Big Bounce teoria

Vihdoinkin tämäkin teoria alkaa saada julkisuutta. Eli edellisen mailmankaikkeuden luhistumisesta seurasi nykyisen mailmankaikkeuden syntyminen.

http://www.sciam.com/article.cfm?id=big-bang-or-big-bounce
11866
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 11

Vanhimmat

Menneestä muuntuen nykyiseen universumiin.
Näin on oleva ikuisuuden tulevaisuus.
filofi.

Äänestä

on enemmänkin hypoteesi kuin teoria. Teoriahan on aina kokeellisesti vahvistettu.

Tiettävästi mitään näyttöä ei ole ajasta "ennen" alkuräjähdystä. Siispä siihen liittyviä arvailuja ei ole voitu todistaa eikä myöskään muuttaa hypoteesia teoriaksi.

Äänestä
  • Eihän Eisteinin välttämäti ole tarvinnut kaikkea huomioida, viisaat ovat monasti hajamielisiä.

    Äänestä

  • G.G.G. kirjoitti:

    Eihän Eisteinin välttämäti ole tarvinnut kaikkea huomioida, viisaat ovat monasti hajamielisiä.

    kyse Einsteinin huomioista, vaan paljon myöhemmistä tutkimustuloksista ja niistä tehdyistä johtopäätöksistä.

    Koeta nyt selvittää itsellesi hypoteesin ja teorian ero ennen kuin alat enempi inttämään mistään tieteeseen liittyvästä!

    Äänestä

  • ollutkaan kirjoitti:

    kyse Einsteinin huomioista, vaan paljon myöhemmistä tutkimustuloksista ja niistä tehdyistä johtopäätöksistä.

    Koeta nyt selvittää itsellesi hypoteesin ja teorian ero ennen kuin alat enempi inttämään mistään tieteeseen liittyvästä!

    Eisteinin teoria ei ota huomioon aika-avaruuden kvanttirakennetta, joka rajoittaa sen kuinka tiiviiksi materia voi keskittyä ja kuinka vahvaksi Gravitaatio voi tulla.
    Avaruudella on ei rajaton kapasiteetti varastoida materiaa ja energiaa joten todellisia singulariteetteja ei voi olla olemassa.
    Aika on laajentunut ennen paukkua.
    Ennen paukkua inflaatio inplocio saavutti maxsimi tiheyden pisteen sitten kääntyi suureen pomppuun.
    Kvantti gravitaatio teoria: ennustaa "aika-avaruusatomien" "String theory" ei ennusta aika-avaruusatomeja vaan olettaa , että tarpeeksi lyhyet etäisyydet ovat jakamattomia.
    -Olteko tietonen Kvanttigravitaatiosta, no tässä=

    Tutkijoiden tavoitteena on jo lähes sadan vuoden ajan ollut kehittää sellainen yhtenäisteoria, mikä ratkaisisi suhteellisuusteorian ja kvanttiteorian väliset yhteensopimattomuusongelmat. Yhden ratkaisumallin esittää Ronald D. Pearson kirjassaan 'Quantum Gravitation: The Key to Consciousness'.

    Pearson on termodynamiikkaan ja nestevirtauksiin perehtynyt tutkija ja akateeminen luennoitsija. Hän on eräiden muiden tavoin ottanut lähtökohdakseen Einsteinin hylkäämän eetterin. Pohdinnoissaan ja laskelmissaan hän on päätynyt siihen, että koko maailmankaikkeuden täyttää äärettömän pienistä, positiivista ja negatiivisista perushiukkasista muodostunut hilaverkko. Kaikki muut hiukkaset, energiat ja luonnonvoimat ovat seurausta tässä 'eetterissä' tapahtuneista ja tapahtuvista, erilaisten vuorovaikutusten aikaan saamista kvanttivärähtelyistä ja muista 'häiriöistä'. Mutta Pearson menee vielä pidemmälle: hän uskoo myös tietoisuuden rakentuvan samalle perustalle.

    Pearsonin mielestä kaiken olemassaolevan taustalla vaikuttava äly on tarvinnut jonkin syyn luoda aineellinen universumi sellaiseksi, että sitä voidaan säädellä erilaisten kvanttiaaltovärähtelyjen avulla. Jotta säätely voisi toteutua, tarvitaan jotain, mihin se voidaan kohdistaa. Universumiin luotiin siksi tarkoituksenmukaisia, kehityskelpoisia ja luomistarvetta tyydyttäviä ympäristöjä (kuten Maa ja aurinkokunta). Luova Äly jakautui sitten myriadeihin alimieliin (sub-mind) ja ohjelmoi niiden itsekunkin ympärille informaatiosuotimen (jotta ne voisivat kokea itsensä erillisiksi). Niiden vaikutuspiiriin luotiin sitten eläviä biologisia 'koneita' (ihmisiä ja eläimiä), joissa nämä mielet toimivat. Aineelliset aivot tarvittiin yhteyslaitteeksi, minkä avulla mieli voi kontrolloida elimistöä. Tällä tavoin aivojen ulkopuolella olevan mielen on mahdollista vuorovaikuttaa aivojen kanssa aineellisten aistinelimien välityksellä, vaikka suora yhteys olisikin katkaistu. Aivot kokevat näin ollen todellisuutena ainoastaan aistien antaman kuvan maailmasta.

    Jokainen tajuntayksikkö eli mieli näyttää olevan vielä jakautunut tajuiseen ja alitajuiseen puoleen, joista ainoastaan edellinen voi vuorovaikuttaa aivojen kanssa. Jälkimmäinen puolestaan voi olla yhteydessä muihin mieliin taustarakenteeseen (hilaan eli eetteriin) liittyvien kytkentöjensä kautta. Koska tietoiset alueet muodostavat tässä järjestelmässä hyvin vähäisen osan, voidaan olettaa, että kaikki muu on konemaisesti ohjelmoitua. Eetteri ei siis itsessään sisällä informaatiota, se toimii vain välittäjänä. Pearson uskoo, että myös monet paranormaalit ilmiöt, kuten psykokinesia, voivat selittyä tästä lähtökohdasta. Fyysisen kehomme ulkopuolella olevat 'mielet' ovat normaalisti estyneet suorasta vaikuttamisesta materiaan, mutta jotkut saattaisivat kyetä ylittämään tämän kynnyksen.

    Yhteenvedossaan Pearson luettelee yhtenäisteoriansa periaatteellisia seuraamuksia. Merkittävimpiä niistä lienee päätelmä, että myös ihmiskunnalla on henkinen perusta. Hänen mukaansa teoriasta on tehtävissä mm. seuraavat johtopäätökset:
    Erilaiset alkeishiukkaset, kuten fermionit, kvarkit, fotonit ja neutriinot sekä virtuaaliset välittäjähiukkaset kuten gravitonit, voidaan palauttaa vain kahteen alkeishiukkaseen, jotka muodostavat kaikkeuden täyttävän eetterin ja joista myös kaikki luonnonvoimat syntyvät.
    Teoria ratkaisee harmillisen kysymyksen 'kosmologisesta vakiosta' ja toteaa sen vääräksi. Uuden luomismallin mukainen alkeishiukkasten syntyminen eetteristä siinä tapahtuvien kvanttivärähtelyjen kautta poistaa tämän ongelman. Materia voisi olla ohjelmoitu kopioitumaan tietokonevirusten tapaan ja katkeamaan tietyn sukupolven jälkeen, jolloin tuloksena olisi Big Bangin tapainen inflatoorinen alkuräjähdys. Vaihtoehtoisesti materiaa voisi syntyä jatkuvasti (Fred Hoylen idean mukaisesti) kaikkialla juuri sen verran, että se pitäisi yllä kaikkeuden havaittua laajenemista.
    Aalto-hiukkas-dualismi saa uskottavan tulkinnan matemaattisesti loogisena seurauksena hiukkasten käyttäytymisestä. Aalto syntyy tietyn mekanismin tuloksena.
    Syntyy käytännöllisesti katsoen paradokseista vapaa yhtenäisteoria, mikä sovittaa yhteen kvanttiteorian ja gravitaation sekä antaa oikeat ennusteet.
    Monet paranormaalien ilmiöiden esiin nostamat ongelmat saavat ratkaisunsa. Laajennetun fysiikan myötä ne ovat 'alimielien' tajuntakentista lähtöisin olevia todellisia ilmiöitä.
    Teoria tarjoaa uskontojen keskeisiä käsityksiä tukevan viitekehyksen ja mahdollistaa fysiikan tulosten hyödyntämisen niiden yhteydessä.
    Teorian mukaan materiaalinen järjestelmä on tarkoituksella luotu sellaiseksi, että se mahdollistaa biologisten elämänmuotojen kehittymisen. Tästä seuraa, että vastakkaisuudet evolutionististen ja kreationististen skenarioitten välillä poistuvat.
    Teoriastaan Pearson johtaa myös käsityksen, että olemme loputonta päämäärää kohti vaeltavia kuolemattomia olentoja. "Jos ihmiset tietäisivät, että heillä on sielu, voisivatko he hautoa rikosten tekemistä? Tätä perimmäistä kysymystä fyysikkojen kannattaisi miettiä", sanoo Pearson ja toteaa väärien paradigmojen vaikuttavan lukkiuttavasti ihmisen henkiseen kehitykseen.

    Yhtenä todisteena eetterin olemassaolosta Pearson viittaa viime aikoina tehtyihin valon nopeuden tarkistusmittauksiiin, joissa on todettu 'kiusallinen' anomalia eli poikkeama vaihdettaessa mitattavan säteen suuntaa. Tämän totesivat jo Michelson ja Morley aikoinaan tekemissään jatkokokeissa, mutta jostain syystä - ehkä suhteellisuusteorian aiheuttaman suuren innostuksen johdosta - asia haudattiin 'tilastollisena poikkeamana'.

    Pearsonin teoria nostaa esiin mielenkiintoisia näkymiä, jotka ainakin ensilukemalta tuntuvat melko uskottavilta, varsinkin mitä tulee näkemykseen eetteristä maailmankaikkeuden perusrakenteena. Kannattaa kuitenkin muistaa, että matematiikka on kuin tuli; hyvä renki mutta huono isäntä. Liian usein luotetaan sen pohjalta tehtyihin tulkintoihin siitä syystä, että ne näyttävät niin kauniisti synkkaavan yhteen kaavojen ja yhtälöiden kanssa.

    On hyvin inhimillistä ajatella, että maailmankaikkeus kokonaisuutena, luonto ja ihmiset mukaan lukien, olisi todellisuudessa olemassa vain Jumalan - tai niinkuin Pearson sanoo 'Superälyn' - tajunnassa. Tajuiset olennot olisivat siten jollakin tavoin Jumalan erillisiä osatajuntoja, jotka kuitenkin kokisivat olevansa täysin itsenäisiä olentoja. Samantapaiseen panteistiseen käsitykseen ovat päätyneet monet muutkin. Tässä on kuitenkin syytä muistaa ajattelumme rajoittuneisuus: mikä meistä tuntuu järkevältä, ei välttämättä ole totuus, eikä ainakaan koko totuus.

    Pearsonin teoriasta ei ilman muuta myöskään seuraa, että olisimme kuolemattomia tai jatkuvasti uudelleensyntyviä ikuisuusolentoja. Jos jokin Superäly voisi jakaa itsensä myriadeihin alimieliin, mikä estäisi sitä halutessaan 'päivittämästä' tuota jakoa ja poistamasta haitallisiksi tai viallisiksi osoittautuneita yksiköitä? Toisaalta oletukselle ikuisesta jälleensyntymien ketjusta on vaikea löytää järkeviä perusteita. Se ei esim. kykene vastaamaan kysymykseen, miksi ihmiskunnan henkisessä kehityksessä ei ole tapahtunut sen edellyttämää edistystä? Huolimatta sukupolvien myötä kumuloituvasta tiedon ja 'viisauden' määrästä ja siitä, että jokaisen ihmisen olisi jälleensyntymien kautta pitänyt saada 'myriadeja' tilaisuuksia parantaa karmaansa ja samalla henkistä tasoaan, uudet sukupolvet näyttävät aina olevan edeltäjiään alhaisemmalla tasolla.

    Tässä tiivistelmässä ei ole perehdytty Pearsonin matemaattisiin perusteluihin. Niistä kiinnostuneen kannattaa käydä tutustumassa hänen teoriaansa verkkosivulla: www.survivalafterdeath.org/

    Lisäys 10.12.07:
    Todisteita kvanttigravitaatiosta?

    Koituuko gammasäteily Albert Einsteinin suhteellisuusteorian kohtaloksi? Turun yliopiston Tuorlan observatorion Magic-gammasädekaukoputki on havainnut ilmiön, joka ei noudata Einsteinin suppeaa suhteellisuusteoriaa. Kanariansaarilla gammataivasta tähyävän Magicin työryhmään kuuluu neljä Turun yliopiston Tuorlan observatorion tutkijaa.

    Magic mittasi syyskuussa puolen miljardin valovuoden päässä olevan Markarian 501 -galaksin kirkastumisen. Kaikkien hämmästykseksi purkauksen matala-ja korkeataajuiset gammasäteet eivät osuneet mittareihin samaan aikaan, kuten suhteellisuusteoria ennustaa, vaan niiden välillä oli neljän minuutin viive.

    Lontoon yliopiston professori Nick Mavromatos kumppaneineen selittää aikaeron kvanttigravitaatiolla, vetovoimalla, joka sopisi yhteen kaikki muut voimat selittävien kvanttikenttäteorioiden kanssa. Neljän minuutin viive johtuisi kvanttigravitaatioon liittyvistä aika-avaruuden kvanttiheilahteluista. Ne hidastaisivat säteilyn menoa sitä enemmän, mitä korkeampitaajuista se on.

    Fyysikot ovat kipeästi kaivanneet näyttöä kvanttigravitaatiosta. Jos Mavromatosin tulkinta osoittautuu oikeaksi ja kvanttigravitaation vaikutus todella havaittiin, kyse on jymyuutisesta. Nobelia ei kuitenkaan heru, ennen kuin varmistetaan, että Markarian 501:n eritaajuiset gammasäteet todella lähtivät matkaan yhtä aikaa. (Tiede 10/2007)


    27.07.05 (päivitetty 10.12.07)

    Äänestä

  • G.G.G. kirjoitti:

    Eisteinin teoria ei ota huomioon aika-avaruuden kvanttirakennetta, joka rajoittaa sen kuinka tiiviiksi materia voi keskittyä ja kuinka vahvaksi Gravitaatio voi tulla.
    Avaruudella on ei rajaton kapasiteetti varastoida materiaa ja energiaa joten todellisia singulariteetteja ei voi olla olemassa.
    Aika on laajentunut ennen paukkua.
    Ennen paukkua inflaatio inplocio saavutti maxsimi tiheyden pisteen sitten kääntyi suureen pomppuun.
    Kvantti gravitaatio teoria: ennustaa "aika-avaruusatomien" "String theory" ei ennusta aika-avaruusatomeja vaan olettaa , että tarpeeksi lyhyet etäisyydet ovat jakamattomia.
    -Olteko tietonen Kvanttigravitaatiosta, no tässä=

    Tutkijoiden tavoitteena on jo lähes sadan vuoden ajan ollut kehittää sellainen yhtenäisteoria, mikä ratkaisisi suhteellisuusteorian ja kvanttiteorian väliset yhteensopimattomuusongelmat. Yhden ratkaisumallin esittää Ronald D. Pearson kirjassaan 'Quantum Gravitation: The Key to Consciousness'.

    Pearson on termodynamiikkaan ja nestevirtauksiin perehtynyt tutkija ja akateeminen luennoitsija. Hän on eräiden muiden tavoin ottanut lähtökohdakseen Einsteinin hylkäämän eetterin. Pohdinnoissaan ja laskelmissaan hän on päätynyt siihen, että koko maailmankaikkeuden täyttää äärettömän pienistä, positiivista ja negatiivisista perushiukkasista muodostunut hilaverkko. Kaikki muut hiukkaset, energiat ja luonnonvoimat ovat seurausta tässä 'eetterissä' tapahtuneista ja tapahtuvista, erilaisten vuorovaikutusten aikaan saamista kvanttivärähtelyistä ja muista 'häiriöistä'. Mutta Pearson menee vielä pidemmälle: hän uskoo myös tietoisuuden rakentuvan samalle perustalle.

    Pearsonin mielestä kaiken olemassaolevan taustalla vaikuttava äly on tarvinnut jonkin syyn luoda aineellinen universumi sellaiseksi, että sitä voidaan säädellä erilaisten kvanttiaaltovärähtelyjen avulla. Jotta säätely voisi toteutua, tarvitaan jotain, mihin se voidaan kohdistaa. Universumiin luotiin siksi tarkoituksenmukaisia, kehityskelpoisia ja luomistarvetta tyydyttäviä ympäristöjä (kuten Maa ja aurinkokunta). Luova Äly jakautui sitten myriadeihin alimieliin (sub-mind) ja ohjelmoi niiden itsekunkin ympärille informaatiosuotimen (jotta ne voisivat kokea itsensä erillisiksi). Niiden vaikutuspiiriin luotiin sitten eläviä biologisia 'koneita' (ihmisiä ja eläimiä), joissa nämä mielet toimivat. Aineelliset aivot tarvittiin yhteyslaitteeksi, minkä avulla mieli voi kontrolloida elimistöä. Tällä tavoin aivojen ulkopuolella olevan mielen on mahdollista vuorovaikuttaa aivojen kanssa aineellisten aistinelimien välityksellä, vaikka suora yhteys olisikin katkaistu. Aivot kokevat näin ollen todellisuutena ainoastaan aistien antaman kuvan maailmasta.

    Jokainen tajuntayksikkö eli mieli näyttää olevan vielä jakautunut tajuiseen ja alitajuiseen puoleen, joista ainoastaan edellinen voi vuorovaikuttaa aivojen kanssa. Jälkimmäinen puolestaan voi olla yhteydessä muihin mieliin taustarakenteeseen (hilaan eli eetteriin) liittyvien kytkentöjensä kautta. Koska tietoiset alueet muodostavat tässä järjestelmässä hyvin vähäisen osan, voidaan olettaa, että kaikki muu on konemaisesti ohjelmoitua. Eetteri ei siis itsessään sisällä informaatiota, se toimii vain välittäjänä. Pearson uskoo, että myös monet paranormaalit ilmiöt, kuten psykokinesia, voivat selittyä tästä lähtökohdasta. Fyysisen kehomme ulkopuolella olevat 'mielet' ovat normaalisti estyneet suorasta vaikuttamisesta materiaan, mutta jotkut saattaisivat kyetä ylittämään tämän kynnyksen.

    Yhteenvedossaan Pearson luettelee yhtenäisteoriansa periaatteellisia seuraamuksia. Merkittävimpiä niistä lienee päätelmä, että myös ihmiskunnalla on henkinen perusta. Hänen mukaansa teoriasta on tehtävissä mm. seuraavat johtopäätökset:
    Erilaiset alkeishiukkaset, kuten fermionit, kvarkit, fotonit ja neutriinot sekä virtuaaliset välittäjähiukkaset kuten gravitonit, voidaan palauttaa vain kahteen alkeishiukkaseen, jotka muodostavat kaikkeuden täyttävän eetterin ja joista myös kaikki luonnonvoimat syntyvät.
    Teoria ratkaisee harmillisen kysymyksen 'kosmologisesta vakiosta' ja toteaa sen vääräksi. Uuden luomismallin mukainen alkeishiukkasten syntyminen eetteristä siinä tapahtuvien kvanttivärähtelyjen kautta poistaa tämän ongelman. Materia voisi olla ohjelmoitu kopioitumaan tietokonevirusten tapaan ja katkeamaan tietyn sukupolven jälkeen, jolloin tuloksena olisi Big Bangin tapainen inflatoorinen alkuräjähdys. Vaihtoehtoisesti materiaa voisi syntyä jatkuvasti (Fred Hoylen idean mukaisesti) kaikkialla juuri sen verran, että se pitäisi yllä kaikkeuden havaittua laajenemista.
    Aalto-hiukkas-dualismi saa uskottavan tulkinnan matemaattisesti loogisena seurauksena hiukkasten käyttäytymisestä. Aalto syntyy tietyn mekanismin tuloksena.
    Syntyy käytännöllisesti katsoen paradokseista vapaa yhtenäisteoria, mikä sovittaa yhteen kvanttiteorian ja gravitaation sekä antaa oikeat ennusteet.
    Monet paranormaalien ilmiöiden esiin nostamat ongelmat saavat ratkaisunsa. Laajennetun fysiikan myötä ne ovat 'alimielien' tajuntakentista lähtöisin olevia todellisia ilmiöitä.
    Teoria tarjoaa uskontojen keskeisiä käsityksiä tukevan viitekehyksen ja mahdollistaa fysiikan tulosten hyödyntämisen niiden yhteydessä.
    Teorian mukaan materiaalinen järjestelmä on tarkoituksella luotu sellaiseksi, että se mahdollistaa biologisten elämänmuotojen kehittymisen. Tästä seuraa, että vastakkaisuudet evolutionististen ja kreationististen skenarioitten välillä poistuvat.
    Teoriastaan Pearson johtaa myös käsityksen, että olemme loputonta päämäärää kohti vaeltavia kuolemattomia olentoja. "Jos ihmiset tietäisivät, että heillä on sielu, voisivatko he hautoa rikosten tekemistä? Tätä perimmäistä kysymystä fyysikkojen kannattaisi miettiä", sanoo Pearson ja toteaa väärien paradigmojen vaikuttavan lukkiuttavasti ihmisen henkiseen kehitykseen.

    Yhtenä todisteena eetterin olemassaolosta Pearson viittaa viime aikoina tehtyihin valon nopeuden tarkistusmittauksiiin, joissa on todettu 'kiusallinen' anomalia eli poikkeama vaihdettaessa mitattavan säteen suuntaa. Tämän totesivat jo Michelson ja Morley aikoinaan tekemissään jatkokokeissa, mutta jostain syystä - ehkä suhteellisuusteorian aiheuttaman suuren innostuksen johdosta - asia haudattiin 'tilastollisena poikkeamana'.

    Pearsonin teoria nostaa esiin mielenkiintoisia näkymiä, jotka ainakin ensilukemalta tuntuvat melko uskottavilta, varsinkin mitä tulee näkemykseen eetteristä maailmankaikkeuden perusrakenteena. Kannattaa kuitenkin muistaa, että matematiikka on kuin tuli; hyvä renki mutta huono isäntä. Liian usein luotetaan sen pohjalta tehtyihin tulkintoihin siitä syystä, että ne näyttävät niin kauniisti synkkaavan yhteen kaavojen ja yhtälöiden kanssa.

    On hyvin inhimillistä ajatella, että maailmankaikkeus kokonaisuutena, luonto ja ihmiset mukaan lukien, olisi todellisuudessa olemassa vain Jumalan - tai niinkuin Pearson sanoo 'Superälyn' - tajunnassa. Tajuiset olennot olisivat siten jollakin tavoin Jumalan erillisiä osatajuntoja, jotka kuitenkin kokisivat olevansa täysin itsenäisiä olentoja. Samantapaiseen panteistiseen käsitykseen ovat päätyneet monet muutkin. Tässä on kuitenkin syytä muistaa ajattelumme rajoittuneisuus: mikä meistä tuntuu järkevältä, ei välttämättä ole totuus, eikä ainakaan koko totuus.

    Pearsonin teoriasta ei ilman muuta myöskään seuraa, että olisimme kuolemattomia tai jatkuvasti uudelleensyntyviä ikuisuusolentoja. Jos jokin Superäly voisi jakaa itsensä myriadeihin alimieliin, mikä estäisi sitä halutessaan 'päivittämästä' tuota jakoa ja poistamasta haitallisiksi tai viallisiksi osoittautuneita yksiköitä? Toisaalta oletukselle ikuisesta jälleensyntymien ketjusta on vaikea löytää järkeviä perusteita. Se ei esim. kykene vastaamaan kysymykseen, miksi ihmiskunnan henkisessä kehityksessä ei ole tapahtunut sen edellyttämää edistystä? Huolimatta sukupolvien myötä kumuloituvasta tiedon ja 'viisauden' määrästä ja siitä, että jokaisen ihmisen olisi jälleensyntymien kautta pitänyt saada 'myriadeja' tilaisuuksia parantaa karmaansa ja samalla henkistä tasoaan, uudet sukupolvet näyttävät aina olevan edeltäjiään alhaisemmalla tasolla.

    Tässä tiivistelmässä ei ole perehdytty Pearsonin matemaattisiin perusteluihin. Niistä kiinnostuneen kannattaa käydä tutustumassa hänen teoriaansa verkkosivulla: www.survivalafterdeath.org/

    Lisäys 10.12.07:
    Todisteita kvanttigravitaatiosta?

    Koituuko gammasäteily Albert Einsteinin suhteellisuusteorian kohtaloksi? Turun yliopiston Tuorlan observatorion Magic-gammasädekaukoputki on havainnut ilmiön, joka ei noudata Einsteinin suppeaa suhteellisuusteoriaa. Kanariansaarilla gammataivasta tähyävän Magicin työryhmään kuuluu neljä Turun yliopiston Tuorlan observatorion tutkijaa.

    Magic mittasi syyskuussa puolen miljardin valovuoden päässä olevan Markarian 501 -galaksin kirkastumisen. Kaikkien hämmästykseksi purkauksen matala-ja korkeataajuiset gammasäteet eivät osuneet mittareihin samaan aikaan, kuten suhteellisuusteoria ennustaa, vaan niiden välillä oli neljän minuutin viive.

    Lontoon yliopiston professori Nick Mavromatos kumppaneineen selittää aikaeron kvanttigravitaatiolla, vetovoimalla, joka sopisi yhteen kaikki muut voimat selittävien kvanttikenttäteorioiden kanssa. Neljän minuutin viive johtuisi kvanttigravitaatioon liittyvistä aika-avaruuden kvanttiheilahteluista. Ne hidastaisivat säteilyn menoa sitä enemmän, mitä korkeampitaajuista se on.

    Fyysikot ovat kipeästi kaivanneet näyttöä kvanttigravitaatiosta. Jos Mavromatosin tulkinta osoittautuu oikeaksi ja kvanttigravitaation vaikutus todella havaittiin, kyse on jymyuutisesta. Nobelia ei kuitenkaan heru, ennen kuin varmistetaan, että Markarian 501:n eritaajuiset gammasäteet todella lähtivät matkaan yhtä aikaa. (Tiede 10/2007)


    27.07.05 (päivitetty 10.12.07)

    At all began with the Big Bang, scientists have been telling us for years. And so that expansive beginning of the universe must have been very special, one would assume.

    Not so, according to two physicists at the University of Chicago.

    "We like to say that the big bang is nothing special in the history of our universe," said Sean Carroll, an Assistant Professor in Physics at the University of Chicago.

    The big bang could be a normal event in the natural evolution of the universe that will happen repeatedly over incredibly vast time scales as the universe expands, empties out and cools off, say Carroll and graduate student Jennifer Chen.

    The duo wondered why time flows in only one direction, and whether the Big Bang -- a theory that has not been proven -- arose from an energy fluctuation in empty space that conforms to the known laws of physics.

    Other researchers have long suggested that the universe is cyclic, and that the Big Bang was the beginning of our universe as we know it, but not the beginning of the larger Universe that encompasses everything, including that which we can never see because it's beyond our cosmic bubble.

    The question about the arrow of time has vexed physicists for a century because "for the most part the fundamental laws of physics don't distinguish between past and future. They're time-symmetric," Carroll says.

    Time is closely related to the concept of entropy, a measure of disorder in the universe. Entropy naturally increases with time, physicist Ludwig Boltzmann suggested a century ago.

    As Carroll puts it: "You can turn an egg into an omelet, but not an omelet into an egg."

    But the mystery remains as to why entropy was low in the universe to begin with. The difficulty of that question has long bothered scientists, who most often simply leave it as a puzzle to answer in the future. Previous researchers have approached whole shebang the assumption that entropy in the universe is finite. Carroll and Chen take the opposite approach.

    "We're postulating that the entropy of the universe is infinite," Chen said in a statement issued yesterday. "It could always increase."

    To successfully explain why the universe looks as it does today, both approaches must accommodate a process called inflation, which is an extension of the Big Bang theory. According to inflation, the universe underwent a period of very rapid and massive expansion in a fraction of a second after the Big Bang.

    But there's a problem with that scenario. To begin inflation, the universe would have encompassed a microscopically tiny patch in an extremely unlikely configuration, not what scientists would expect from a randomly chosen initial condition.

    Carroll and Chen argue that a generic initial condition is actually likely to resemble cold, empty space -- not an obviously favorable starting point for the onset of inflation.

    In a universe of finite entropy, some scientists have proposed that a random fluctuation could trigger inflation. This, however, would require the molecules of the universe to fluctuate from a high-entropy state into one of low entropy-a statistical longshot.

    "The conditions necessary for inflation are not that easy to start," Carroll said. "There's an argument that it's easier just to have our universe appear from a random fluctuation than to have inflation begin from a random fluctuation."

    Carroll and Chen's scenario of infinite entropy is inspired by a finding in 1998 that the universe will expand forever because of a mysterious force scientists have come to call "dark energy." Under these conditions, the natural configuration of the universe is one that is almost empty.

    "In our current universe, the entropy is growing and the universe is expanding and becoming emptier," Carroll said.

    But even empty space has faint traces of energy that fluctuate on the subatomic scale. As suggested previously by Jaume Garriga of Universitat Autonoma de Barcelona and Alexander Vilenkin of Tufts University, these flucuations can generate their own big bangs in tiny areas of the universe, widely separated in time and space. Carroll and Chen extend this idea in dramatic fashion, suggesting that inflation could start "in reverse" in the distant past of our universe, so that time could appear to run backwards (from our perspective) to observers far in our past.

    Regardless of the direction they run in, the new universes created in these big bangs will continue the process of increasing entropy. In this never-ending cycle, the universe never achieves equilibrium. If it did achieve equilibrium, nothing would ever happen. There would be no arrow of time.

    "There's no state you can go to that is maximal entropy. You can always increase the entropy more by creating a new universe and allowing it to expand and cool off," Carroll explained.

    Äänestä

  • G.C. kirjoitti:

    At all began with the Big Bang, scientists have been telling us for years. And so that expansive beginning of the universe must have been very special, one would assume.

    Not so, according to two physicists at the University of Chicago.

    "We like to say that the big bang is nothing special in the history of our universe," said Sean Carroll, an Assistant Professor in Physics at the University of Chicago.

    The big bang could be a normal event in the natural evolution of the universe that will happen repeatedly over incredibly vast time scales as the universe expands, empties out and cools off, say Carroll and graduate student Jennifer Chen.

    The duo wondered why time flows in only one direction, and whether the Big Bang -- a theory that has not been proven -- arose from an energy fluctuation in empty space that conforms to the known laws of physics.

    Other researchers have long suggested that the universe is cyclic, and that the Big Bang was the beginning of our universe as we know it, but not the beginning of the larger Universe that encompasses everything, including that which we can never see because it's beyond our cosmic bubble.

    The question about the arrow of time has vexed physicists for a century because "for the most part the fundamental laws of physics don't distinguish between past and future. They're time-symmetric," Carroll says.

    Time is closely related to the concept of entropy, a measure of disorder in the universe. Entropy naturally increases with time, physicist Ludwig Boltzmann suggested a century ago.

    As Carroll puts it: "You can turn an egg into an omelet, but not an omelet into an egg."

    But the mystery remains as to why entropy was low in the universe to begin with. The difficulty of that question has long bothered scientists, who most often simply leave it as a puzzle to answer in the future. Previous researchers have approached whole shebang the assumption that entropy in the universe is finite. Carroll and Chen take the opposite approach.

    "We're postulating that the entropy of the universe is infinite," Chen said in a statement issued yesterday. "It could always increase."

    To successfully explain why the universe looks as it does today, both approaches must accommodate a process called inflation, which is an extension of the Big Bang theory. According to inflation, the universe underwent a period of very rapid and massive expansion in a fraction of a second after the Big Bang.

    But there's a problem with that scenario. To begin inflation, the universe would have encompassed a microscopically tiny patch in an extremely unlikely configuration, not what scientists would expect from a randomly chosen initial condition.

    Carroll and Chen argue that a generic initial condition is actually likely to resemble cold, empty space -- not an obviously favorable starting point for the onset of inflation.

    In a universe of finite entropy, some scientists have proposed that a random fluctuation could trigger inflation. This, however, would require the molecules of the universe to fluctuate from a high-entropy state into one of low entropy-a statistical longshot.

    "The conditions necessary for inflation are not that easy to start," Carroll said. "There's an argument that it's easier just to have our universe appear from a random fluctuation than to have inflation begin from a random fluctuation."

    Carroll and Chen's scenario of infinite entropy is inspired by a finding in 1998 that the universe will expand forever because of a mysterious force scientists have come to call "dark energy." Under these conditions, the natural configuration of the universe is one that is almost empty.

    "In our current universe, the entropy is growing and the universe is expanding and becoming emptier," Carroll said.

    But even empty space has faint traces of energy that fluctuate on the subatomic scale. As suggested previously by Jaume Garriga of Universitat Autonoma de Barcelona and Alexander Vilenkin of Tufts University, these flucuations can generate their own big bangs in tiny areas of the universe, widely separated in time and space. Carroll and Chen extend this idea in dramatic fashion, suggesting that inflation could start "in reverse" in the distant past of our universe, so that time could appear to run backwards (from our perspective) to observers far in our past.

    Regardless of the direction they run in, the new universes created in these big bangs will continue the process of increasing entropy. In this never-ending cycle, the universe never achieves equilibrium. If it did achieve equilibrium, nothing would ever happen. There would be no arrow of time.

    "There's no state you can go to that is maximal entropy. You can always increase the entropy more by creating a new universe and allowing it to expand and cool off," Carroll explained.

    Loop Quantum Cosmology

    Martin Bojowald
    Institute for Gravitation and the Cosmos
    The Pennsylvania State University
    University Park, PA 16802, U.S.A.
    and
    Max Planck Institute for Gravitational Physics
    (Albert Einstein Institute)
    Am Mühlenberg 1, 14476 Potsdam, Germany
    [email protected]
    Abstract

    Quantum gravity is expected to be necessary in order to understand situations in which classical general relativity breaks down. In particular in cosmology one has to deal with initial singularities, i.e., the fact that the backward evolution of a classical spacetime inevitably comes to an end after a finite amount of proper time. This presents a breakdown of the classical picture and requires an extended theory for a meaningful description. Since small length scales and high curvatures are involved, quantum effects must play a role. Not only the singularity itself but also the surrounding spacetime is then modified. One particular theory is loop quantum cosmology, an application of loop quantum gravity to homogeneous systems, which removes classical singularities. Its implications can be studied at different levels. The main effects are introduced into effective classical equations, which allow one to avoid the interpretational problems of quantum theory. They give rise to new kinds of early-universe phenomenology with applications to inflation and cyclic models. To resolve classical singularities and to understand the structure of geometry around them, the quantum description is necessary. Classical evolution is then replaced by a difference equation for a wave function, which allows an extension of quantum spacetime beyond classical singularities. One main question is how these homogeneous scenarios are related to full loop quantum gravity, which can be dealt with at the level of distributional symmetric states. Finally, the new structure of spacetime arising in loop quantum gravity and its application to cosmology sheds light on more general issues, such as the nature of time.
    1 Introduction

    Die Grenzen meiner Sprache bedeuten die Grenzen meiner Welt.

    (The limits of my language mean the limits of my world.)

    Ludwig Wittgenstein

    Tractatus logico-philosophicus

    While general relativity is very successful in describing gravitational interaction and the structure of space and time on large scales [308], quantum gravity is needed for small-scale behavior. This is usually relevant when curvature, or in physical terms energy densities and tidal forces, becomes large. In cosmology this is the case close to the Big Bang as well as in the interior of black holes. We are thus able to learn about gravity on small scales by looking at the early history of the universe.

    Starting with general relativity on large scales and evolving backward in time, the universe becomes smaller and smaller and quantum effects eventually dominate. Singularity theorems illustrate that classical gravitational theory by itself cannot be sufficient to describe the development of the universe in a well-defined way [178Jump To The Next Citation Point]. After a finite time of backward evolution, the classical universe will collapse into a single point and energy densities will diverge. At this point, classic gravitational theory breaks down and cannot be used to determine what is happening. Quantum gravity, with its different dynamics on small scales, is expected to solve this problem.

    The quantum description presents not only a modified dynamical behavior on small scales, but also a new conceptual setting. Rather than dealing with a classical spacetime manifold, we now have evolution equations for the wave function of a universe. This opens up a vast number of problems on various levels from mathematical physics to cosmological observations, and even philosophy. This review is intended to give an overview and summary of the current status of those problems, in particular in the new framework of loop quantum cosmology.


    Go to previous page    Go up    Go to next page

    Äänestä

  • µ. G. d. µ kirjoitti:

    Loop Quantum Cosmology

    Martin Bojowald
    Institute for Gravitation and the Cosmos
    The Pennsylvania State University
    University Park, PA 16802, U.S.A.
    and
    Max Planck Institute for Gravitational Physics
    (Albert Einstein Institute)
    Am Mühlenberg 1, 14476 Potsdam, Germany
    [email protected]
    Abstract

    Quantum gravity is expected to be necessary in order to understand situations in which classical general relativity breaks down. In particular in cosmology one has to deal with initial singularities, i.e., the fact that the backward evolution of a classical spacetime inevitably comes to an end after a finite amount of proper time. This presents a breakdown of the classical picture and requires an extended theory for a meaningful description. Since small length scales and high curvatures are involved, quantum effects must play a role. Not only the singularity itself but also the surrounding spacetime is then modified. One particular theory is loop quantum cosmology, an application of loop quantum gravity to homogeneous systems, which removes classical singularities. Its implications can be studied at different levels. The main effects are introduced into effective classical equations, which allow one to avoid the interpretational problems of quantum theory. They give rise to new kinds of early-universe phenomenology with applications to inflation and cyclic models. To resolve classical singularities and to understand the structure of geometry around them, the quantum description is necessary. Classical evolution is then replaced by a difference equation for a wave function, which allows an extension of quantum spacetime beyond classical singularities. One main question is how these homogeneous scenarios are related to full loop quantum gravity, which can be dealt with at the level of distributional symmetric states. Finally, the new structure of spacetime arising in loop quantum gravity and its application to cosmology sheds light on more general issues, such as the nature of time.
    1 Introduction

    Die Grenzen meiner Sprache bedeuten die Grenzen meiner Welt.

    (The limits of my language mean the limits of my world.)

    Ludwig Wittgenstein

    Tractatus logico-philosophicus

    While general relativity is very successful in describing gravitational interaction and the structure of space and time on large scales [308], quantum gravity is needed for small-scale behavior. This is usually relevant when curvature, or in physical terms energy densities and tidal forces, becomes large. In cosmology this is the case close to the Big Bang as well as in the interior of black holes. We are thus able to learn about gravity on small scales by looking at the early history of the universe.

    Starting with general relativity on large scales and evolving backward in time, the universe becomes smaller and smaller and quantum effects eventually dominate. Singularity theorems illustrate that classical gravitational theory by itself cannot be sufficient to describe the development of the universe in a well-defined way [178Jump To The Next Citation Point]. After a finite time of backward evolution, the classical universe will collapse into a single point and energy densities will diverge. At this point, classic gravitational theory breaks down and cannot be used to determine what is happening. Quantum gravity, with its different dynamics on small scales, is expected to solve this problem.

    The quantum description presents not only a modified dynamical behavior on small scales, but also a new conceptual setting. Rather than dealing with a classical spacetime manifold, we now have evolution equations for the wave function of a universe. This opens up a vast number of problems on various levels from mathematical physics to cosmological observations, and even philosophy. This review is intended to give an overview and summary of the current status of those problems, in particular in the new framework of loop quantum cosmology.


    Go to previous page    Go up    Go to next page

    Dighi in Pune, the city of the brightest Indian defense research scientists and engineers is full of whispers these days. According to some sources in Pune the scientists are tight lipped and say they cannot speak till 2012. What is going to happen in 2012? No one knows but they keep saying before any question is asked – “I know nothing!” If you carefully keep your ears on these whispers you will realize India has tested something no one wants to talk about, It is a break through in conventional Physics and traditional mechanical and aeronautical engineering.

    Still the question comes back why should all stay quiet till 2012? Where did this anti-gravity technology come from? Strange activities are being seen for quite some time in the Indian side of Himalayas. Some say the technology came from a Tampere University of Technology in Finland where an Indian scientist was research engineer. Others says it is really a planned diversion – it came from indigenous research that started in 1070s just after India exploded the first nuclear device in Pokhran. Mrs. Indira Gandhi in late seventies while communicating with news journalists once in Kolkata during a whirlwind election trip mentioned that India must research forgotten technologies that were part of Hindu mythologies like Ramayana and Mahabharata. When quizzed further she mentioned that like in ancient days we should be able to fly effortlessly.

    Anti gravity technology can change India and the world. Uses seem limited only by the imagination: Lifts in buildings could be replaced by devices built into the ground. People wanting to go up would simply activate the anti-gravity device -- making them weightless -- and with a gentle push ascend to the floor they want.

    Space-travel would become routine, as all the expense and danger of rocket technology is geared towards combatting the Earth's gravitation pull. By using the devices to raise fluids against gravity, and then conventional gravity to pull them back to earth against electricity-generating turbines, the devices could also revolutionize power generation.

    India will most likely announce the discovery as part of peaceful innovation series. But obviously the military applications can make conventional missiles and aircrafts obsolete overnight.

    Effortless lifting and low cost denial of gravity can change our world. And if the whispers are right, India may be changing the world forever. But why the magic year 2012? Why everything has to be kept secret till then?
       

    Web    www.indiadaily.com

    Add RSS headlines



    ^^^^^^^^

    Äänestä

  • µ. G. d. µ kirjoitti:

    Loop Quantum Cosmology

    Martin Bojowald
    Institute for Gravitation and the Cosmos
    The Pennsylvania State University
    University Park, PA 16802, U.S.A.
    and
    Max Planck Institute for Gravitational Physics
    (Albert Einstein Institute)
    Am Mühlenberg 1, 14476 Potsdam, Germany
    [email protected]
    Abstract

    Quantum gravity is expected to be necessary in order to understand situations in which classical general relativity breaks down. In particular in cosmology one has to deal with initial singularities, i.e., the fact that the backward evolution of a classical spacetime inevitably comes to an end after a finite amount of proper time. This presents a breakdown of the classical picture and requires an extended theory for a meaningful description. Since small length scales and high curvatures are involved, quantum effects must play a role. Not only the singularity itself but also the surrounding spacetime is then modified. One particular theory is loop quantum cosmology, an application of loop quantum gravity to homogeneous systems, which removes classical singularities. Its implications can be studied at different levels. The main effects are introduced into effective classical equations, which allow one to avoid the interpretational problems of quantum theory. They give rise to new kinds of early-universe phenomenology with applications to inflation and cyclic models. To resolve classical singularities and to understand the structure of geometry around them, the quantum description is necessary. Classical evolution is then replaced by a difference equation for a wave function, which allows an extension of quantum spacetime beyond classical singularities. One main question is how these homogeneous scenarios are related to full loop quantum gravity, which can be dealt with at the level of distributional symmetric states. Finally, the new structure of spacetime arising in loop quantum gravity and its application to cosmology sheds light on more general issues, such as the nature of time.
    1 Introduction

    Die Grenzen meiner Sprache bedeuten die Grenzen meiner Welt.

    (The limits of my language mean the limits of my world.)

    Ludwig Wittgenstein

    Tractatus logico-philosophicus

    While general relativity is very successful in describing gravitational interaction and the structure of space and time on large scales [308], quantum gravity is needed for small-scale behavior. This is usually relevant when curvature, or in physical terms energy densities and tidal forces, becomes large. In cosmology this is the case close to the Big Bang as well as in the interior of black holes. We are thus able to learn about gravity on small scales by looking at the early history of the universe.

    Starting with general relativity on large scales and evolving backward in time, the universe becomes smaller and smaller and quantum effects eventually dominate. Singularity theorems illustrate that classical gravitational theory by itself cannot be sufficient to describe the development of the universe in a well-defined way [178Jump To The Next Citation Point]. After a finite time of backward evolution, the classical universe will collapse into a single point and energy densities will diverge. At this point, classic gravitational theory breaks down and cannot be used to determine what is happening. Quantum gravity, with its different dynamics on small scales, is expected to solve this problem.

    The quantum description presents not only a modified dynamical behavior on small scales, but also a new conceptual setting. Rather than dealing with a classical spacetime manifold, we now have evolution equations for the wave function of a universe. This opens up a vast number of problems on various levels from mathematical physics to cosmological observations, and even philosophy. This review is intended to give an overview and summary of the current status of those problems, in particular in the new framework of loop quantum cosmology.


    Go to previous page    Go up    Go to next page

    Kosminen inflaatio

    Kari Enqvist

    Helsingin yliopisto



    Kaikkialta avaruudesta saapuva, alkuräjähdyksestä peräisin oleva kosminen mikroaaltotaustasäteily on muodostunut nykykosmologian Rosettan kiveksi. Tuohon kiveen on piirretty hieroglyfejä, joita tulkitsemalla avautuu ovi maailmankaikkeuden olemukseen. Nämä salaisuudet on kirjattu kosmisen mikroaaltotaustan vähäisiin lämpötilaeroihin. Mikroaaltotaustan keskilämpötila on 2.735 K, mutta suunnasta riippuen siinä näkyy noin asteen sadastuhannesosan suuruisia poikkeamia, kuumia ja kylmiä alueita toinen toistensa sisällä. Näiden alueiden jakauma ja intensiteetti taivaanpallolla, eli niiden spektri, sisältää tiedon maailmankaikkeuden fysikaalisista parametreista. Niiden avulla päästään kurkistamaan myös aivan maailmanalkuun, sen ensimmäisiin silmänräpäyksiin, jolloin kosmos oli tyystin toisenlainen kuin nyt.



    Kosminen mikroaaltotausta syntyi kun universumi oli noin 380 000 vuotta vanha. Siitä huolimatta lämpötilavaihtelut viestittävät paljon varhaisemmasta universumista. Ne kertovat kosmoksesta, joka oli jäätäkin kylmempi ja joka hetken aikaa laajeni valoakin nopeammin. Tätä tapahtumaa kutsutaan kosmiseksi inflaatioksi.



    Inflaatio-idea näki päivänvalon 1980-luvun alussa. Tuolloin oli jo pitkään tiedetty, että Big Bang -mallissa on tiettyjä esteettisiä vikoja. Esimerkiksi universumin massaenergian arvon tuli aikojen alussa olla äärimmäisen lähellä ns. kriittistä arvoa. Massaenergian tiheyttä kriittisen tiheyden yksiköissä merkitään symbolilla Omega; Einsteinin yhtälöt kertovat, että jotta saisimme nyt havaitun arvon Omega = 1, Omegan alkuarvo sai poiketa ykkösestä vain tekijällä 10-60. Tämä haiskahtaa hienosäädöltä, ja sellaista fyysikot kavahtavat.



    Amerikkalainen hiukkasfyysikko Alan Guth keksi kuitenkin keinon, jolla Omegan arvo tulee ykköseksi dynaamisesti ja alkuarvosta riippumatta. Tammikuun lopulla 1980 Guth piti Stanfordin lineaarikiihdytinkeskuksessa esitelmän, jonka otsikko oli ”10-35 sekuntia alkuräjähdyksen jälkeen”. Se muodostui inflaatio-teorian ensiesiintymiseksi. Hiukkasfyysikko-taustansa ansiosta Guth oli oivaltanut jotakin, mitä astrofyysikot eivät olleet tulleet ajatelleeksi.



    Maailmankaikkeuden laajeneminen riippuu sen sisältämästä energiasta. Guth oivalsi, että hiukkasfysiikan teorioihin liittyvissä faasimuutoksissa universumi voi olla tilassa, jossa siihen on ladattu suuri määrä energiaa. Tyhjiöön voi näet varastoitua energiaa. Tällainen tilanne esiintyy esimerkiksi hiukkasvuorovaikutukset yhdistävissä suurissa yhtenäisteorioissa, joiden teoreettinen tutkimus oli kiihkeimmillään 1970-luvun loppupuolella. Yhtenäisteorioihin liittyy suuri symmetria, joka universumin lämpötilan laskiessa rikkoutuu kun epäsymmetrinen tila tulee energeettisesti edullisimmaksi. Kyseessä on samantapainen olomuodon muutos kuin vesihöyryn tiivistyminen nesteeksi tai vaikkapa jään sulaminen. Guth osoitti, että faasimuutos varhaisessa maailmankaikkeudessa voi johtaa dramaattisiin seuraamuksiin,.



    Guth huomasi, että symmetriseen tilaan sidottu piilevä energia voi tietyissä olosuhteissa tulla säteilyenergiaa paljon suuremmaksi niin, että se määrää koko maailmankaikkeuden kehityksen. Koska kyseessä on vakioinen tyhjiöenergia, se toimii Einsteinin yhtälöihinsä lisäämän kosmologisen vakion tavoin. Willem de Sitter oli jo 1920-luvulla osoittanut, että tuolloin maailmankaikkeus laajenisi eksponentiaalisen nopeasti. Vauhti on niin nopeaa, ettei edes valo pysy laajenemisen perässä. Tätä vaihetta Guth kutsui kosmiseksi inflaatioksi.



    Ilmapallon kaksiulotteista pintaa voi pitää analogiana kolmiulotteiselle käyristyneelle avaruudelle. Samaan tapaan kuin ilmapallon pinta tulee tasaisemmaksi kun palloon puhalletaan ilmaa, eksponentiaalinen laajeneminen tekee avaruuden geometrialtaan hyvin tasaiseksi. Suhteellisuusteorian mukaan avaruuden massaenergia ja sen geometria ovat naimisissa keskenään, ja täysin tasainen geometria tarkoittaa itse asiassa kriittistä tiheyttä eli Omegaa, jonka arvo on tasan yksi. Näin Guthin mekanismi antaa mahdollisuuden selittää maailmankaikkeuden alkuarvojen virityksen luonnollisella tavalla.



    Inflaatio olisi saattanut jäädä kiinnostavaksi mutta spekulatiiviseksi ideaksi ellei pian olisi oivallettu, että se selittää paljon muutakin kuin vain universumin hienovirityksen. Inflaatiodynamiikka perustuu kenttään, joka vierii potentiaalissaan hyvin hitaasti. Hidas muutos tarkoittaa liki vakioista potentiaalienergiaa; tämä toimii Einsteinin yhtälöiden tyhjiöenergiana. Eksponentiaalisen laajenemisen ansiosta universumin ainetiheys ja lämpötila ryntäävät nollaa kohti. Inflaation loppuessa kenttä vierii minimiinsä, jolloin tyhjiöenergian latentti lämpö vapautuu ja kuuma maailmankaikkeus saa alkunsa.



    Inflaatiokenttä kokee vieriessään jatkuvasti kvanttiepämääräisyyttä. Kentän paikka potentiaalissa ei ole aivan täysin määrätty, ja sen vuoksi myös maailmankaikkeuden näkemän efektiivisen kosmologisen vakion arvossa esiintyy pientä vaihtelua. Tämän tyhjiöenergian lepattamisen osoitettiin pian johtavan alkuavaruuden energiatiheyden paikallisiin tihentymiin ja harventumiin.



    Inflaation ansiosta yhtäälle kasautuu aavistuksen verran enemmän massaenergiaa kuin keskimäärin, toisaalle taas aavistuksen verran vähemmän. Tätä pidetään nykyään inflaation melkeinpä merkittävimpänä saavutuksena, sillä se on selitys sille, miksi maailmankaikkeudessa ylipäätään on minkäänlaista rakennetta. Massatihentymät alkavat nimittäin gravitaation ansiosta vetää ainetta puoleensa. Harventumat taas menettävät ainetta entisestäänkin. Varhaisessa maailmankaikkeudessa sille, jolla jo on, annetaan lisää, ensin lusikalla ja sitten suurella kauhalla.



    Kun ainetta puristetaan kasaan, se kuumenee. Niinpä tihentymät ja harventumat ovat suoraan tekemisissä kosmisen mikroaaltotaustan lämpövaihteluiden kanssa. Ja mikä parasta, inflaatioteoriat kykenevät ennustamaan niiden spektrin.



    Inflaation keskeinen ennuste on, että tiheyshäiriöt ovat kokoskaalasta riippumattomia. Mikroaaltotaivaalla näkyvien kuumien ja kylmien alueiden pitäisi siis perustua eräänlaiseen täsmällisesti määriteltyyn fraktaalirakenteeseen, missä jokaisen kuuman ja kylmän alueen sisällä on edelleen kuumia ja kylmiä alueita, ja näiden sisällä lisää pienempiä mutta identtisiä alueita kuin venäläisessä nukessa. Tämän seurauksena tietyillä kokoskaaloilla saadaan suhteellisesti suurempia lämpötiloja. Näitä maksimiarvoja kutsutaan akustisiksi piikeiksi. Akustisten piikkien ominaisuudet riippuvat hyvin herkästi kosmologisista parametreista: pimeän aineen määrästä, baryonien määrästä, Hubblen parametrista, avaruuden geometriasta, ja niin edelleen. Niiden avulla voidaan siis määrittää kaikki universumin perusparametrit.



    Inflaation kannattajat huokasivat helpotuksesta kun amerikkalainen COBE-satelliitti vuonna 1991 onnistui havaitsemaan mikroaaltotaustan vähäisen lämpötilavaihtelun. Inflaatio läpäisi ensimmäisen testinsä, ja samalla tuloksista voitiin lukea inflaatiokenttään varastoidun energian määrä. Tyhjiöenergian suuruus on näet parametri, joka täytyy määrittää havaintojen perusteella.





    Jo mikroaaltotaivasta 1990-luvun loppupuolella mitannut Boomerang-ilmapallokoe ilmoitti yksiselitteisesti, että (mittaustarkkuuden puitteissa) Omega = 1 – kuten inflaatiomallit ennustavat. Amerikkalainen WMAP-satelliitti, jonka tulokset julkaistiin alkuvuodesta 2003, tarkensi sitten tilanteen huomattavasti. Massaenergian tiheydeksi saatiin Omega = 1.02 ± 0.02, josta tavallista ainetta on 4.4%. Loppu on pimeää ainetta ja pimeää energiaa.



    Pimeä aine on mitä luultavimmin kaasua, joka koostuu alkeishiukkasista, jotka eivät vuorovaikuta fotonien kanssa. Siksi se ei säteile eikä sitä voida nähdä. ”Pimeän” aineen sijasta parempi nimi voisikin olla ”läpinäkyvä” aine. WMAPin mukaan sitä on 23% maailmankaikkeuden massaenergiasta.



    On vielä epäselvää, mitä pimeä aine on. Neutriinot olisivat eräs kandidaatti pimeäksi aineeksi, mutta niiden massojen tiedetään olevan aivan liian keveitä havaintotuloksien selittämiseksi. Toisaalta esimerkiksi supersymmetrisissä hiukkasteorioissa, jotka ovat teoreetikkojen lemmikkejä, löytyy sopivia pimeän aineen hiukkasia. Supersymmetriaa tullaan etsimään CERNin vuonna 2006 alkavissa kiihdytinkokeissa.



    Pimeä energia on arvoitus. Sen olemassaolo vahvistui jo 1990-luvun lopun supernovahavaintojen ansiosta. Me teoreetikot voisimme sanoa kuin Anneli Jäätteenmäki: emme sitä pyytäneet, ja se tuli yllätyksenä. Mutta luonto näyttää valinneen tämän option meistä ihmisistä piittaamatta, niin kuin sillä on ollut ennenkin tapana. Pimeän energian luonne saattaa liittyä hiukkasteorioiden syvimpiin kysymyksiin, joita yritetään selvitellä säieteorioiden kaltaisilla kvanttifysiikan ja yleisen suhteellisuusteorian yhdistävillä rakennelmilla.



    WMAP vahvisti myös, että massaenergian alkuperäiset häiriöt ovat olleet inflaation ennustamalla tavalla kokoskaalasta riippumattomia. Kosminen inflaatio ja maailmankaikkeuden valoa nopeampi laajeneminen on varmistunut samankaltaiseksi tieteelliseksi tosiseikaksi kuin mikä tahansa laboratoriotulos.



    Tällä tavoin mikroaaltotausta on johdattanut meidät aivan uuteen aikakauteen: katsoessamme taivaalle katsomme samalla aivan konkreettisesti alkeishiukkasten sisään. Varhainen maailmankaikkeus ei ole vain mittari kosmoksen parametreille; se on myös mikroskooppi, jolla voi nähdä syvälle aineen perimmäiseen olemukseen.





    Inflaation aikainen mitätön kvanttiheilahtelu, jonka eksponentiaalinen laajeneminen suurensi kuin elektronimikroskooppi, muodostaa siis perustan koko olemassaolollemme. Inflaatiomallin mukaan galaksien ryppäät, niiden kymmenien ja satojen miljoonien valovuosien suuruiset nauhamaiset rakenteet, ovat olemassa vain koska 10-35 sekuntia alkuräjähdyksen jälkeen tapahtui vähäpätöisiä kvanttiheilahteluja. Me ihmiset olemme olemassa näiden kvanttihäiriöiden ansiosta. Kaiken universumissa näkyvän rakenteen alkusyy on inflaatio. Kaikki aine on syntynyt inflaatiokentän hajoamisesta; kaikki se antiaine, joka myöhemmin annihiloitui aineen kanssa, syntyi inflaatiokentän hajoamisessa. Inflaatiokenttään varastoitu tyhjiöenergia on siis aines, josta kaikki unelmat on sananmukaisesti tehty.

    Äänestä

  • £.K.£.. kirjoitti:

    Kosminen inflaatio

    Kari Enqvist

    Helsingin yliopisto



    Kaikkialta avaruudesta saapuva, alkuräjähdyksestä peräisin oleva kosminen mikroaaltotaustasäteily on muodostunut nykykosmologian Rosettan kiveksi. Tuohon kiveen on piirretty hieroglyfejä, joita tulkitsemalla avautuu ovi maailmankaikkeuden olemukseen. Nämä salaisuudet on kirjattu kosmisen mikroaaltotaustan vähäisiin lämpötilaeroihin. Mikroaaltotaustan keskilämpötila on 2.735 K, mutta suunnasta riippuen siinä näkyy noin asteen sadastuhannesosan suuruisia poikkeamia, kuumia ja kylmiä alueita toinen toistensa sisällä. Näiden alueiden jakauma ja intensiteetti taivaanpallolla, eli niiden spektri, sisältää tiedon maailmankaikkeuden fysikaalisista parametreista. Niiden avulla päästään kurkistamaan myös aivan maailmanalkuun, sen ensimmäisiin silmänräpäyksiin, jolloin kosmos oli tyystin toisenlainen kuin nyt.



    Kosminen mikroaaltotausta syntyi kun universumi oli noin 380 000 vuotta vanha. Siitä huolimatta lämpötilavaihtelut viestittävät paljon varhaisemmasta universumista. Ne kertovat kosmoksesta, joka oli jäätäkin kylmempi ja joka hetken aikaa laajeni valoakin nopeammin. Tätä tapahtumaa kutsutaan kosmiseksi inflaatioksi.



    Inflaatio-idea näki päivänvalon 1980-luvun alussa. Tuolloin oli jo pitkään tiedetty, että Big Bang -mallissa on tiettyjä esteettisiä vikoja. Esimerkiksi universumin massaenergian arvon tuli aikojen alussa olla äärimmäisen lähellä ns. kriittistä arvoa. Massaenergian tiheyttä kriittisen tiheyden yksiköissä merkitään symbolilla Omega; Einsteinin yhtälöt kertovat, että jotta saisimme nyt havaitun arvon Omega = 1, Omegan alkuarvo sai poiketa ykkösestä vain tekijällä 10-60. Tämä haiskahtaa hienosäädöltä, ja sellaista fyysikot kavahtavat.



    Amerikkalainen hiukkasfyysikko Alan Guth keksi kuitenkin keinon, jolla Omegan arvo tulee ykköseksi dynaamisesti ja alkuarvosta riippumatta. Tammikuun lopulla 1980 Guth piti Stanfordin lineaarikiihdytinkeskuksessa esitelmän, jonka otsikko oli ”10-35 sekuntia alkuräjähdyksen jälkeen”. Se muodostui inflaatio-teorian ensiesiintymiseksi. Hiukkasfyysikko-taustansa ansiosta Guth oli oivaltanut jotakin, mitä astrofyysikot eivät olleet tulleet ajatelleeksi.



    Maailmankaikkeuden laajeneminen riippuu sen sisältämästä energiasta. Guth oivalsi, että hiukkasfysiikan teorioihin liittyvissä faasimuutoksissa universumi voi olla tilassa, jossa siihen on ladattu suuri määrä energiaa. Tyhjiöön voi näet varastoitua energiaa. Tällainen tilanne esiintyy esimerkiksi hiukkasvuorovaikutukset yhdistävissä suurissa yhtenäisteorioissa, joiden teoreettinen tutkimus oli kiihkeimmillään 1970-luvun loppupuolella. Yhtenäisteorioihin liittyy suuri symmetria, joka universumin lämpötilan laskiessa rikkoutuu kun epäsymmetrinen tila tulee energeettisesti edullisimmaksi. Kyseessä on samantapainen olomuodon muutos kuin vesihöyryn tiivistyminen nesteeksi tai vaikkapa jään sulaminen. Guth osoitti, että faasimuutos varhaisessa maailmankaikkeudessa voi johtaa dramaattisiin seuraamuksiin,.



    Guth huomasi, että symmetriseen tilaan sidottu piilevä energia voi tietyissä olosuhteissa tulla säteilyenergiaa paljon suuremmaksi niin, että se määrää koko maailmankaikkeuden kehityksen. Koska kyseessä on vakioinen tyhjiöenergia, se toimii Einsteinin yhtälöihinsä lisäämän kosmologisen vakion tavoin. Willem de Sitter oli jo 1920-luvulla osoittanut, että tuolloin maailmankaikkeus laajenisi eksponentiaalisen nopeasti. Vauhti on niin nopeaa, ettei edes valo pysy laajenemisen perässä. Tätä vaihetta Guth kutsui kosmiseksi inflaatioksi.



    Ilmapallon kaksiulotteista pintaa voi pitää analogiana kolmiulotteiselle käyristyneelle avaruudelle. Samaan tapaan kuin ilmapallon pinta tulee tasaisemmaksi kun palloon puhalletaan ilmaa, eksponentiaalinen laajeneminen tekee avaruuden geometrialtaan hyvin tasaiseksi. Suhteellisuusteorian mukaan avaruuden massaenergia ja sen geometria ovat naimisissa keskenään, ja täysin tasainen geometria tarkoittaa itse asiassa kriittistä tiheyttä eli Omegaa, jonka arvo on tasan yksi. Näin Guthin mekanismi antaa mahdollisuuden selittää maailmankaikkeuden alkuarvojen virityksen luonnollisella tavalla.



    Inflaatio olisi saattanut jäädä kiinnostavaksi mutta spekulatiiviseksi ideaksi ellei pian olisi oivallettu, että se selittää paljon muutakin kuin vain universumin hienovirityksen. Inflaatiodynamiikka perustuu kenttään, joka vierii potentiaalissaan hyvin hitaasti. Hidas muutos tarkoittaa liki vakioista potentiaalienergiaa; tämä toimii Einsteinin yhtälöiden tyhjiöenergiana. Eksponentiaalisen laajenemisen ansiosta universumin ainetiheys ja lämpötila ryntäävät nollaa kohti. Inflaation loppuessa kenttä vierii minimiinsä, jolloin tyhjiöenergian latentti lämpö vapautuu ja kuuma maailmankaikkeus saa alkunsa.



    Inflaatiokenttä kokee vieriessään jatkuvasti kvanttiepämääräisyyttä. Kentän paikka potentiaalissa ei ole aivan täysin määrätty, ja sen vuoksi myös maailmankaikkeuden näkemän efektiivisen kosmologisen vakion arvossa esiintyy pientä vaihtelua. Tämän tyhjiöenergian lepattamisen osoitettiin pian johtavan alkuavaruuden energiatiheyden paikallisiin tihentymiin ja harventumiin.



    Inflaation ansiosta yhtäälle kasautuu aavistuksen verran enemmän massaenergiaa kuin keskimäärin, toisaalle taas aavistuksen verran vähemmän. Tätä pidetään nykyään inflaation melkeinpä merkittävimpänä saavutuksena, sillä se on selitys sille, miksi maailmankaikkeudessa ylipäätään on minkäänlaista rakennetta. Massatihentymät alkavat nimittäin gravitaation ansiosta vetää ainetta puoleensa. Harventumat taas menettävät ainetta entisestäänkin. Varhaisessa maailmankaikkeudessa sille, jolla jo on, annetaan lisää, ensin lusikalla ja sitten suurella kauhalla.



    Kun ainetta puristetaan kasaan, se kuumenee. Niinpä tihentymät ja harventumat ovat suoraan tekemisissä kosmisen mikroaaltotaustan lämpövaihteluiden kanssa. Ja mikä parasta, inflaatioteoriat kykenevät ennustamaan niiden spektrin.



    Inflaation keskeinen ennuste on, että tiheyshäiriöt ovat kokoskaalasta riippumattomia. Mikroaaltotaivaalla näkyvien kuumien ja kylmien alueiden pitäisi siis perustua eräänlaiseen täsmällisesti määriteltyyn fraktaalirakenteeseen, missä jokaisen kuuman ja kylmän alueen sisällä on edelleen kuumia ja kylmiä alueita, ja näiden sisällä lisää pienempiä mutta identtisiä alueita kuin venäläisessä nukessa. Tämän seurauksena tietyillä kokoskaaloilla saadaan suhteellisesti suurempia lämpötiloja. Näitä maksimiarvoja kutsutaan akustisiksi piikeiksi. Akustisten piikkien ominaisuudet riippuvat hyvin herkästi kosmologisista parametreista: pimeän aineen määrästä, baryonien määrästä, Hubblen parametrista, avaruuden geometriasta, ja niin edelleen. Niiden avulla voidaan siis määrittää kaikki universumin perusparametrit.



    Inflaation kannattajat huokasivat helpotuksesta kun amerikkalainen COBE-satelliitti vuonna 1991 onnistui havaitsemaan mikroaaltotaustan vähäisen lämpötilavaihtelun. Inflaatio läpäisi ensimmäisen testinsä, ja samalla tuloksista voitiin lukea inflaatiokenttään varastoidun energian määrä. Tyhjiöenergian suuruus on näet parametri, joka täytyy määrittää havaintojen perusteella.





    Jo mikroaaltotaivasta 1990-luvun loppupuolella mitannut Boomerang-ilmapallokoe ilmoitti yksiselitteisesti, että (mittaustarkkuuden puitteissa) Omega = 1 – kuten inflaatiomallit ennustavat. Amerikkalainen WMAP-satelliitti, jonka tulokset julkaistiin alkuvuodesta 2003, tarkensi sitten tilanteen huomattavasti. Massaenergian tiheydeksi saatiin Omega = 1.02 ± 0.02, josta tavallista ainetta on 4.4%. Loppu on pimeää ainetta ja pimeää energiaa.



    Pimeä aine on mitä luultavimmin kaasua, joka koostuu alkeishiukkasista, jotka eivät vuorovaikuta fotonien kanssa. Siksi se ei säteile eikä sitä voida nähdä. ”Pimeän” aineen sijasta parempi nimi voisikin olla ”läpinäkyvä” aine. WMAPin mukaan sitä on 23% maailmankaikkeuden massaenergiasta.



    On vielä epäselvää, mitä pimeä aine on. Neutriinot olisivat eräs kandidaatti pimeäksi aineeksi, mutta niiden massojen tiedetään olevan aivan liian keveitä havaintotuloksien selittämiseksi. Toisaalta esimerkiksi supersymmetrisissä hiukkasteorioissa, jotka ovat teoreetikkojen lemmikkejä, löytyy sopivia pimeän aineen hiukkasia. Supersymmetriaa tullaan etsimään CERNin vuonna 2006 alkavissa kiihdytinkokeissa.



    Pimeä energia on arvoitus. Sen olemassaolo vahvistui jo 1990-luvun lopun supernovahavaintojen ansiosta. Me teoreetikot voisimme sanoa kuin Anneli Jäätteenmäki: emme sitä pyytäneet, ja se tuli yllätyksenä. Mutta luonto näyttää valinneen tämän option meistä ihmisistä piittaamatta, niin kuin sillä on ollut ennenkin tapana. Pimeän energian luonne saattaa liittyä hiukkasteorioiden syvimpiin kysymyksiin, joita yritetään selvitellä säieteorioiden kaltaisilla kvanttifysiikan ja yleisen suhteellisuusteorian yhdistävillä rakennelmilla.



    WMAP vahvisti myös, että massaenergian alkuperäiset häiriöt ovat olleet inflaation ennustamalla tavalla kokoskaalasta riippumattomia. Kosminen inflaatio ja maailmankaikkeuden valoa nopeampi laajeneminen on varmistunut samankaltaiseksi tieteelliseksi tosiseikaksi kuin mikä tahansa laboratoriotulos.



    Tällä tavoin mikroaaltotausta on johdattanut meidät aivan uuteen aikakauteen: katsoessamme taivaalle katsomme samalla aivan konkreettisesti alkeishiukkasten sisään. Varhainen maailmankaikkeus ei ole vain mittari kosmoksen parametreille; se on myös mikroskooppi, jolla voi nähdä syvälle aineen perimmäiseen olemukseen.





    Inflaation aikainen mitätön kvanttiheilahtelu, jonka eksponentiaalinen laajeneminen suurensi kuin elektronimikroskooppi, muodostaa siis perustan koko olemassaolollemme. Inflaatiomallin mukaan galaksien ryppäät, niiden kymmenien ja satojen miljoonien valovuosien suuruiset nauhamaiset rakenteet, ovat olemassa vain koska 10-35 sekuntia alkuräjähdyksen jälkeen tapahtui vähäpätöisiä kvanttiheilahteluja. Me ihmiset olemme olemassa näiden kvanttihäiriöiden ansiosta. Kaiken universumissa näkyvän rakenteen alkusyy on inflaatio. Kaikki aine on syntynyt inflaatiokentän hajoamisesta; kaikki se antiaine, joka myöhemmin annihiloitui aineen kanssa, syntyi inflaatiokentän hajoamisessa. Inflaatiokenttään varastoitu tyhjiöenergia on siis aines, josta kaikki unelmat on sananmukaisesti tehty.

    KOSMISTA KUHINAA — SUPERPALLOJA MAAILMANKAIKKEUDESSA

    Miljardeista hiukkasista koostuvat hiukkaspallot saattavat näytellä merkittävää roolia maailmankaikkeuden kehityksessä aina alkuräjähdyksestä nykyhetkeen saakka. Nämä hiukkaspallot, Q-pallot, koostuvat ns. supersymmetrisistä hiukkasista, joita on arveltu olleen runsaasti varhaisen maailmankaikkeuden kuumassa hiukkaspuurossa. Pallon nimessä esiintyvä Q viittaa yksinkertaisesti niiden kantamaan säilyvään varaukseen. FM Tuomas Multamäen väitöstutkimuksessa on tarkasteltu sekä Q-pallojen ominaisuuksia, että niiden roolia maailmankaikkeuden kehityksessä.

    Superpalloräjähdys

    Tutkimustyössä on tarkasteltu Q-pallojen syntyä supersymmetrisissä teorioissa, ja havaittu että alkumaailmankaikkeus saattoi olla Q-pallojen ja anti-Q-pallojen täyttämä (anti-Q-pallo koostuu antihiukkasista). Universumin laajetessa ja jäähtyessä osa palloista tuhoutui sittemmin kuumassa hiukkaspuurossa, mutta osa on voinut jäädä vaikuttamaan universumin myöhempään kehitykseen. Syntyvän keskimääräisen pallon massa voi olla esimerkiksi noin mikrogramma ja pallon halkaisija atomiydintä pienempi.

    Törmäilevät ja höyrystyvät Q-pallot

    Multamäen väitöksessä on tutkittu Q-pallojen ominaisuuksia sekä analyyttisesti, että numeerisia simulointeja hyväksikäyttäen. Nämä tarkastelut ovat tuoneet esille mielenkiintoisia piirteitä Q-pallojen rikkaasta dynamiikasta.

    Q-pallojen syntymän jälkeen, kun universum oli vilkkaasti liikkuvien pallojen täyttämä, olivat Q-pallojen väliset törmäykset merkittäviä. Simuloimalla törmäyksiä on havaittu Q-pallojen joko hylkivän tai vetävän toisiaan puoleensa riippuen pallojen sisäisestä vaiheesta. Hiukkasia saattaa siirtyä törmäyksessä pallosta toiseen. Pienen Q-pallon törmätessä suureen palloon saattaa törmäyksen suurempi osapuoli ahmaista pienemmän pallon kokonaan.

    Tutkimuksessa on myös tarkasteltu Q-pallojen aikaevoluutiota ja havaittu miten Q-pallot voivat menettää hiukkasia höyrystymällä eli sylkemällä hiukkasia Q-pallon pinnasta. Höyrystymisen on havaittu etenevän yhä kiihtyvällä tahdilla, eli pieni pallo sylkee hiukkasia nopeammassa tahdissa kuin iso pallo, kunnes Q-pallo lopulta hajoaa alkutekijöihinsä. Höyrystyvän Q-pallon elinaika saattaa vaihdella suuresti – hiukkasteoriasta riippuen – aina sekunnin miljoonasosasta koko maailmankaikkeuden ikään asti.

    Pimeitä palloja ja energiaa vesilasista

    Eräs Q-palloihin liittyvä mielenkiintoinen kosmologinen sovellus on ajatus Q-palloista ns. maailmankaikkeuden pimeänä aineena. Pimeän aineen uskotaan muodostavan merkittävän osan maailmankaikkeuden massasta, mutta sen ominaisuudet ovat edelleen hämärän peitossa. Alkumaailmankaikkeuden myllerryksessä syntyneet Q-pallot saattavat siis vaeltaa edelleen universumissa muodostaen samalla osan pimeästä aineesta. Uudet havainnot tulevat valaisemaan pimeän aineen ongelmaa tulevaisuudessa.

    Supersymmetristen Q-pallojen ominaisuuksista johtuen on myös esitetty että pallon avulla voitaisiin tuottaa energiaa rikkomalla protoneja alkutekijöihinsä, vaikkapa laittamalla Q-pallo vesilasiin. Sopivan Q-pallon valmistaminen hiukkaskiihdyttimessä vaatisi kuitenkin huomattavasti suurempia energioita kuin mitä nykyiset ja lähitulevaisuuden kiihdyttimet pystyvät tuottamaan.
    Lähde:
    Yhteystiedot   Turun yliopiston viestintä
    sähköposti:

    Äänestä

  • G.G.G. kirjoitti:

    KOSMISTA KUHINAA — SUPERPALLOJA MAAILMANKAIKKEUDESSA

    Miljardeista hiukkasista koostuvat hiukkaspallot saattavat näytellä merkittävää roolia maailmankaikkeuden kehityksessä aina alkuräjähdyksestä nykyhetkeen saakka. Nämä hiukkaspallot, Q-pallot, koostuvat ns. supersymmetrisistä hiukkasista, joita on arveltu olleen runsaasti varhaisen maailmankaikkeuden kuumassa hiukkaspuurossa. Pallon nimessä esiintyvä Q viittaa yksinkertaisesti niiden kantamaan säilyvään varaukseen. FM Tuomas Multamäen väitöstutkimuksessa on tarkasteltu sekä Q-pallojen ominaisuuksia, että niiden roolia maailmankaikkeuden kehityksessä.

    Superpalloräjähdys

    Tutkimustyössä on tarkasteltu Q-pallojen syntyä supersymmetrisissä teorioissa, ja havaittu että alkumaailmankaikkeus saattoi olla Q-pallojen ja anti-Q-pallojen täyttämä (anti-Q-pallo koostuu antihiukkasista). Universumin laajetessa ja jäähtyessä osa palloista tuhoutui sittemmin kuumassa hiukkaspuurossa, mutta osa on voinut jäädä vaikuttamaan universumin myöhempään kehitykseen. Syntyvän keskimääräisen pallon massa voi olla esimerkiksi noin mikrogramma ja pallon halkaisija atomiydintä pienempi.

    Törmäilevät ja höyrystyvät Q-pallot

    Multamäen väitöksessä on tutkittu Q-pallojen ominaisuuksia sekä analyyttisesti, että numeerisia simulointeja hyväksikäyttäen. Nämä tarkastelut ovat tuoneet esille mielenkiintoisia piirteitä Q-pallojen rikkaasta dynamiikasta.

    Q-pallojen syntymän jälkeen, kun universum oli vilkkaasti liikkuvien pallojen täyttämä, olivat Q-pallojen väliset törmäykset merkittäviä. Simuloimalla törmäyksiä on havaittu Q-pallojen joko hylkivän tai vetävän toisiaan puoleensa riippuen pallojen sisäisestä vaiheesta. Hiukkasia saattaa siirtyä törmäyksessä pallosta toiseen. Pienen Q-pallon törmätessä suureen palloon saattaa törmäyksen suurempi osapuoli ahmaista pienemmän pallon kokonaan.

    Tutkimuksessa on myös tarkasteltu Q-pallojen aikaevoluutiota ja havaittu miten Q-pallot voivat menettää hiukkasia höyrystymällä eli sylkemällä hiukkasia Q-pallon pinnasta. Höyrystymisen on havaittu etenevän yhä kiihtyvällä tahdilla, eli pieni pallo sylkee hiukkasia nopeammassa tahdissa kuin iso pallo, kunnes Q-pallo lopulta hajoaa alkutekijöihinsä. Höyrystyvän Q-pallon elinaika saattaa vaihdella suuresti – hiukkasteoriasta riippuen – aina sekunnin miljoonasosasta koko maailmankaikkeuden ikään asti.

    Pimeitä palloja ja energiaa vesilasista

    Eräs Q-palloihin liittyvä mielenkiintoinen kosmologinen sovellus on ajatus Q-palloista ns. maailmankaikkeuden pimeänä aineena. Pimeän aineen uskotaan muodostavan merkittävän osan maailmankaikkeuden massasta, mutta sen ominaisuudet ovat edelleen hämärän peitossa. Alkumaailmankaikkeuden myllerryksessä syntyneet Q-pallot saattavat siis vaeltaa edelleen universumissa muodostaen samalla osan pimeästä aineesta. Uudet havainnot tulevat valaisemaan pimeän aineen ongelmaa tulevaisuudessa.

    Supersymmetristen Q-pallojen ominaisuuksista johtuen on myös esitetty että pallon avulla voitaisiin tuottaa energiaa rikkomalla protoneja alkutekijöihinsä, vaikkapa laittamalla Q-pallo vesilasiin. Sopivan Q-pallon valmistaminen hiukkaskiihdyttimessä vaatisi kuitenkin huomattavasti suurempia energioita kuin mitä nykyiset ja lähitulevaisuuden kiihdyttimet pystyvät tuottamaan.
    Lähde:
    Yhteystiedot   Turun yliopiston viestintä
    sähköposti:

    Big Bang or Big Bounce?
    One of the major headaches (and blessings) of having really smart kids in your youth group is that they ask really tough questions. Today, I got one from Marcus. Really, it wasn't so much of a question as "Whaddaya think about this? Huh?" You see, Marcus, just for fun, was looking at articles on quantum physics and the origins of the Universe (yeah, that's what kids in my youth group do). And he came across an article about a new hypothesis put forth by Penn State quantum physicist Abhay Ashtekar, in which Ashtekar says that as the universe eventually implodes on itself into an infinitely small "ball" of matter-energy-space-time, certain "tears" occur in the multi-dimensional fabric of space time, which actually reverse the force of gravity, and turn it into an explosive force. This results in what is termed the "big bounce", in which the universe bounces out from the "ball" and creates a new universe. What this theory implies is that the universe and space time are infinite, and every time the universe "dies" in the "big crunch", it is "re-born" in the "big bang".

    This theory is actually not new, but is "reincarnated" every generation or so. There are about four major theories about the origin (and demise) of the physical universe. Here we enter into the realm of "cosmology", in which the origin and end of the cosmos is studied. Here are the four major cosmological theories (that I know of) in drastically simplified form:

    1. Steady State Cosmology: Basically, this states that space and time are infinite, and have always existed. Somehow, quantum "holes" (or something like them) open up in space and time to release matter and energy into space and time. This type of universe has no beginning and no end. No serious physicist I know of holds this theory, as it has been shown by quantum physics that matter, energy, space, and time are all part of the same "fabric" woven together through multi-dimensional "strings" or "membranes". Furthermore, astrophysics has shown that the universe is expanding from a central point, and that at that point (called the "singularity") all space-time-matter-energy had a common beginning (i.e. the big bang). Finally, there is the problem that matter and energy never just "appear" from nowhere (something cannot come from nothing). Sure, some physics experiments have shown that sometimes subatomic particles seem to disappear from one place, and somehow appear at another place (via a warp in space-time?), but there has never been a particle that appears from nothing at all.

    2. Big Bang / Big Crunch Cosmology: Basically, all space-time-matter-energy explodes from a singularity. It keeps expanding to a maximal point, until the total gravity and other physical forces cause the universe to start imploding on itself (kind of like a rubber-band that snaps). Finally it all collapses into a small chaos ball of fusion, and then ceases to exist at all. Perhaps it may have a "rebound" or two where it bounces on itself, but eventually it just collapses into nothingness. This is one of the most common forms cosmology among physicists, along with cosmology #4.

    3. Big Bounce Cosmology: The same as cosmology #2, except that it says that somehow at the point of the singularity, the physical laws start to work in a completely different way than they do right now, so that the singularity is able to explode again into the same size universe that it collapsed from. Basically, the universe is endless and exists through an infinite number of births and deaths. This is a minority version of cosmology for decades, mainly held by physicists who are atheist or pantheist (more on this later).

    I do not have anywhere near the technical skills or knowledge of physics to say this is wrong. However, I will say the following: Hugh Ross (an Evangelical minister and astrophysicist) spends chapters seven and eight of "The Creator and the Cosmos" discussing the various problems with the "big bounce" model (which he calls the "oscillating universe"). The main problem is the elasticity of space-time. He presents commonly agreed upon arguments that there is just not enough "elasticity" (or "bounce") for the universe to keep expanding and contracting infinitely. A couple of three bounces, with each bounce smaller than the previous one, maybe (kind of like a basketball bouncing on its own). But not infinite bounces. Likewise, people as diverse as world-renowned physicist Stephen Hawking and Anglican priest and particle physicist John Polkinghorne also flatly reject "big bounce" ideas in preference for something more like #2 or #4. It seems that most of the "people in the know" just don't think there is a physical way around the second law of thermodynamics: All physical systems tend to loose energy as time goes on and become more and more disorganized, unless acted on by a force outside of the system.

    It seems that Ashtekar's current hypothesis is an effort to get out of the second law of thermodynamics by using an un-testable faith statement: The universe "bounces" because of some unique reversal of physical laws that can only happen at the "end of the universe". Every few years it seems like a physicist floats an idea like this in the scientific community, and after a short time of popularity, the community generally writes it off as highly improbable and un-testable. I am waaaay out of my league to make such a statement with any type of authority, but that is what an educated "layman" sees in it.

    4. Big Bang / Big Freeze Cosmology: Finally, in this cosmology, everything explodes from the singularity and the universe keeps expanding until the second law of thermodynamics sucks all energy out of the universe. The universe dies frozen, stretched out to its absolute ending point, with no hope of a "big crunch" or a "big bounce".

    It is no secret that I tend to support cosmologies #2 or #4, with a preference for the "big freeze" version. Why? Two main reasons: First, I think they are the most probable hypotheses, and have the most support by "experts". I think that they best reconcile with my theology of the beginning and the end of the universe. In the beginning, God spoke and "bang", everything exploded into being. In the end, the physical universe will come to an end and God will "re-make" it, or at least restore it (more about that later).

    Yet, this brings up the issue of faith-stances and cosmology. You see, science is not that scientific the further away we get from actual testable phenomena. If we are doing a chemistry or physics experiment, there is not much that faith can say about the results. They are fairly self-evident. But, when we are hypothesizing about the beginning and end of the universe, which we can never actually see and take measurements on, we start reading in our own faith-stances (or presuppositions) into the data we do have. I am a Christian, and I read a Judeo-Christian-Islamic singular monotheistic intelligent Creator into the data (so no wonder I like theory 2 and 4).

    But, what happens when someone who is either atheist (no belief in God) or pantheist (belief that "God" is an impersonal force in all things) looks at the data? They want a theory that uses the data, but does not need to resort to an intelligent super-Person behind the data to account for it. They want the universe to be eternal and ongoing. Furthermore, if they are a serious pantheist of the Hindu or Buddhist varieties (among many) that believes in a cycle of death and reincarnation leading to ultimate union with "the Source" of everything, then they are likely to hypothesize the death and rebirth of the entire universe as well (in fact, this is just what many versions of Hinduism state).

    For the atheist, the "big bounce" model seems to give us a universe with no cause. It just bounces infinitely, creating different kinds of universes every time it bounces. We are just lucky enough to be a universe that bounced in such a way that it was able to create self-aware beings that can do science (like us). For the pantheist-reincarnationist, the "big bounce" gives a cosmology that validates their religious beliefs. If you will look carefully at Ashtekar, you will find he is from a Hindu culture (India), and I believe you will find he is either a Hindu or a Hindu-sympathetic atheist. This is not to say he is "bad". He's not. He does just what Ross and Polkinghorne do from a Christian perspective. I am just making sure everyone in the debate is honest about the religious baggage they bring into the debate.

    In the end, science can only tell us how the universe works, it cannot tell us why we are here, or why any of this is important. As Albert Einstein said "Science without religion is lame, religion without science is blind". None of these theories, in themselves, can answer the following questions:

    1. Why is there something rather than nothing? Excluding theory 1, which seems to believe that mass and energy appear by magic, all of the other theories seem to rest on the idea that there is something rather than nothing (and a limited amount of something at that), and that something does not come from nothing. All somethings come from something else. But what is the Source, which is outside of space-time-matter-energy which makes it exist in the first place? Why are we here? The answer to this question is outside of the realm of physical science. No matter if our universe "banged" or "bounced" it still had to have a "Something" or "Someone" outside of space-time to be the Source of all lesser somethings, and get us to where we are at now.

    2. Why is there intelligent complexity? Even given an infinite amount of time and "bounces", the probability that the irreducible complexity we find in our universe could exist by chance is still so infinitesimally small as to be zero. The universe, from the "elasticity" of space time, to the nature of gravity, to our exact position in the galaxy and solar system, to our atmosphere, to our DNA, to the unique adaptations of our brain, eyes, and other organs, seems to be uniquely engineered for life to appear and evolve into self-aware creatures. This is called the "anthropic principal", the principal that the complexity of the universe is uniquely and intelligently made to support human life. This does not exclude any other beings anywhere else in the galaxy, but simply states that the occurrence of life in the universe was designed, not a random "roll of the dice". No matter if our universe "banged" or "bounced" it still had to have an intelligent person setting up its parameters and guiding it to get to where we are at now.

    3. Why are there self-aware persons? Impersonal things do not give rise to persons. Even if we one day create "artificial intelligence" in computers, we will just have proved this, because it was only by the design of persons that another person (i.e. a thinking machine) was created. No matter if our universe "banged" or "bounced" it still had to have an intelligent person, and not an impersonal force, to bring us to the point of personhood where we are at now.

    4. What shall we do with Jesus Christ? No matter what theory we have, we still have to deal with the historical life, teachings, miracles, death, and resurrection of Christ. He still existed as a real person in real history. We have to decide whether he was a legend (a myth developed by the early Christian community), a leader (a enlightened human like Gandhi or Buddha), a liar (who pretended to be God incarnate), a lunatic (who merely thought he was God incarnate), or Lord of all in human form. Given his miracles, his resurrection, his claims to divinity, and his disciples claims to his divinity, I think the only truly probable hypothesis about him is that He is Lord, God Incarnate. No matter if our universe "banged" or "bounced" we still have to deal with the Lordship of Christ.

    5. Is there Hope in the End? Excluding theory 1, all of the other theories present a rather dismal end to the universe. Left to itself, the universe either crunches into oblivion, freezes to death, or bounces out of control forever. Is this all there is to hope for, both as individuals and as a cosmos? If so, why continue living? Why bring children into this world? There has to be some hope that a Force outside of the physical system of the Universe will come in and give us hope. This we get a foretaste of in Jesus' resurrection. In Jesus, the "law of sin and death" (i.e. the personal version of the second law of thermodynamics) was destroyed by his resurrection. Just as his resurrection gives us hope to overcome the entropy of sin and death in our own lives, so also Christ will create a "new heavens and a new earth" (see Isaiah 65; Revelation 21-22) which overcomes the entropy and/or endless cycle of bounces of our universe.

    As for whether or not the "big bounce" reconciles with Genesis 1-2 and the Judeo-Christian account of the creation of the world, I will say this: It certainly does not reconcile as well as either of the "big bang" theories (#2 or 4), but neither is it irreconcilable. Scripture tells us nothing about what was before the universe, other than that God was before with his Spirit "brooding" over the chaos of "the waters". It is conceivable that this is God causing the universe to "bounce" and create another universe (our universe) from the chaos of an imploded universe. I find this less than compelling, but possible. It would not hurt my pride if I found out that God made aliens in this universe, or other universes before this one, or better universes after this one. I am just glad that God loved me enough to guide the universe to make me, and that he redeemed me through Christ and calls me to be his own!

    Furthermore, could the "New Heavens and New Earth" be what God makes for us after the next "bounce"? I suppose, but it does not seem probable. It would not bother me if this was the case, but I think that the "New Heavens and the New Earth" do not represent a "bounce", but rather a radical restoration of all this universe was supposed to be.

    So, whether we "banged" or "bounced" my faith is not affected, because it is rooted in the life and work of Jesus Christ, not in current scientific theories. It is always a mistake to wed theology to the science of the day, because the science of the day will change and make one look dumb in the future. In ages past, some theologians have wedded Christian faith to versions of a "flat earth", then a "geo-centric (Earth-centered) universe", then a 6000-year age of the earth, then a mechanistic model of the universe drawn from Newtonian physics, and most recently to a radical rejection of any type of evolution. All of these attempts seem absurd in retrospect (especially in light of current quantum physics, which may look absurd in a 100 years too!). All are wrongheaded attempts to use Scripture as a science book.

    While some theories of the physical world simply cannot square with Christian faith, most scientific theories that assume the order and knowability of the universe can be squared with the Biblical account of an intelligent Creator-God. Even the "Steady State" theory (#1) above can be squared with the idea that God could have made the entire universe as a whole, without explosion or expansion, at some time in the distant past. So, while I am not a big fan of the "big bounce" theory, and I can see how it could give limited support to the ideas of atheists or pantheists, I am not afraid of it either. Because, if it is true (not likely), then it actually fits better with a Christian worldview of an intelligent, loving, Creator than it does with any other worldview.

    ------------------------------------------------------------------
    Copyright 2006 © Nathan L. Bostian

    Bibliography:

    Basic Information on concepts in this essay:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Big_bang
    http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bounce
    http://en.wikipedia.org/wiki/Oscillating_universe
    http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Crunch
    http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Freeze
    http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_foam
    http://en.wikipedia.org/wiki/Anthropic_principle
    http://www.humanthermodynamics.com/2nd-Law-Variations.html

    Theology intersected with Quantum Physics and Cosmology:
    Stephen Hawking. The Universe in a Nutshell. (New York: Bantam. 2001)
    Stephen Hawking. Lectures on space and time. http://www.hawking.org.uk/lectures/lindex.html
    John Polkinghorne. The Faith of a Physicist. (Fortress Press. 1996)
    John Polkinghorne. Science and Providence: God's interaction with the world. (Templeton Foundation Press. 2005)
    John Polkinghorne. The God of Hope and the End of the World. (Yale University Press. 2002.)
    Hugh Ross. The Creator and the Cosmos. (Colorado Springs, CO: Navpress. 1993)

    Articles by Abhay Ashtekar:
    http://www.science.psu.edu/alert/Ashtekar5-2006.htm
    http://gravity.psu.edu/people/Ashtekar/articles.html

    Some websites with dubious credentials that discredit Big Bounce and Steady State theories of the Universe:
    http://www.astro.ucla.edu/~wright/stdystat.htm
    http://www.godandscience.org/slideshow/sld012.html
    babbled by Nate at 12:05 AM

    Äänestä

Kommentoi aloitusta


Sam. kirjoitti:

Vihdoinkin tämäkin teoria alkaa saada julkisuutta. Eli edellisen mailmankaikkeuden luhistumisesta seurasi nykyisen mailmankaikkeuden syntyminen.

http://www.sciam.com/article.cfm?id=big-bang-or-big-bounce

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu