Kaj je teorija stalnega stanja v kozmologiji?

Teorija stacionarnega stanja je bila teorija, predlagana v 20. stoletju kozmologija razložiti dokaze, da se je vesolje širilo, vendar še vedno ohranja osnovno idejo, da je vesolje vedno enako, zato je v praksi nespremenljivo in nima začetka in konca. Ta ideja je bila v veliki meri zavrnjena zaradi astronomskih dokazov, ki nakazujejo, da se vesolje s časom spreminja.

Kdaj Einstein ustvaril svoje teorija splošne relativnostizgodnja analiza je pokazala, da je ustvarila vesolje, ki je bilo nestabilno (širi ali krči se), ne pa statično vesolje, za katero se je vedno domnevalo. Einstein je imel tudi to predpostavko o statičnem vesolju, zato je v svoje splošne enačbe relativnega polja vnesel izraz, imenovan kozmološka konstanta. To je služilo namenu, da se vesolje drži v statičnem stanju. Vendar, kdaj Edwin Hubble odkrili dokaze, da se oddaljene galaksije v resnici širijo od Zemlje v vse smeri, znanstveniki (vključno z Einsteinom) so ugotovili, da vesolje ni videti statično in je izraz odstranjen.

Teorijo o stanju dinamičnega ravnovesja je prvič predlagal sir James Jeans v dvajsetih letih prejšnjega stoletja, vendar je resnično dobil zagon leta 1948, ko jo je preoblikoval Fred Hoyle, Thomas Gold, in Hermann Bondi. Dvomljiva je zgodba, da so teorijo prišli po ogledu filma "Mrtva noč", ki se konča točno tako, kot se je začelo.

Hoyle je postal zlasti velik zagovornik teorije, zlasti v nasprotju s teorija velikega poka. Pravzaprav je Hoyle v britanski radijski oddaji izraz "veliki prasak" nekoliko izsiljeno razlagal nasprotujočo se teoriji.

V svoji knjigi "Vzporedni svetovi" fizik Michio Kaku ponuja eno utemeljeno utemeljitev Hoyleove zavezanosti modelu stalnega stanja in nasprotovanju modelu velikega udarca:

Ena napaka teorije [velikega praska] je bila, da je Hubble zaradi napak pri merjenju svetlobe iz oddaljenih galaksij napačno preračunal starost vesolja na 1,8 milijarde let. Geologi so trdili, da sta bila Zemlja in osončje verjetno stara več milijard let. Kako bi bilo lahko vesolje mlajše od svojih planetov?

V svoji knjigi "Neskončno vesolje: onstran velikega poka" kozmologi Paul J. Steinhardt in Neil Turok so nekoliko manj naklonjeni Hoyleovi drži in motivacijam:

Zlasti Hoyle se je za velik naval zdel nenavaden, ker je bil močno antireligiozen in je menil, da je kozmološka slika moteče blizu biblijskemu zapisu. Da bi se izognil šišku, je bil s sodelavci pripravljen razmišljati o ideji, ki je stvar in sevanja nenehno ustvarjena po vsem vesolju na takšen način, da ohranja gostoto in temperaturo konstantno kot vesolje se širi. Ta slika v stanju dinamičnega ravnovesja je bila zadnje stališče zagovornikov nespremenljivega vesoljskega koncepta, ki je začel tridesetletno bitko s zagovorniki modela velikega praska.

Kot navajajo ti citati, je bil glavni cilj teorije stacionarnega stanja razložiti širitev vesolja, ne da bi moral reči, da vesolje kot celota je videti različno v različnih časovnih točkah. Če je vesolje v določenem trenutku videti v bistvu enako, ni treba domnevati začetka ali konca. To je splošno znano kot popolno kozmološko načelo. Glavni način, da je Hoyle (in drugi) uspel obdržati to načelo, je bil predlaganje situacije, medtem ko se je vesolje širilo, nastali so novi delci. Spet, kot je predstavil Kaku:

V tem modelu so se deli vesolja v resnici širili, toda nova materija se je nenehno ustvarjala iz nič, tako da je gostota vesolja ostala enaka... Hoyleu se je zdelo nelogično, da se lahko od nikoder pojavi ognjena kataklizma, ki bi v vse smeri poslala galaksije; raje je gladko ustvarjanje mase iz nič. Z drugimi besedami, vesolje je bilo brezčasno. Ni bilo ne konca ne začetka. Enostavno je bilo.

Dokazi proti teoriji stabilnega stanja so rasli, ko so bili odkriti novi astronomski dokazi. Na primer, nekatere značilnosti oddaljenih galaksij (npr kvazarji in radijskih galaksij) v bližnjih galaksijah nismo videli. To je smiselno v teoriji velikega praska, kjer oddaljene galaksije dejansko predstavljajo "mlajše" galaksije in bližje galaksije so starejše, vendar teorija stalnega stanja nima pravega načina za to razliko. Pravzaprav je ravno takšna razlika, ki se je teoriji morala izogniti.

Končni "žebelj v krsti" stalne kozmologije pa je nastal od odkritja kozmološke mikrovalovno sevanje ozadja, ki je bil napovedan kot del teorije velikega udarca, vendar ni imel nobenega razloga, da bi obstajal znotraj teorije stabilnega stanja.

Leta 1972 je Steven Weinberg povedal o dokazih, ki nasprotujejo kozmologiji za stalno stanje:

V nekem smislu je neskladje zasluga modela; Sam model med stacionarnimi razmerami sam med vsemi kozmologijami daje tako dokončne napovedi, da ga lahko ovržemo tudi z omejenimi dokazi opazovanja, s katerimi razpolagamo.

Še vedno je nekaj znanstvenikov, ki raziskujejo teorijo stabilnega stanja v obliki kvazi ustaljena teorija. Med znanstveniki ni široko sprejet, zato so bile izrečene številne kritike, ki niso bile ustrezno obravnavane.

"Zlato, Thomas." Celoten slovar znanstvene biografije, sinovi Charlesa Scribnerja, Encyclopedia.com, 2008.

Kaku, Michio. "Vzporedni svetovi: potovanje skozi ustvarjanje, večje dimenzije in prihodnost kozmosa." 1. izdaja, Doubleday, 28. decembra 2004.

Keim, Brandon. "Fizik Neil Turok: Big Bang ni bil začetek." Žično, 19. februarja 2008.

"Paul J. Steinhardt. "Oddelek za fiziko, Univerza Princeton, 2019, Princeton, New Jersey.

"Teorija stabilnega stanja." Nova svetovna enciklopedija, 21. oktober 2015.

Steinhardt, Paul J. "Neskončno vesolje: Onkraj velikega poka." Neil Turok, peta ali kasnejša izdaja, Doubleday, 29. maja 2007.

Doktor. "Fred Hoyle." Znani znanstveniki, 2019.