Strona głównaPytania → Jaki jest status modeli ewolucji...

Jaki jest status modeli ewolucji Wszechświata bez początkowej osobliwości?

Pytanie

Pyta Myszon

Jaki jest status modeli ewolucji Wszechświata bez początkowej osobliwości? Czy środowisko naukowe traktuje je jak poważną alternatywę dla teorii Wielkiego Wybuchu, czy może ciągle jest to pomysł raczej „egzotyczny”, spoza mainstreamu? Jaka argumentacja stoi za takimi modelami?

Odpowiedź

Odpowiada Andrzej Okołów

Obecnie wydaje się, że nie sposób uniknąć konkluzji, że obecny wszechświat wyewoluował ze stanu, w którym gęstość i temperatura materii oraz krzywizna czasoprzestrzeni były o wiele rzędów wielkości większe od obecnych i w tym sensie Wielki Wybuch wydaje się faktem. Wątpliwe jest natomiast to, czy wszechświat wyewoluował ze stanu osobliwego, w którym powyżej wymienione parametry osiągały wartości nieskończone.

Sam fakt istnienia osobliwości w ogólnej teorii względności (OTW) (w szczególności tych kosmologicznych i tych istniejących wewnątrz czarnych dziur) jest najczęściej interpretowany jako dowód na to, że teoria ta załamuje się w pewnych warunkach, tzn. że w pewnych warunkach przestaje poprawnie opisywać rzeczywistość. Wielu fizyków jest przekonanych, że musi istnieć szersza teoria, w której zarówno Wielki Wybuch jak i wnętrze czarnej dziury są wolne od osobliwości.

Co więcej, próby skonstruowania takiej teorii podejmowane są od kilkudziesięciu lat — ponieważ OTW jest teorią klasyczną i przez to niezgodną z kwantową teorią pola poszukuje się teorii, która uogólniałaby obie i którą w związku z tym nazwano prowizorycznie kwantową grawitacją. Do dnia dzisiejszego próby te nie zakończyły się powodzeniem, tzn. nie mamy w pełni akceptowanej kwantowej grawitacji (nie mówiąc nic o eskperymentalnym potwierdzeniu takiej teorii), ale istnieją teorie kandydujące do miana kwantowej grawitacji, takie jak np. teoria strun czy tzw. pętlowa grawitacja kwantowa.

W ramach tej ostatniej teorii skonstruowano nawet modele wszechświata z Wielkim Wybuchem, ale bez osobliwości. Modele te przedstawiają wszechświat podobny do naszego, lecz kurczący się — wszechświat ten kurczy się jednak nie do osobliwości końcowej (jakby to miało miejsce w OTW) lecz do pewnego stanu granicznego, w którym wszystkie fizyczne parametry pozostają skończone aczkolwiek przyjmują bardzo duże wartości. Co więcej, osiągnąwszy ten stan wszechświat nie staje się statyczny ale zaczyna się rozszerzać — innymi słowy ów stan graniczny oddziela fazę kurczenia się wszechświata od fazy rozszerzania się. Zatem w tych modelach mamy Wielki Wybuch w sensie stanu wszechświata o bardzo dużej gęstości materii i krzywiźnie czasoprzestrzeni, ale mamy również wszechświat przed Wielkim Wybuchem.

Podsumowując, modele ewolucji wszechświata bez osobliwości (ale z Wielkim Wybuchem) są konstruowane i traktowane z całą powagą.