Afbeelding tegoed: University of Chicago
De oerknal zou een normale gebeurtenis in de natuurlijke evolutie van het universum kunnen zijn die herhaaldelijk zal plaatsvinden op ongelooflijk grote tijdschalen naarmate het universum uitzet, leeg raakt en afkoelt, volgens twee natuurkundigen van de Universiteit van Chicago.
? We zeggen graag dat de oerknal niets bijzonders is in de geschiedenis van ons universum? zei Sean Carroll, een assistent-professor in de natuurkunde aan de universiteit van Chicago. Carroll en Jennifer Chen, student aan de Universiteit van Chicago, publiceren elektronisch een paper met een beschrijving van hun ideeën op http://arxiv.org/.
Het onderzoek van Carroll en Chen behandelt twee ambitieuze vragen: waarom stroomt de tijd maar in één richting en kan de oerknal ontstaan zijn door een energiefluctuatie in de lege ruimte die voldoet aan de bekende natuurkundige wetten?
De vraag naar de pijl van de tijd heeft natuurkundigen al een eeuw lang lastig gevallen, omdat de fundamentele natuurkundige wetten voor het grootste deel geen onderscheid maken tussen verleden en toekomst. Ze zijn tijd-symmetrisch ,? Zei Carroll.
En nauw verbonden met de kwestie van tijd is het concept van entropie, een maatstaf voor wanorde in het universum. Zoals natuurkundige Ludwig Boltzmann een eeuw geleden aantoonde, neemt de entropie natuurlijk toe met de tijd. ? Je kunt een ei in een omelet veranderen, maar geen omelet in een ei? Zei Carroll.
Maar het mysterie blijft bestaan waarom entropie om te beginnen laag was in het universum. De moeilijkheid van die vraag heeft wetenschappers al lang lastig gevallen, die het meestal gewoon als een puzzel achterlaten om in de toekomst te beantwoorden.
Carroll en Chen hebben geprobeerd het nu te beantwoorden.
Eerdere onderzoekers hebben vragen over de oerknal benaderd in de veronderstelling dat entropie in het universum eindig is. Carroll en Chen nemen de tegenovergestelde benadering aan. 'We stellen opnieuw dat de entropie van het universum oneindig is. Het kan altijd toenemen ,? Chen zei.
Om met succes uit te leggen waarom het universum eruitziet zoals het er nu uitziet, moeten beide benaderingen een proces genaamd inflatie accommoderen, dat een uitbreiding is van de oerknaltheorie. Astrofysici hebben de inflatietheorie uitgevonden zodat ze het universum kunnen verklaren zoals het er nu uitziet. Volgens de inflatie onderging het universum een periode van enorme expansie in een fractie van een seconde na de oerknal.
Maar er is een probleem met dat scenario: een? Skelet in de kast? Zei Carroll. Om met inflatie te beginnen, zou het universum een microscopisch klein stukje in een uiterst onwaarschijnlijke configuratie hebben omvat, niet wat wetenschappers zouden verwachten van een willekeurig gekozen beginvoorwaarde. Carroll en Chen stellen dat een generieke beginvoorwaarde waarschijnlijk lijkt op koude, lege ruimte - niet een duidelijk gunstig beginpunt voor het ontstaan van inflatie.
In een universum van eindige entropie hebben sommige wetenschappers voorgesteld dat een willekeurige fluctuatie inflatie kan veroorzaken. Dit zou echter vereisen dat de moleculen van het universum fluctueren van een toestand met hoge entropie naar een toestand met lage entropie - een statistische longshot.
? De voorwaarden voor inflatie zijn niet zo eenvoudig te starten? Zei Carroll. ? Er is een argument dat het gemakkelijker is om ons universum te laten verschijnen door een willekeurige fluctuatie dan dat de inflatie begint door een willekeurige fluctuatie.?
Carroll en Chen's scenario van oneindige entropie zijn geïnspireerd door de bevinding in 1998 dat het universum voor altijd zal uitdijen vanwege een mysterieuze kracht die 'donkere energie' wordt genoemd. Onder deze omstandigheden is de natuurlijke configuratie van het universum er een die bijna leeg is. ? In ons huidige universum groeit de entropie en het universum breidt zich uit en wordt leger ,? Zei Carroll.
Maar zelfs lege ruimte heeft vage energiesporen die fluctueren op de subatomaire schaal. Zoals eerder gesuggereerd door Jaume Garriga van Universitat Autonoma de Barcelona en Alexander Vilenkin van Tufts University, kunnen deze schommelingen hun eigen oerknal genereren in kleine delen van het universum, die ver uit elkaar liggen in tijd en ruimte. Carroll en Chen breiden dit idee op dramatische wijze uit, wat suggereert dat de inflatie zou kunnen beginnen? Omgekeerd? in het verre verleden van ons universum, zodat het lijkt alsof de tijd achteruit loopt (vanuit ons perspectief) naar waarnemers ver in ons verleden.
Ongeacht de richting waarin ze lopen, de nieuwe universums die in deze oerknal zijn gecreëerd, zullen het proces van toenemende entropie voortzetten. In deze oneindige cyclus bereikt het universum nooit een evenwicht. Als het evenwicht zou worden bereikt, zou er nooit iets gebeuren. Er zou geen pijl van tijd zijn.
'Er is geen staat waar je naartoe kunt gaan, dat is maximale entropie. Je kunt de entropie altijd meer vergroten door een nieuw universum te creëren en het te laten uitzetten en afkoelen? Carroll legde uit.
Oorspronkelijke bron: University of Chicago News Release
