Evighedens matematik beviser, at universet må have haft en begyndelse

The Big Bang er blevet en del af populærkulturen, siden sætningen blev opfundet af den maverick-fysiker Fred Hoyle i 1940'erne. Det er næppe overraskende for en begivenhed, der repræsenterer altings ultimative fødsel.

Imidlertid foretrak Hoyle meget en anden model af kosmos: et stabilt univers uden begyndelse eller ende, der strækker sig uendeligt ind i fortiden og fremtiden. Den idé tog aldrig rigtig fart.

I de senere år er kosmologer dog begyndt at studere en række nye ideer, der har lignende egenskaber. Mærkeligt nok er disse ideer ikke nødvendigvis i modstrid med forestillingen om et Big Bang.

For eksempel er en idé, at universet er cyklisk med big bangs efterfulgt af big crunches efterfulgt af big bangs i en uendelig cyklus.

En anden er forestillingen om evig inflation, hvor forskellige dele af universet udvider og trækker sig sammen med forskellige hastigheder. Disse områder kan opfattes som forskellige universer i et kæmpe multivers.

Så selvom vi ser ud til at leve i et oppustet kosmos, kan andre universer være meget anderledes. Og selvom vores univers kan se ud, som om det har en begyndelse, behøver multiverset ikke at have en begyndelse.

Så er der ideen om et emergent univers, som eksisterer som en slags frø til evigheden og så pludselig udvider sig.

Så disse moderne kosmologier antyder, at observationsbeviset for et ekspanderende univers stemmer overens med et kosmos uden begyndelse eller ende. Det kan være indstillet til at ændre sig.

I dag siger Audrey Mithani og Alexander Vilenkin ved Tufts University i Massachusetts, at disse modeller er matematisk uforenelige med en evig fortid. Faktisk tyder deres analyse på, at disse tre modeller af universet også må have haft en begyndelse.

Deres argument fokuserer på evighedens matematiske egenskaber – et univers uden begyndelse og ende. Sådan et univers skal indeholde baner, der strækker sig uendeligt ind i fortiden.

Mithani og Vilenkin peger dog på et bevis fra 2003 for, at den slags tidligere baner ikke kan være uendelige, hvis de er en del af et univers, der udvider sig på en bestemt måde.

De fortsætter med at vise, at cykliske universer og universer med evig inflation begge udvider sig på denne måde. Så de kan ikke være evige i fortiden og må derfor have haft en begyndelse. Selvom inflationen kan være evig i fremtiden, kan den ikke forlænges i det uendelige til fortiden, siger de.

De behandler den nye model af universet forskelligt og viser, at selvom den kan virke stabil fra et klassisk synspunkt, er den ustabil fra et kvantemekanisk synspunkt. En simpel emergent universmodel...kan ikke undslippe kvantekollaps, siger de.

Konklusionen er uundgåelig. Ingen af ​​disse scenarier kan faktisk være fortidens evige, siger Mithani og Vilenkin.

Da observationsbeviset er, at vores univers udvider sig, så må det også være født i fortiden. En dyb konklusion (omend den samme, der førte til ideen om big bang i første omgang).

Ref: arxiv.org/abs/1204.4658 : Havde universet en begyndelse?

skjule