Tanyakan Ethan No. 49: Apakah Ruang Tidak Diketahui Menolak Teori Big Bang?
Kita tidak tahu sifat materi gelap atau energi gelap, yang membentuk 95% dari alam semesta kita. Apakah ini berarti bahwa teori Big Bang diragukan?
Jika teori Anda memiliki ketidakterbatasan, di tempat inilah ia berhenti menggambarkan realitas. Jika kosmos lahir dari Dentuman Besar, dan pada saat yang sama tidak ada habisnya, kita harus percaya bahwa itu langsung menjadi besar tanpa batas. Dan ini tidak masuk akal.
- Jeanne Levin
Dalam beberapa hal, merupakan keajaiban bahwa, terlepas dari semua pengetahuan yang kami peroleh melalui penelitian ilmiah, kami masih menghadapi pertanyaan yang tidak ada jawabannya. Dan setiap minggu Anda mencoba membuat saya terpesona di kolom mingguan saya dengan pertanyaan dan saran Anda. Minggu ini, pembaca jlnance bertanya:Para ilmuwan yakin bahwa mereka memahami evolusi alam semesta sejak awal big bang. Dan mereka yakin bahwa Alam Semesta terdiri dari materi gelap, yang komposisinya tidak diketahui, dan bahwa dinamikanya dikendalikan oleh energi gelap, yang juga kurang dipelajari (apakah itu kekuatan baru?)
Dan bagaimana mungkin ekstrapolasi ke Big Bang dimungkinkan, jika soal materi dan begitu sedikit yang diketahui berkuasa di alam semesta?
Ini adalah pertanyaan penting untuk ditanyakan kepada diri sendiri setiap kali Anda menerima fakta baru: "Apakah cara berpikir kita yang lama sekarang?" Ayo cari tahu.
Harus diingat dari mana teori Big Bang berasal. Secara historis, beberapa peristiwa telah terjadi yang meletakkan dasar bagi pemahaman yang telah kita kembangkan sekarang. Peristiwa-peristiwa tersebut adalah sebagai berikut:
Sebuah teori relativitas umum dikembangkan - teori gravitasi baru - dan ramalannya dikonfirmasi. Awalnya, ia seharusnya menjelaskan presesi orbital Merkurius di sekitar Matahari, tetapi kemudian ia meramalkan serangkaian besar fenomena, dan semuanya dikonfirmasi, termasuk defleksi cahaya bintang-bintang yang jauh oleh massa, pergeseran merah gravitasi, dilatasi waktu karena gravitasi, dan penurunan orbit yang terdekat. massa, dan banyak lagi.
Ditemukan bahwa galaksi adalah benda di luar Bima Sakti. Awalnya, mereka dianggap nebula, daerah pembentukan bintang, yang terletak hanya puluhan ribu tahun cahaya. Tetapi kombinasi kecepatan yang sangat tinggi, yang menunjukkan tidak adanya hubungan gravitasi dengan Bima Sakti, dan diferensiasi bintang-bintang individual di dalamnya, memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa mereka jutaan tahun cahaya jauhnya.
Galaksi di Alam Semesta, yang terletak cukup merata di segala arah dan di semua jarak, bergerak menjauh dari kita. Dengan menggabungkan pergeseran merah (kecepatan pemindahan) dan jarak ke mereka (diperoleh dengan mengamati bintang-bintang individual), kami sampai pada hukum Hubble, yang menurutnya, semakin jauh galaksi berasal dari kita, semakin cepat ia bergerak menjauh dari kita.
Menggabungkan data ini dengan relativitas umum, kami menemukan bahwa alih-alih Semesta, tempat semua galaksi berserakan dari kita, seperti dari pusat ledakan, Semesta, yang mengembang, dan di mana ruang baru yang konstan muncul di antara galaksi, menambah jarak di antara mereka. Bagi mereka yang tertarik pada detail teknis, saya akan mengatakan bahwa semua ruang-kali homogen isotropik (solusi GR yang sama untuk semua arah dan jarak) harus mengandung ruang kontrak atau perluasan.
Salah satu kesimpulan yang mungkin dari ini (walaupun bukan satu-satunya) adalah bahwa di masa lalu alam semesta lebih panas dan lebih padat, dan itu akan menjadi dingin dan langka seiring waktu. Ini adalah ide dari Big Bang. Ini berarti bahwa Semesta berkembang, dan pergeseran merah adalah yang lebih besar, semakin jauh dari kita objek, karena sebelumnya itu lebih panas dan lebih padat.Panjang gelombang lebih pendek, yang berarti ada lebih banyak energi. Materi dan radiasi lebih dekat satu sama lain, dan tabrakan tidak hanya lebih kuat, tetapi juga lebih sering. Jika demikian, kesimpulan yang sangat serius mengikuti dari ini.
1) Dalam istilah spasial, Semesta adalah seragam. Ketika gravitasi menjadi lebih kuat jika lebih banyak massa disatukan, hari ini Semesta lebih kental dari sebelumnya. Jadi, sekali tidak ada superkluster galaksi, galaksi, dan bahkan bintang. Jadi, sebelumnya, tidak hanya perbedaan dalam kepadatan daerah yang berbeda tidak begitu kuat, tetapi unsur-unsur berat tidak ada, karena mereka disintesis hanya di dalam bintang-bintang, yang dulu tidak ada untuk waktu yang lama.
2) Dulu cukup panas sehingga atom tidak bisa terbentuk di dalamnya. Tabrakan yang cukup kuat dan sering antara foton dan atom menjatuhkan elektron dari orbitnya. Dengan mengekstrapolasi ke masa lalu, kita dapat menyimpulkan bahwa pada awalnya tidak mungkin untuk membentuk atom yang stabil sehingga tidak akan segera terionisasi oleh foton apa pun.
3) Dulu panas sekali, bahkan inti atom pun tidak bisa terbentuk. Dan, meskipun gaya nuklir sekitar enam kali lipat lebih besar daripada atom, Semesta pada awalnya begitu panas dan padat, dan, oleh karena itu, ada saat ketika itu adalah lautan proton, neutron, dan elektron. Kemudian, pendinginan, melewati fase ketika proton dan neutron dapat digabungkan. Ini seharusnya mengarah pada munculnya sejumlah elemen cahaya dan isotop - deuterium, helium-3, helium-4 dan lithium-7. Jumlah dan proporsinya ditentukan oleh proporsi baryon (proton dan neutron) terhadap foton di alam semesta.Jika Anda memiliki materi biasa (proton, neutron, elektron) dan radiasi, dan teori Big Bang benar, maka kita dapat melihat bukti dari ketiga kesimpulan. Secara khusus, akan ada cahaya sisa dari radiasi dari tahap awal Semesta - hampir sempurna isotropik dan homogen, dan hanya beberapa derajat lebih hangat daripada nol mutlak.
Awan gas kuno juga akan hadir, di mana bintang-bintang belum terbentuk sejak Big Bang. Dan kita harus dapat menentukan jumlah elemen dan isotop dari tahap awal pengembangan.
Dan akhirnya, kita harus melihat fluktuasi pada sisa cahaya, meskipun tidak signifikan.
Selain itu, kita harus melihat evolusi dalam struktur dan komposisi kimia dari Semesta, di mana wilayah yang lebih tua dan lebih dekat terdiri dari kelompok yang lebih besar dan memiliki kepadatan elemen berat yang lebih tinggi.Kita tidak akan menerima teori Big Bang jika kita tidak mengamati semua fenomena ini - tetapi kita sedang mengamati mereka. Tidak ada teori lain yang dapat memprediksi hal-hal ini atau membantah teori Big Bang.
Mari kita kembali ke pertanyaan utama: Big Bang tidak memprediksi energi gelap atau materi gelap. Apakah ada masalah dengan ini?Segala sesuatu yang saya jelaskan di atas akan benar, terlepas dari apa pun yang dapat ditemukan di alam semesta. Satu-satunya hal yang mengubah keberadaan energi gelap dan materi gelap adalah sebagai berikut:
Materi gelap mempengaruhi beberapa detail pembentukan struktur. Secara khusus, karena ia menggumpal seperti halnya materi, tetapi tidak berinteraksi melalui benturan dengan dirinya sendiri, atau dengan materi biasa, atau dengan radiasi - kehadirannya mengubah ukuran dan jumlah galaksi kecil, galaksi besar, dan bagaimana mereka terkelompok. Ini juga mempengaruhi spektrum fluktuasi radiasi kosmik gelombang mikro.
Tetapi bahkan ketika ada materi gelap lima kali lebih banyak dari biasanya, sisa ceritanya tidak berubah.Energi gelap mempengaruhi kecepatan ekspansi kosmik lebih dekat ke momen saat ini dalam kehidupan alam semesta. Mereka mulai menebak keberadaannya kembali pada tahun 1933, tetapi tidak mengherankan bahwa ide ini tidak ditanggapi dengan serius sampai tahun 1990-an: pengukuran yang sangat akurat dari jarak sepuluh miliar tahun cahaya diperlukan untuk baru mulai melihat pengaruhnya terhadap perkembangan Semesta.
Oleh karena itu, walaupun materi gelap dan energi gelap membentuk sebagian besar kandungan energi Alam Semesta - materi gelap menempati 26%, energi gelap - 69% - mereka tidak mewakili kesulitan teori Big Bang.Pada prinsipnya, di Semesta mungkin ada sesuatu atau semuanya sekaligus dari daftar berikut (diurutkan berdasarkan dari tekanan positif tertinggi hingga negatif):- radiasi dalam bentuk partikel tak bermassa
- neutrino
- (, , )
- ( )
- , , « »
Kami memiliki radiasi, neutrino dan materi, dan ini telah dikenal selama hampir seratus tahun. Bagaimana dengan yang lainnya? Tampaknya itu adalah materi gelap dan konstanta kosmologis dalam bentuk bentuk khusus energi gelap. Mungkin tidak lebih.Anda tentu saja dapat melihatnya dari sudut pandang "Big Bang tidak memprediksikan ini," tetapi Big Bang bukanlah jawaban akhir dalam sejarah Semesta, tetapi hanya sebagian dari cerita.
Akan selalu ada sesuatu yang belum kita ketahui, jadi inflasi kosmik, materi gelap, dan energi gelap bukanlah masalah bagi Big Bang - mereka hanya menunjukkan kepada kita keterbatasan teori ini dan memberi tahu kita kisah lengkap tentang alam semesta.Source: https://habr.com/ru/post/id394611/
All Articles