Intet univers uden Big Bang

Ifølge Einsteins relativitetsteori, rumtidens krumning var uendelig ved big bang. Faktisk, på dette tidspunkt mislykkes alle matematiske værktøjer, og teorien bryder sammen. Imidlertid, der forblev forestillingen om, at universets begyndelse måske kunne behandles på en enklere måde, og at uendelighederne ved big bang kan undgås. Dette har virkelig været det håb, som de velkendte kosmologer James Hartle og Stephen Hawking har udtrykt siden 1980'erne med deres "forslag uden grænser", og af Alexander Vilenkin med sit "tunnelforslag". Nu har forskere ved Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI) i Potsdam og ved Perimeter Institute i Canada været i stand til at bruge bedre matematiske metoder til at vise, at disse ideer ikke kan fungere. Det store brag, i sin komplicerede herlighed, bevarer al sin mystik.

Et af kosmologiens hovedmål er at forstå begyndelsen af ​​vores univers. Data fra Planck -satellitmissionen viser, at universet for 13,8 milliarder år siden bestod af en varm og tæt partikelsuppe. Siden da har universet ekspanderet. Dette er hovedprincippet i hot big bang -teorien, men teorien formår ikke at beskrive de allerførste faser selv, da forholdene var for ekstreme. Ja, når vi nærmer os det store brag, energitætheden og krumningen vokser, indtil vi når det punkt, hvor de bliver uendelige.

Som et alternativ, forslagene om "ingen grænse" og "tunneling" antager, at det lille tidlige univers opstod ved kvantetunnel fra ingenting, og efterfølgende voksede ind i det store univers, som vi ser. Rummets krumning ville have været stor, men endelig i denne begyndelsesfase, og geometrien ville have været glat - uden grænser (se fig. 1, venstre panel). Denne indledende konfiguration ville erstatte standard big bang. Imidlertid, i lang tid var de sande konsekvenser af denne hypotese uklare. Nu, ved hjælp af bedre matematiske metoder, Jean-Luc Lehners, gruppeleder på AEI, og hans kolleger Job Feldbrugge og Neil Turok ved Perimeter Institute, formåede at definere de 35 år gamle teorier på en præcis måde for første gang, og beregne deres konsekvenser. Resultatet af disse undersøgelser er, at disse alternativer til big bang ikke er sande alternativer. Som et resultat af Heisenbergs usikkerhedsforhold, disse modeller indebærer ikke kun, at glatte universer kan tunnelere ud af ingenting, men også uregelmæssige universer. Faktisk, jo mere uregelmæssige og krøllede de er, jo mere sandsynligt (se fig. 1, højre panel). "Derfor betyder" forslag uden grænser "ikke et stort univers som det vi lever i, men temmelig små buede universer, der ville falde sammen med det samme ", siger Jean-Luc Lehners, der leder gruppen "teoretisk kosmologi" ved AEI.

Derfor kan man ikke omgå big bang så let. Lehners og hans kolleger forsøger nu at finde ud af, hvilken mekanisme, der kunne have holdt de store kvantesvingninger i skak under de mest ekstreme omstændigheder, lader vores store univers udfolde sig.