211service.com
Big Bang övergiven i ny modell av universum
Som en av få astrofysiska händelser som de flesta känner till har Big Bang en speciell plats i vår kultur. Och även om det finns vetenskaplig konsensus om att det är den bästa förklaringen till universums ursprung, är debatten långt ifrån avslutad. Det är dock svårt att hitta alternativa modeller av universum utan en början som verkligen är övertygande.
Det kan ändras nu med Wun-Yi Shus fascinerande arbete vid National Tsing Hua University i Taiwan. Shu har utvecklat en innovativ ny beskrivning av universum där rollerna tid, rum och massa är relaterade i en ny typ av relativitetsteori.
Shus idé är att tid och rum inte är oberoende enheter utan kan omvandlas fram och tillbaka mellan varandra. I hans formulering av rumtidens geometri är ljusets hastighet helt enkelt omvandlingsfaktorn mellan de två. På samma sätt är massa och längd utbytbara i ett förhållande där omvandlingsfaktorn beror på både gravitationskonstanten G och ljusets hastighet, varken behöver vara konstant.
Så när universum expanderar, omvandlas massa och tid till längd och rymd och vice versa när den drar ihop sig.
Detta universum har ingen början eller slut, bara omväxlande perioder av expansion och sammandragning. Faktum är att Shu visar att singulariteter inte kan existera i detta kosmos.
Det är lätt att avfärda den här idén som bara ytterligare en underhållande och orealistisk modell som de där galna kosmologerna har drömt om.
Det är tills du tittar på förutsägelserna det gör. Under en period av expansion skulle en observatör i detta universum se en udda sorts förändring i rödförskjutningen av ljusa objekt som typ I-supernovor, när de accelererar bort. Det visar sig, säger Shu, att hans data exakt matchar de observationer som astronomer har gjort på jorden.
Denna typ av acceleration är ett vanligt inslag i Shus universum.
Det står i skarp kontrast till de olika modellerna av universum baserade på Big Bang. Sedan den accelererande expansionen av universum upptäcktes, har kosmologer utfört några ganska oroande förvrängningar med fysikens lagar för att få sina modeller att fungera.
Den mest diskuterade idén är att universum är fyllt med en mörk energi som tvingar universum att expandera i en ökande takt. För att denna modell ska fungera måste mörk energi utgöra 75 procent av universums energimassa och öka i en fantastisk takt.
Men det finns ett seriöst pris att betala för denna idé: lagen om energibevarande. Den pinsamma sanningen är att världens kosmologer bekvämt har sopat under mattan en av fysikens grundläggande lagar i ett försök att kvadratisera denna cirkel.
Det målar Shus idéer i ett lite annat perspektiv. Det finns inget behov av att överge bevarande av energi för att få hans teori att fungera.
Det betyder inte att Shus teori är perfekt. Långt ifrån. Ett av de största problemen han står inför är att förklara existensen och strukturen hos den kosmiska mikrovågsbakgrunden, något som många astrofysiker tror är det starkaste beviset på att Big Bang verkligen hände. CMB, säger de, är ekot av Big bang.
Hur det kan uppstå i Shus kosmologi är ännu inte klart men jag antar att han jobbar på det.
Även om han hittar ett sätt, kommer det att behövas lite obehagligt omtänkande innan hans idéer kan få genomslag. Hans tillvägagångssätt kan mycket väl förklara Typ-I-supernovaobservationerna utan att överge bevarandet av energi, men det ber oss att ge upp föreställningen om Big Bang, konstanten i ljusets hastighet och att acceptera en stor ny uppsättning potentiella fenomen relaterade till utbytbara relationer mellan massa, rum och tid.
Med rätta eller fel, det är en avvägning som många kommer att finna svårt. Låt oss hoppas att Shu håller fast vid sina vapen, om så bara för den goda gammaldags debattens skull
Ref: arxiv.org/abs/1007.1750 : Kosmologiska modeller utan big bang