VAKAAN TILAN TEORIA: HISTORIA, SELITYS, LÄSNÄOLO - ARTE - 2025

Pysyvän tilan teoria on kosmologinen malli, jossa maailmankaikkeus on aina näyttää samalta, riippumatta siitä, missä tai milloin se havaitaan. Tämä tarkoittaa, että jopa maailmankaikkeuden syrjäisimmissä paikoissa on planeettoja, tähtiä, galakseja ja sumua, jotka on tehty samoilla elementeillä, jotka tiedämme, ja samassa suhteessa, vaikka on totta, että maailmankaikkeus laajenee.

Tämän vuoksi maailmankaikkeuden tiheyden arvioidaan vähenevän vain yhden protonin massalla kuutiometriä kohti vuodessa. Tämän kompensoimiseksi vakaan tilan teoria postuloi jatkuvan aineentuotannon olemassaolon.

Kuva 1: Kuva Hablin avaruusteleskoopista 13,2 miljardin valovuoden päässä otetusta äärimmäisestä syväkentästä. (Luotto: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee ja P. Oesch, Kalifornian yliopisto, Santa Cruz; R. Bouwens, Leidenin yliopisto; ja HUDF09-tiimi)

Se vahvistaa myös, että maailmankaikkeus on aina ollut olemassa ja tulee olemaan edelleen ikuisesti, vaikkakin kuten aiemmin sanottiin, se ei kiistä sen laajentumista eikä sitä seuraavaa galaksien erottelua, tosiasiat, jotka tiede on täysin vahvistanut.

Historia

Vakaan tilan teoriaa ehdottivat vuonna 1946 tähtitieteilijä Fred Hoyle, matemaatikko ja kosmologi Hermann Bondi sekä astrofysiikka Thomas Gold perustuen idealle, joka on inspiroitu vuoden 1945 kauhuelokuvasta Dead of Night.

Aikaisemmin Albert Einstein oli muotoillut kosmologisen periaatteen, jossa hän totesi, että maailmankaikkeuden on oltava "invariantti avaruus-aika-käännösten ja kiertojen alla". Toisin sanoen: sen on oltava homogeeninen ja siinä ei saa olla mitään suuntausta.

Vuonna 1948 Bondi ja Gold lisäsivät tämän periaatteen osana teoriaaan maailmankaikkeuden tasapainotilasta, todeten, että maailmankaikkeuden tiheys pysyy yhtenäisenä jatkuvasta ja iankaikkisesta laajentumisestaan ​​huolimatta.

Selitys

Kiinteä malli varmistaa, että maailmankaikkeus kasvaa jatkuvasti ikuisesti, koska aina on aineen ja energian lähteitä, jotka ylläpitävät sitä sellaisena kuin me sen tunnemme.

Tällä tavalla uusia vetyatomeja syntyy jatkuvasti muodostamaan sumua, joka lopulta synnyttää uusia tähtiä ja galakseja. Kaikki samalla vauhdilla, jolla vanhat galaksit siirtyvät poispäin, kunnes niistä tulee tarkkailemattomia ja uudet galaksit ovat täysin erottamattomia vanhimmista.

Mistä tiedät, että maailmankaikkeus laajenee? Tähtien valon tutkiminen, jotka koostuvat pääasiassa vedystä, joka emittoi ominaisia ​​sähkömagneettisen säteilyn linjoja, jotka ovat kuin sormenjälki. Tätä mallia kutsutaan spektriksi ja se voidaan nähdä seuraavasta kuvasta:

Kuva 2. Vedin päästöspektri. Punainen viiva vastaa 656 nm: n aallonpituutta.

Galaksit koostuvat tähteistä, joiden spektrit ovat samat kuin atomien säteilyttämät laboratorioissamme, paitsi pieni ero: ne siirtyvät kohti suurempia aallonpituuksia, ts. Punaista kohti Doppler-vaikutuksesta, joka on yksiselitteinen merkki syrjäinen.

Useimpien galaksien spektrissä on tämä punasiirtymä. Vain harvat läheisessä "paikallisessa galaksiryhmässä" osoittavat sinisen muutoksen.

Yksi niistä on Andromedan galaksi, joka lähestyy ja jonka kanssa mahdollisesti monien aikojen sisällä Linnunrata, oma galaksi, sulautuu yhteen.

Vähenevät galaksit ja Hubblen laki

Vetypektrin ominaisviiva on linja 656 nanometrillä (nm). Galaksian valossa sama linja on siirtynyt 660 nm: iin. Siksi sen punasiirtymä on 660 - 656 nm = 4 nm.

Toisaalta aallonpituuden muutoksen ja levossa olevan aallonpituuden välinen osamäärä on yhtä suuri kuin galaksin v nopeuden ja valon nopeuden välinen jako (c = 300 000 km / s):

Näiden tietojen kanssa:

v = 0,006c

Toisin sanoen, tämä galaksi on siirtymässä nopeudella 0.006-kertainen valonopeudella: noin 1800 km / s. Hubblen lain mukaan galaksin d etäisyys on verrannollinen nopeuteen v, jolla se liikkuu:

Suhteellisuusvakio on käänteinen Hubble-vakiosta, jota merkitään nimellä Ho, jonka arvo on:

Tämä tarkoittaa, että esimerkissä oleva galaksi on etäisyydellä:

Esittää

Toistaiseksi laajimmin hyväksytty kosmologinen malli on edelleen Big Bang -teoria. Jotkut kirjoittajat kuitenkin muotoilevat edelleen teorioita sen ulkopuolella ja tukevat vakaan tilan teoriaa.

Tutkijat tukevat vakaan tilan teoriaa

Hinduastrofysiikka Jayant Narlikar, joka työskenteli yhdessä vakaan tilan teorian luojaiden kanssa, on tehnyt suhteellisen tuoreita julkaisuja vakaan tilan mallin tueksi.

Esimerkkejä niistä: "Aineen luominen ja poikkeava punasiirtymä" ja "Säteilyn imeytymisen teoriat laajentuneissa maailmankaikkeuksissa", julkaistu kumpikin vuonna 2002. Nämä teokset etsivät vaihtoehtoisia selityksiä isolle räjähdykselle selittämään maailmankaikkeuden ja mikroaaltouuni tausta.

Ruotsalainen astrofysiikka ja keksijä Johan Masreliez on toinen vakaan tilan teorian nykyaikaisista puolustajista, ehdottaen kosmisen laajentamisen mittakaavaan, epätavanomaista vaihtoehtoista teoriaa Suurelle räjähdykselle.

Venäjän tiedeakatemia julkaisi työnsä tunnustuksena monografian hänen teoksistaan ​​astrofysiikassa vuonna 2015.

Kosminen taustasäteily

Vuonna 1965 kaksi Bell Telephone Laboratoriesin insinööriä: A. Penzias ja R. Wilson löysivät tausta säteilyn, jota he eivät voineet poistaa suunnattavista mikroaaltoantenneista.

Kiinnostavinta on, että he eivät pystyneet tunnistamaan lähdettä heille. Säteily pysyi samana antennin suunnassa. Säteilyspektristä insinöörit määrittivät, että sen lämpötila oli 3,5 K.

Lähellä heitä ja Big Bang -mallin perusteella toinen tutkijaryhmä, tällä kertaa astrofysiikot, ennusti saman lämpötilan kosmisen säteilyn: 3.5 K.

Molemmat joukkueet tulivat samaan johtopäätökseen täysin eri tavalla ja itsenäisesti tietämättä toisen työstä. Sattumalta nämä kaksi teosta julkaistiin samana päivänä ja samassa lehdessä.

Tämän säteilyn olemassaolo, jota kutsutaan kosmiseksi tausta säteilyksi, on voimakkain argumentti paikallaan olevaa teoriaa vastaan, koska sitä ei voida mitenkään selittää, ellei se ole Ison räjähdyksen säteilyjäännöksiä.

Edustajat ehdottivat kuitenkin nopeasti koko maailmankaikkeuteen hajallaan olevien säteilylähteiden olemassaoloa, jotka hajottivat säteilynsä kosmisella pölyllä, vaikka toistaiseksi ei ole todisteita siitä, että nämä lähteet todella olisivat olemassa.

Perusteet

Ehdotetun ajankohtana ja käytettävissä olevien havaintojen kanssa vakaan tilan teoria oli yksi fyysikoiden ja kosmologien hyväksymistä. Siihen mennessä - 1900-luvun puoliväliin - lähimmän maailmankaikkeuden ja kauimman välillä ei ollut eroa.

Ensimmäiset Big Bang -teoriaan perustuvat arviot ajoivat maailmankaikkeuden noin 2 miljardiin vuoteen, mutta tuolloin tiedettiin, että aurinkokunta oli jo 5 miljardia vuotta vanha ja Linnunrata 10–12 miljardia vuotta vanha. vuotta.

Tästä virheellisestä laskennasta tuli piste vakaan tilan teoriaan, koska ilmeisesti maailmankaikkeus ei olisi voinut alkaa Linnunradan tai aurinkokunnan jälkeen.

Nykyiset Big Bangiin perustuvat laskelmat arvioivat maailmankaikkeuden ikäksi 13,7 miljardia vuotta, ja tähän päivään mennessä ei universumista ole löydetty mitään esineitä ennen tätä ikää.

Vasta-argumentit

1950–60-luvulla löydettiin kirkkaita radiotaajuuksien lähteitä: kvaasareja ja radiogalakseja. Nämä kosmiset esineet on löydetty vain erittäin suurilta etäisyyksiltä, ​​ts. Kaukaiseen menneisyyteen.

Vakaan tilan mallin olosuhteissa näiden voimakkaiden radiotaajuuksien lähteiden tulisi olla jakautuneita enemmän tai vähemmän tasaisesti nykyisessä ja nykyisessä universumissa, tosin todisteet osoittavat toisin.

Toisaalta Big Bang -malli on konkreettisempi tämän havainnon suhteen, koska kvaasarit ja radiogalaksit olisivat voineet muodostua maailmankaikkeuden tiheämpiin ja kuumempiin vaiheisiin, myöhemmin tultua galakseiksi.

Näkemykset maailmankaikkeudesta

Etäinen panoraama

Kuvan 1 valokuva on äärimmäinen syväkenttäkuva, jonka Habble-avaruusteleskooppi on kaapanut vuosina 2003-2004.

Se vastaa hyvin pientä osaa, vähemmän kuin 0,1º eteläistä taivasta Fornax-tähdistössä kaukana Linnunradan häikäisystä alueella, jolla normaalit kaukoputket eivät kaappaa mitään.

Valokuvassa voit nähdä spiraal galakseja, jotka ovat samanlaisia ​​kuin omat ja lähinaapurimme. Valokuvassa näkyvät myös diffuusi punaiset galaksit, joissa tähten muodostuminen on lakannut, samoin kuin kohdat, jotka ovat vielä kauempana galakseja tilassa ja ajassa.

Maailmankaikkeuden arvioidaan olevan 13,7 miljardia vuotta vanha, ja syväkenttävalokuva näyttää galakseja 13,2 miljardin valovuoden päässä. Ennen Hubblea kauimpana havaitut galaksit olivat 7 miljardin valovuoden päässä, ja kuva oli samanlainen kuin syväkenttävalokuva.

Syvän avaruuden kuva ei vain osoita kaukaista maailmankaikkeutta, vaan myös aiempaa maailmankaikkeutta, koska kuvan rakentamiseen käytetyt fotonit ovat 13,2 miljardia vuotta vanhoja. Siksi se on kuva varhaisen maailmankaikkeuden osasta.

Lähellä ja keskimmäinen panoraama

Paikallinen galaksiryhmä sisältää Linnunrata ja naapurimaiden Andromeda, kolmiogalaksi ja noin kolmekymmentä muuta, alle 5,2 miljoonan valovuoden päässä.

Tämä tarkoittaa 2500 kertaa vähemmän etäisyyttä ja aikaa kuin syvän kentän galaksit. Kuitenkin maailmankaikkeuden ulkonäkö ja galaksien muoto näyttää samanlaiselta kuin kaukainen ja vanhempi universumi.

Kuva 3: Hickson-44-galaksiryhmä Leon tähdistössä 60 miljoonan valovuoden päässä. (Laajuus: MASIL Imaging Team)

Kuvio 2 on esimerkki tutkitun universumin keskialueesta. Se on Hickson-44-galaksiryhmä, joka on 60 miljoonan valovuoden päässä Leon tähdistössä.

Kuten voidaan nähdä, maailmankaikkeuden ulkonäkö etäisyyksien ja väliaikojen välillä on samanlainen kuin syvän maailmankaikkeuden 220 kertaa kauempana ja paikallisen ryhmän, viisi kertaa lähempänä.

Tämä saa meidät ajattelemaan, että maailmankaikkeuden tasapainotilan teorialla on ainakin havainnollinen perusta, koska maailmankaikkeuden panoraama eri avaruus-aika-asteikoilla on hyvin samankaltainen.

Jatkossa on mahdollista, että luodaan uusi kosmologinen teoria, joka sisältää sekä vakaan tilan teorian että ison paineen teorian menestyneimmät näkökohdat.

Viitteet

1. Bang - Crunch - Bang. Palautettu: FQXi.org
2. Britannica Online Encyclopedia. Vakaan tilan teoria. Palautettu: Britannica.com
3. Neofronters. Vakaan tilan malli. Palautettu osoitteesta: neofronteras.com
4. Wikipedia. Vakaan tilan teoria. Palautettu osoitteesta: wikipedia.com
5. Wikipedia. Kosmologinen periaate. Palautettu osoitteesta: wikipedia.com