진동 우주 또는 순환 우주 이론은 우주가 무한정 확대 및 축소되는 제안한다. 캘리포니아 공과 대학의 수학자 인 Richard Tolman (1881-1948)은 1930 년경에 맥동하는 우주에 대한 수학적 기반 이론을 제안했습니다.
그러나이 아이디어는 톨만 시대에는 새로운 것이 아니 었습니다. 고대 베다 경전에서 이미 기원전 1500 년경에 비슷한 것을 제안했기 때문에 전체 우주가 브라 만다라는 우주 알에 포함되어 있다고 말했습니다.
그림 1. 허블에서 바라본 깊은 우주의 모습. 현재 우주는 팽창하고 있지만 진동하는 우주 이론에 따르면 수축 할 때가 온다. 출처 : Wikimedia Commons.
Edwin Hubble (1889-1953) 덕분에 우주가 현재 팽창하고 있음이 입증되었으며, 대부분의 천문학 자에 따르면 현재 가속되고 있습니다.
진동하는 우주 이론 제안
Tolman이 제안하는 것은 우주의 팽창이 빅뱅의 초기 충동으로 인해 발생하고 중력의 작용으로 인해 충동이 중단되면 중단된다는 것입니다.
실제로, 러시아 우주 학자 Alexander Friedmann (1888-1925)은 이미 1922 년에 우주의 임계 밀도에 대한 아이디어를 수학적으로 도입했습니다. 중력은 팽창을 방지하고 붕괴 될 때까지 수축을 일으 킵니다.
글쎄요, 그의 이론에서 Tolman은 우주의 밀도가 중력 제동 덕분에 팽창이 멈추는 지점에 도달 할 것이고 Big Crunch라고 불리는 수축 단계가 시작될 것이라고 예측합니다.
이 단계에서 은하들은 점점 더 가까워 져서 엄청나게 밀도가 높은 거대한 질량을 형성하여 예측 된 붕괴를 일으킬 것입니다.
이 이론은 또한 우주가 수백만 년 주기로 교대로 건설되고 파괴되기 때문에 우주에는 특정한 시작과 끝이 없다고 가정합니다.
원초적 문제
대부분의 우주 학자들은 상상할 수없는 밀도와 엄청난 온도의 물질과 에너지의 특정 형태로부터 원시 대폭발을 통해 형성된 우주의 기원으로 빅뱅 이론을 받아들입니다.
이 위대한 초기 원자로부터 우리가 알고있는 기본 입자, 즉 양성자, 전자 및 중성자, 즉 현명한 아리스토텔레스가 모든 물질의 근원 인 원시 물질을 지칭하는 데 사용했던 그리스어 인 ylem이라는 형태로 나타났습니다.
일렘은 팽창함에 따라 점차적으로 냉각되어 매번 밀도가 낮아졌습니다. 이 과정은 우주에 방사능 발자국을 남겼고, 지금은 마이크로파 방사 배경이 감지되었습니다.
기본 입자는 서로 결합되어 몇 분 만에 우리가 알고있는 물질을 형성하기 시작했습니다. 그래서 ylem은 연속적으로 하나의 물질로 변형되었습니다. 일렘의 아이디어는 바로 맥동하는 우주의 아이디어를 불러 일으킨 것입니다.
맥동하는 우주 이론에 따르면, 우리가 지금있는이 확장 단계에 도달하기 전에 현재의 우주와 비슷한 다른 우주가 존재했을 가능성이 있습니다.
아니면 우리가 미래에 일어날 첫 번째 순환 우주 일 수도 있습니다.
빅뱅, 빅 크런치 및 엔트로피
Tolman에 따르면, 우주의 각 진동 시퀀스는 빅뱅으로 시작하는데, 여기서 ylem은 우리가 알고있는 모든 문제를 일으키고 우주가 붕괴되는 붕괴 인 Big Crunch로 끝납니다.
둘 사이의 시간 동안 우주는 중력이 멈출 때까지 팽창합니다.
그러나 Tolman 자신이 깨달은 것처럼 문제는 시스템의 엔트로피 (무질서 정도)가 결코 감소하지 않는다는 열역학 제 2 법칙에 있습니다.
따라서 우주가 이전 엔트로피의 기억을 유지할 수 있다면 각 사이클은 이전 사이클보다 길어야합니다. 각주기의 길이를 늘리면 우주가 무한히 확장되는 경향이 있습니다.
또 다른 결과는이 모델에 따르면 우주는 유한하고 과거에 어떤 먼 지점에서 기원이 있었음에 틀림 없다는 것입니다.
문제를 해결하기 위해 Tolman은 상대 론적 열역학을 포함함으로써 그러한 제한이 사라지고 우주의 무한한 일련의 수축과 팽창을 허용 할 것이라고 주장했습니다.
우주의 진화
그림 2. 밀도 매개 변수는 우주의 세 가지 가능한 기하학을 결정합니다. 출처 : Wikimedia Commons를 통한 NASA.
위대한 수학자이기도 한 러시아 우주 학자 알렉산더 프리드만은 아인슈타인 방정식에 대한 세 가지 해법을 발견했습니다. 이것은 상대성 이론의 일부이며 물질과 중력의 존재로 인한 시공간 곡선을 설명하는 10 개의 방정식입니다.
Friedmann의 세 가지 해법은 세 가지 우주 모델로 이어집니다. 하나는 폐쇄 형, 하나는 개방형, 다른 하나는 평면입니다. 이 세 가지 솔루션이 제공하는 가능성은 다음과 같습니다.
-팽창하는 우주는 팽창을 멈추고 다시 수축 할 수 있습니다.
-팽창하는 우주는 평형 상태에 도달 할 수 있습니다.
-확장은 무한대로 계속할 수 있습니다.
빅 립
우주의 팽창 속도와 그 안에 존재하는 물질의 양은 앞서 언급 한 세 가지 중 올바른 해결책을 인식하는 열쇠입니다.
Friedmann은 처음에 언급 된 임계 밀도는 입방 미터당 수소 원자가 플러스 또는 마이너스 6 개라고 추정했습니다. 수소와 헬륨은 빅뱅 이후 일렘의 주요 산물이며 우주에서 가장 풍부한 원소라는 것을 기억하십시오.
지금까지 과학자들은 현재 우주의 밀도가 매우 낮기 때문에 확장 속도를 늦추는 중력을 생성하는 것이 불가능하다는 데 동의합니다.
그래서 우리 우주는 열린 우주가 될 것입니다. 이것은 물질이 다시는 다시 오지 않는 아 원자 입자로 분리되는 대 눈물 또는 큰 립으로 끝날 수 있습니다. 이것이 우리가 알고있는 우주의 끝이 될 것입니다.
암흑 물질이 핵심
그러나 암흑 물질의 존재를 고려해야합니다. 적어도 지금은 암흑 물질을 직접 보거나 감지 할 수 없습니다. 그러나 그것의 존재는 많은 별과 시스템에서 중력 변화를 설명 할 것이기 때문에 그 중력 효과는 그렇습니다.
암흑 물질이 우주의 90 %까지 차지한다고 믿기 때문에 우리 우주는 닫혀있을 가능성이 있습니다. 이 경우 중력은 이전에 설명한대로 확장을 보상하여 Big Crunch로 가져올 수 있습니다.
어쨌든 그것은 여전히 추측의 여지가 많은 매혹적인 아이디어입니다. 미래에는 암흑 물질이 존재한다면 진정한 본질이 드러날 가능성이 있습니다.
이미 국제 우주 정거장의 실험실에서 이에 대한 실험이 있습니다. 한편 지상에서는 일반 물질에서 암흑 물질을 얻기위한 실험도 진행되고 있습니다. 그 결과는 우주의 진정한 본질을 이해하는 데 핵심이 될 것입니다.
참고 문헌
- Kragh, H. 상대 론적 우주의 순환 모델. 출처 : arxiv.org.
- Pérez, I. 기원과 우주의 끝. 출처 : revistaesfinge.com.
- SC633. 우주의 기원. 출처 : sc663b2wood.weebly.com.
- Villanueva, J. 진동 우주 이론. 회수 됨 : universetoday.com.
- Wikipedia. 순환 모델. 출처 : en.wikipedia.org.
- Wikipedia. 우주의 모양. 출처 : en.wikipedia.org.