Selama ada manusia, begitu banyak dan mencoba memahami struktur alam semesta. Ya, banyak yang mengatakan bahwa ini adalah "keributan yang tidak berguna", kita tidak benar-benar tahu apa-apa, dan kita tidak akan belajar apa-apa di generasi mendatang, dan bahkan mungkin sampai akhir peradaban manusia. Yah, mungkin mereka benar, tapi mari kita berspekulasi …
Teori Big Bang telah menjadi model kosmologis yang diterima secara umum seperti halnya rotasi Bumi mengelilingi Matahari. Menurut teori tersebut, sekitar 14 miliar tahun yang lalu, osilasi spontan dalam kehampaan mutlak menyebabkan munculnya alam semesta. Sesuatu yang seukuran partikel subatom berkembang menjadi ukuran yang tak terbayangkan dalam sekejap. Tetapi dalam teori ini, ada banyak masalah yang dihadapi fisikawan, mengedepankan lebih banyak hipotesis baru.
Jadi apa yang salah dengan teori Big Bang?
Apa yang salah dengan teori big bang
1. DARI TEORI dapat disimpulkan bahwa semua planet dan bintang terbentuk dari debu yang tersebar di angkasa sebagai akibat dari ledakan. Tetapi apa yang mendahuluinya tidak jelas: di sini model matematika ruang-waktu kita berhenti bekerja. Alam semesta muncul dari keadaan tunggal awal yang tidak dapat diterapkan oleh fisika modern. Teori tersebut juga tidak mempertimbangkan penyebab singularitas atau materi dan energi untuk kemunculannya. Diyakini bahwa jawaban atas pertanyaan tentang keberadaan dan asal usul singularitas awal akan diberikan oleh teori gravitasi kuantum.
Video promosi:
2. MODEL PALING KOSMOLOGIS MENUNJUKKAN bahwa seluruh alam semesta jauh lebih besar daripada bagian yang dapat diamati - wilayah bola dengan diameter sekitar 90 miliar tahun cahaya. Kita hanya melihat bagian Alam Semesta itu, cahayanya yang berhasil mencapai Bumi dalam 13,8 miliar tahun. Tetapi teleskop semakin baik, kami mendeteksi objek yang semakin jauh, dan sejauh ini tidak ada alasan untuk percaya bahwa proses ini akan berhenti.
3. DARI SAAT EKSPLOSI BESAR, ALAM SEMESTA MENGEMBANGKAN DENGAN PERCEPATAN. Misteri fisika modern yang paling sulit adalah pertanyaan tentang apa yang menyebabkan percepatan. Menurut hipotesis kerja, alam semesta mengandung komponen tak terlihat yang disebut "energi gelap". Teori Big Bang tidak menjelaskan apakah alam semesta akan mengembang tanpa batas, dan jika demikian, ke mana ia akan mengarah - ke lenyapnya atau sesuatu yang lain.
4. MESKIPUN MEKANIKA NEWTON DIKUANGKAN OLEH FISIKA RELATIVIS, itu tidak bisa disebut keliru. Namun, persepsi dunia dan model untuk menggambarkan alam semesta telah berubah total. Teori Big Bang meramalkan sejumlah hal yang tidak diketahui sebelumnya. Jadi, jika teori lain datang menggantikannya, maka teori itu harus serupa dan memperluas pemahaman tentang dunia.
Kami akan fokus pada teori paling menarik yang menggambarkan model Big Bang alternatif.
Alam semesta itu seperti fatamorgana lubang hitam
Alam semesta berawal dari runtuhnya bintang di alam semesta empat dimensi, kata para ilmuwan dari Perimeter Institute for Theoretical Physics. Hasil penelitian mereka dipublikasikan di Scientific American. Nyayesh Afshordi, Robert Mann dan Razi Purhasan mengatakan bahwa alam semesta tiga dimensi kita menjadi semacam "fatamorgana holografik" ketika sebuah bintang empat dimensi runtuh. Berbeda dengan teori Big Bang, yang menyatakan bahwa alam semesta muncul dari ruang-waktu yang sangat panas dan padat, di mana hukum standar fisika tidak berlaku, hipotesis baru tentang alam semesta empat dimensi menjelaskan baik alasan asal usul maupun perluasannya yang cepat.
Menurut skenario yang dirumuskan oleh Afshordi dan rekan-rekannya, alam semesta tiga dimensi kita adalah sejenis membran yang mengapung melalui alam semesta yang lebih bervolume yang sudah ada dalam empat dimensi. Jika di ruang empat dimensi ini ada bintang empat dimensinya sendiri, mereka juga akan meledak, seperti bintang tiga dimensi di alam semesta kita. Lapisan dalam akan menjadi lubang hitam, dan lapisan luar akan terlempar ke luar angkasa.
Di alam semesta kita, lubang hitam dikelilingi oleh bola yang disebut cakrawala peristiwa. Dan jika di ruang tiga dimensi batas ini dua dimensi (seperti membran), maka di alam semesta empat dimensi cakrawala peristiwa akan dibatasi oleh bola yang ada di tiga dimensi. Simulasi komputer tentang runtuhnya bintang empat dimensi telah menunjukkan bahwa cakrawala peristiwa tiga dimensinya akan berkembang secara bertahap. Inilah yang kami amati, menyebut pertumbuhan membran 3D sebagai perluasan Alam Semesta, para astrofisikawan percaya.
Beku besar
Alternatif untuk Big Bang adalah Big Freeze. Sebuah tim fisikawan dari University of Melbourne, dipimpin oleh James Kvatch, mempresentasikan model kelahiran alam semesta, yang lebih terlihat seperti proses bertahap dari pembekuan energi amorf daripada percikan dan perluasannya ke tiga arah ruang angkasa.
Energi tak berbentuk, menurut para ilmuwan, seperti air, didinginkan menjadi kristalisasi, menciptakan tiga dimensi ruang dan satu waktu yang biasa.
Teori Big Freeze meragukan pernyataan Albert Einstein yang diterima saat ini tentang kontinuitas dan kelancaran ruang dan waktu. Ada kemungkinan bahwa ruang memiliki bagian-bagian penyusunnya - blok bangunan tak terpisahkan seperti atom atau piksel kecil dalam grafik komputer. Blok-blok ini sangat kecil sehingga tidak dapat diamati, namun, mengikuti teori baru, cacat dapat dideteksi yang seharusnya membiaskan aliran partikel lain. Ilmuwan telah menghitung efek seperti itu menggunakan alat matematika, dan sekarang mereka akan mencoba mendeteksinya secara eksperimental.
Alam semesta tanpa awal atau akhir
Ahmed Farag Ali dari Universitas Benha di Mesir dan Sauria Das dari Universitas Lethbridge di Kanada telah mengusulkan solusi baru untuk masalah singularitas dengan meninggalkan Big Bang. Mereka memperkenalkan ide-ide fisikawan terkenal David Bohm ke dalam persamaan Friedman yang menggambarkan perluasan alam semesta dan Big Bang. “Sungguh menakjubkan bahwa amandemen kecil berpotensi menyelesaikan begitu banyak masalah,” kata Das.
Model yang dihasilkan menggabungkan relativitas umum dan teori kuantum. Ia tidak hanya menyangkal singularitas yang mendahului Big Bang, tetapi juga tidak memungkinkan alam semesta berkontraksi kembali ke keadaan semula dari waktu ke waktu. Menurut data yang diperoleh, alam semesta memiliki ukuran yang terbatas dan masa hidup yang tidak terbatas. Dalam istilah fisik, model tersebut menggambarkan alam semesta yang dipenuhi dengan fluida kuantum hipotetis, yang terdiri dari gravitasi - partikel yang menyediakan interaksi gravitasi.
Para ilmuwan juga mengklaim bahwa temuan mereka konsisten dengan pengukuran kepadatan alam semesta terbaru.
Inflasi kacau tak berujung
Istilah "inflasi" mengacu pada ekspansi cepat alam semesta, yang terjadi secara eksponensial pada saat-saat pertama setelah Big Bang. Dengan sendirinya, teori inflasi tidak membantah teori Big Bang, tetapi hanya menafsirkannya secara berbeda. Teori ini memecahkan beberapa masalah mendasar dalam fisika.
Menurut model inflasi, tak lama setelah dimulainya, alam semesta mengembang secara eksponensial untuk waktu yang sangat singkat: ukurannya berlipat ganda. Para ilmuwan percaya bahwa dalam 10 hingga -36 derajat detik, ukuran Alam Semesta telah bertambah setidaknya 10 hingga 30-50 derajat, dan mungkin lebih. Pada akhir fase inflasi, Alam Semesta dipenuhi dengan plasma super tinggi yang terdiri dari quark-quark bebas, gluon, lepton, dan quanta berenergi tinggi.
Konsep tersebut menyiratkan bahwa ada banyak alam semesta yang terisolasi di dunia dengan perangkat yang berbeda.
Fisikawan telah sampai pada kesimpulan bahwa logika model inflasi tidak bertentangan dengan gagasan tentang kelahiran ganda yang konstan dari alam semesta baru. Fluktuasi kuantum - sama seperti yang muncul di dunia kita - dapat terjadi dalam jumlah berapa pun, asalkan kondisinya tepat. Sangat mungkin bahwa alam semesta kita muncul dari zona fluktuasi yang terbentuk di dunia pendahulu. Dapat juga diasumsikan bahwa suatu saat dan di suatu tempat di Semesta kita akan terbentuk fluktuasi, yang akan "meledakkan" alam semesta muda dari jenis yang sama sekali berbeda. Dalam model ini, alam semesta anak dapat terus bergerak. Selain itu, sama sekali tidak perlu hukum fisik yang sama ditetapkan di dunia baru. Konsep tersebut menyiratkan bahwa ada banyak alam semesta yang terisolasi di dunia dengan perangkat yang berbeda.
Teori siklik
Paul Steinhardt, salah satu fisikawan yang meletakkan dasar kosmologi inflasi, memutuskan untuk mengembangkan teori ini lebih jauh. Ilmuwan yang mengepalai Center for Theoretical Physics di Princeton, bersama dengan Neil Turok dari Perimeter Institute for Theoretical Physics, memaparkan teori alternatif dalam buku Endless Universe: Beyond the Big Bang. Model mereka didasarkan pada generalisasi teori superstring kuantum yang dikenal sebagai teori-M. Menurutnya, dunia fisik memiliki 11 dimensi - sepuluh spasial dan satu temporal. Ruang dengan dimensi lebih rendah "mengapung" di dalamnya, yang disebut bran (kependekan dari "membran"). Alam semesta kita hanyalah salah satu bran tersebut.
Model Steinhardt dan Turok berpendapat bahwa Big Bang terjadi sebagai akibat dari tumbukan bran kita dengan bran lain - alam semesta yang tidak diketahui. Dalam skenario ini, tabrakan terjadi tanpa henti. Menurut hipotesis Steinhardt dan Turok, bran tiga dimensi lainnya "mengapung" di samping bran kita, dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil. Ia juga mengembang, mendatar, dan mengosongkan, tetapi setelah satu triliun tahun bran akan mulai berkumpul dan akhirnya bertabrakan. Ini akan melepaskan sejumlah besar energi, partikel, dan radiasi. Bencana alam ini akan meluncurkan siklus ekspansi dan pendinginan alam semesta. Model Steinhardt dan Turok mengikuti bahwa siklus ini terjadi di masa lalu dan pasti akan berulang di masa mendatang. Bagaimana siklus ini dimulai, teori ini diam.
Alam semesta itu seperti komputer
Hipotesis lain tentang struktur alam semesta mengatakan bahwa seluruh dunia kita tidak lebih dari matriks atau program komputer. Ide bahwa alam semesta adalah komputer digital pertama kali dikemukakan oleh insinyur Jerman dan perintis komputer Konrad Zuse dalam bukunya Menghitung Ruang. Di antara mereka yang juga memandang alam semesta sebagai komputer raksasa adalah fisikawan Stephen Wolfram dan Gerard 't Hooft.
Ahli teori fisika digital berasumsi bahwa alam semesta pada dasarnya adalah informasi dan karenanya dapat dihitung. Dari asumsi-asumsi ini, dapat disimpulkan bahwa alam semesta dapat dilihat sebagai hasil dari program komputer atau perangkat komputasi digital. Komputer ini dapat berupa, misalnya, robot seluler raksasa atau mesin Turing universal.
Prinsip ketidakpastian dalam mekanika kuantum disebut sebagai bukti tidak langsung dari sifat maya alam semesta.
Menurut teori, setiap objek dan peristiwa dunia fisik berasal dari mengajukan pertanyaan dan mencatat jawaban "ya" atau "tidak". Artinya, di balik segala sesuatu yang mengelilingi kita, ada kode tertentu yang tersembunyi, mirip dengan kode biner dari program komputer. Dan kami adalah semacam antarmuka di mana akses ke data "Internet universal" muncul. Prinsip ketidakpastian dalam mekanika kuantum disebut sebagai bukti tidak langsung dari sifat maya Alam Semesta: partikel materi dapat eksis dalam bentuk yang tidak stabil, dan "tetap" dalam keadaan tertentu hanya saat mengamatinya.
Pengikut fisika digital John Archibald Wheeler menulis: “Tidaklah tidak masuk akal untuk membayangkan bahwa informasi ada dalam inti fisika dan juga inti komputer. Semuanya dari sedikit. Dengan kata lain, segala sesuatu yang ada - setiap partikel, setiap medan gaya, bahkan kontinum ruang-waktu itu sendiri - menerima fungsinya, maknanya dan, pada akhirnya, keberadaannya."
Penulis teks Artem Luchko
