Evighetens matematik bevisar att universum måste ha haft en början

The Big Bang har blivit en del av populärkulturen sedan frasen myntades av ensamfysikern Fred Hoyle på 1940-talet. Det är knappast förvånande för en händelse som representerar den ultimata födelsen av allt.

Hoyle föredrog dock mycket en annan modell av kosmos: ett universum med konstant tillstånd utan början eller slut, som sträcker sig oändligt in i det förflutna och framtiden. Den idén tog aldrig riktigt fart.

På senare år har kosmologer dock börjat studera ett antal nya idéer som har liknande egenskaper. Märkligt nog är dessa idéer inte nödvändigtvis i strid med föreställningen om en Big Bang.

Till exempel är en idé att universum är cykliskt med big bangs följt av big crunches följt av big bangs i en oändlig cykel.

En annan är föreställningen om evig inflation där olika delar av universum expanderar och drar ihop sig i olika takt. Dessa regioner kan ses som olika universum i ett gigantiskt multiversum.

Så även om vi verkar leva i ett uppblåsande kosmos, kan andra universum vara väldigt annorlunda. Och även om vårt universum kan se ut som om det har en början, behöver inte multiversumet ha en början.

Sedan finns det idén om ett framväxande universum som existerar som ett slags frö för evigheten och sedan plötsligt expanderar.

Så dessa moderna kosmologier antyder att observationsbevisen för ett expanderande universum överensstämmer med ett kosmos utan början eller slut. Det kan komma att ändras.

Idag säger Audrey Mithani och Alexander Vilenkin vid Tufts University i Massachusetts att dessa modeller är matematiskt oförenliga med ett evigt förflutet. Deras analys tyder faktiskt på att dessa tre modeller av universum måste ha haft en början också.

Deras argument fokuserar på evighetens matematiska egenskaper – ett universum utan början och inget slut. Ett sådant universum måste innehålla banor som sträcker sig oändligt in i det förflutna.

Mithani och Vilenkin pekar dock på ett bevis från 2003 att den här typen av tidigare banor inte kan vara oändliga om de är en del av ett universum som expanderar på ett specifikt sätt.

De fortsätter med att visa att cykliska universum och universum av evig inflation båda expanderar på detta sätt. Så de kan inte vara eviga i det förflutna och måste därför ha haft en början. Även om inflationen kan vara evig i framtiden, kan den inte förlängas i det förflutna i det förflutna, säger de.

De behandlar den framväxande modellen av universum på olika sätt, och visar att även om den kan verka stabil ur en klassisk synvinkel, är den instabil ur en kvantmekanisk synvinkel. En enkel framväxande universumsmodell...kan inte undgå kvantkollaps, säger de.

Slutsatsen är ofrånkomlig. Inget av dessa scenarier kan faktiskt vara förbi-evigt, säger Mithani och Vilenkin.

Eftersom observationsbevisen är att vårt universum expanderar, måste det också ha fötts i det förflutna. En djupgående slutsats (om än samma som ledde till idén om big bang i första hand).

Ref: arxiv.org/abs/1204.4658 : Hade universum en början?

Dölj