rendszer sem nevezhetõ „helyesnek”, miközben a többit „helytelennek” tartanánk. Egyszerûen csak különböznek egymástól.




  • dez #95
    Olyan még nem született (legalábbis fizikai). De arról valaha még azt hitték (egyesek).
  • plamex #94
    Mondj egy olyan elméletet ami mindenre érvényes.