Obrazový kredit: University of Chicago
Podle dvou fyziků z Chicagské univerzity by velký třesk mohl být normální událostí v přirozeném vývoji vesmíru, která se bude opakovat v neuvěřitelně rozsáhlých časových měřítcích, jak se vesmír rozpíná, vyprazdňuje a ochlazuje.
?Rádi říkáme, že velký třesk není v historii našeho vesmíru ničím výjimečným,? řekl Sean Carroll, odborný asistent fyziky na Chicagské univerzitě. Carroll a postgraduální studentka University of Chicago Jennifer Chen elektronicky zveřejní článek popisující jejich nápady na adrese http://arxiv.org/ .
Výzkum Carrolla a Chena se zabývá dvěma ambiciózními otázkami: proč čas plyne pouze jedním směrem a mohl velký třesk vzniknout z kolísání energie v prázdném prostoru, který je v souladu se známými fyzikálními zákony?
Otázka o šípu času znepokojuje fyziky celé století, protože „základní zákony fyziky většinou nerozlišují mezi minulostí a budoucností“. Jsou časově symetrické,? řekl Carroll.
A s problémem času úzce souvisí koncept entropie, míra neuspořádanosti ve vesmíru. Jak před stoletím ukázal fyzik Ludwig Boltzmann, entropie přirozeně roste s časem. ?Můžete proměnit vejce v omeletu, ale ne omeletu ve vejce,? řekl Carroll.
Záhadou však zůstává, proč byla entropie ve vesmíru zpočátku nízká. Obtížnost této otázky dlouho trápí vědce, kteří ji nejčastěji nechávají jako hádanku, na kterou v budoucnu odpoví.
Carroll a Chen se teď pokusili odpovědět.
Předchozí výzkumníci přistupovali k otázkám o velkém třesku s předpokladem, že entropie ve vesmíru je konečná. Carroll a Chen zvolili opačný přístup. „Předpokládáme, že entropie vesmíru je nekonečná. Vždy se může zvýšit,? řekl Chen.
Aby bylo možné úspěšně vysvětlit, proč vesmír vypadá tak, jak vypadá dnes, musí oba přístupy vyhovět procesu zvanému inflace, který je rozšířením teorie velkého třesku. Astrofyzici vynalezli inflační teorii, aby mohli vysvětlit vesmír tak, jak se dnes jeví. Podle inflace prošel vesmír obdobím masivní expanze ve zlomku sekundy po velkém třesku.
Ale v tomto scénáři je problém: ?kostlivec ve skříni,? řekl Carroll. Aby začala inflace, vesmír by zahrnoval mikroskopicky malou skvrnu v extrémně nepravděpodobné konfiguraci, nikoli to, co by vědci očekávali od náhodně zvolené počáteční podmínky. Carroll a Chen tvrdí, že obecný počáteční stav bude ve skutečnosti pravděpodobně připomínat chladný prázdný prostor – což není zjevně příznivý výchozí bod pro nástup inflace.
Ve vesmíru konečné entropie někteří vědci navrhli, že náhodná fluktuace může vyvolat inflaci. To by však vyžadovalo, aby molekuly vesmíru kolísaly ze stavu s vysokou entropií do stavu nízké entropie – což je statistický dlouhodobý stav.
'Podmínky nezbytné pro inflaci nejsou tak snadné začít,?' řekl Carroll. 'Existuje argument, že je snazší nechat náš vesmír vzniknout z náhodného kolísání, než nechat inflaci začít z náhodného kolísání.'
Scénář Carrolla a Chena o nekonečné entropii je inspirován zjištěním z roku 1998, že vesmír se bude navždy rozpínat kvůli tajemné síle zvané „temná energie“. Za těchto podmínek je přirozená konfigurace vesmíru téměř prázdná. ?V našem současném vesmíru entropie roste a vesmír se rozpíná a stává se prázdnějším,? řekl Carroll.
Ale i prázdný prostor má slabé stopy energie, které kolísají na subatomárním měřítku. Jak již dříve naznačili Jaume Garriga z Universitat Autonoma de Barcelona a Alexander Vilenkin z Tufts University, tyto výkyvy mohou vytvářet vlastní velké třesky v malých oblastech vesmíru, které jsou značně odděleny v čase a prostoru. Carroll a Chen tuto myšlenku dramaticky rozšiřují a naznačují, že inflace by mohla začít „obráceným způsobem“? ve vzdálené minulosti našeho vesmíru, takže by se mohlo zdát, že čas běží zpět (z naší perspektivy) k pozorovatelům daleko v naší minulosti.
Bez ohledu na směr, kterým běží, budou nové vesmíry vytvořené v těchto velkých třescích pokračovat v procesu zvyšování entropie. V tomto nekonečném cyklu vesmír nikdy nedosáhne rovnováhy. Pokud by to dosáhlo rovnováhy, nikdy by se nic nestalo. Nebyla by žádná šipka času.
„Neexistuje žádný stav, do kterého byste se dostali, který by byl maximální entropií. Vždy můžete zvýšit entropii tím, že vytvoříte nový vesmír a necháte ho expandovat a ochladit,? Carroll vysvětlil.
Původní zdroj: Tisková zpráva University of Chicago