HVA ER DEN OSCILLERENDE UNIVERSETEORIEN? - VITENSKAP - 2026

Det oscillerende universet eller sykliske universeteorien foreslår at universet utvides og trekker seg sammen på ubestemt tid. Richard Tolman (1881-1948), en matematiker ved California Institute of Technology, foreslo en matematisk basert teori om det pulserende universet rundt 1930.

Men ideen var ikke ny for Tolmans tid, siden gamle vediske skrifter allerede hadde foreslått noe lignende rundt 1500 f.Kr., og slo fast at hele universet var inneholdt i et kosmisk egg kalt Brahmanda.

Figur 1. Utsikt over det dype universet fra Hubble. For tiden utvider universet seg, men ifølge den oscillerende universeteorien kommer det en tid hvor det trekker seg sammen. Kilde: Wikimedia Commons.

Takket være Edwin Hubble (1889-1953) er det bevist at universet for tiden utvider seg, noe som ifølge de fleste astronomer akselererer for tiden.

Oscillating Universe Theory Proposal

Det Tolman foreslår er at utvidelsen av universet skjer takket være den første impulsen fra Big Bang og vil stoppe når nevnte impuls opphører på grunn av tyngdekraften.

Den russiske kosmologen Alexander Friedmann (1888-1925) hadde faktisk allerede i 1922 introdusert ideen om en kritisk tetthet av universet, under hvilken den utvides uten at tyngdekraften kunne forhindre det, mens over det, det samme Gravitasjon forhindrer ekspansjon og forårsaker sammentrekning til den kollapser.

I sin teori spår Tolman at tettheten til universet vil nå et punkt der utvidelsen stopper takket være gravitasjonsbremsen, og sammentrekningsfasen, kalt Big Crunch, vil begynne.

I løpet av denne fasen vil galaksene vokse nærmere og nærmere for å danne en enorm, utrolig tett masse, og forårsake den forutsagte kollaps.

Teorien postulerer også at universet ikke har en spesifikk begynnelse og slutt, da det er bygget og ødelagt vekselvis i sykluser på millioner av år.

Den overordnede saken

De fleste kosmologer aksepterer Big Bang-teorien som opprinnelsen til universet, som ble dannet gjennom den store primordiale eksplosjonen, fra en spesifikk form for materie og energi med ufattelig tetthet og enorm temperatur.

Fra dette store innledende atomen fremkom de elementære partiklene som vi kjenner: protoner, elektroner og nøytroner, i formen kalt ylem, et gresk ord som den kloke Aristoteles hadde brukt for å referere til det primordiale stoffet, kilden til all materie.

Ylem avkjølte seg gradvis etter hvert som den ekspanderte, og ble mindre tett hver gang. Denne prosessen etterlot et strålingsavtrykk på universet, som nå er blitt oppdaget: mikrobølgebestrålingsbakgrunnen.

Elementærpartiklene begynte å kombinere seg med hverandre og danne saken vi kjenner i løpet av minutter. Så ylem transformerte seg suksessivt til ett og annet stoff. Ideen om ylem er nettopp det som ga opphav til den av det pulserende universet.

I følge teorien om det pulserende universet, før det nådde denne ekspansive fasen vi er i nå, er det mulig at det eksisterte et annet univers som ligner det nåværende, som falt sammen for å danne ylem.

Eller kanskje vårt er det første av de sykliske universene som vil finne sted i fremtiden.

Big Bang, Big Crunch og entropi

I følge Tolman begynner enhver svingningssekvens i universet med en Big Bang, der ylem gir opphav til all materie som vi vet om og slutter med Big Crunch, kollapset som universet kollapser i.

I tidsperioden mellom det ene og det andre utvides universet til tyngdekraften stopper det.

Imidlertid, som Tolman selv innså, ligger problemet i termodynamikkens andre lov, som sier at systemets entropi - grad av forstyrrelse aldri avtar.

Derfor må hver syklus være lengre enn den forrige hvis universet kunne holde et minne om sin forrige entropi. Ved å øke lengden på hver syklus, ville det komme et punkt der universet ville ha en tendens til å utvide seg på ubestemt tid.

En annen konsekvens er at i henhold til denne modellen er universet endelig og på et fjernt punkt i fortiden må det ha hatt et opphav.

For å avhjelpe problemet hevdet Tolman at ved å inkludere relativistisk termodynamikk, ville slike begrensninger forsvinne, noe som tillater en ubestemt serie av sammentrekninger og utvidelser av universet.

Universets utvikling

Figur 2. Tetthetsparameteren bestemmer tre mulige geometrier av universet. Kilde: NASA via Wikimedia Commons.

Den russiske kosmologen Alexander Friedmann, som også var en stor matematiker, oppdaget tre løsninger på Einsteins ligninger. Dette er 10 ligninger som er en del av relativitetsteorien og som beskriver hvordan romtidskurver skyldes tilstedeværelse av materie og tyngdekraft.

Friedmanns tre løsninger fører til tre modeller av universet: en lukket, en åpen og en tredje flat. Mulighetene som tilbys av disse tre løsningene er:

-Et ekspanderende univers kan slutte å utvide og trekke seg sammen igjen.

-Det ekspanderende universet kan komme til en likevektstilstand.

-Ekspansjonen kan fortsette til uendelig.

The Big Rip

Universets utvidelsesgrad og mengden materie som er tilstede i det er nøklene til å gjenkjenne den riktige løsningen blant de tre som ble nevnt.

Friedmann estimerte at den kritiske tettheten som ble referert til i begynnelsen er pluss eller minus 6 hydrogenatomer per kubikkmeter. Husk at hydrogen og helium er hovedproduktene fra ylem etter Big Bang og de mest tallrike elementene i universet.

Inntil nå er forskere enige om at tettheten til det nåværende universet er veldig lavt, på en slik måte at det med det ikke er mulig å generere en tyngdekraft for å bremse ekspansjonen.

Så universet vårt ville være et åpent univers, som kan ende i Great Tear eller Big Rip, der materie er separert i subatomære partikler som aldri kommer sammen igjen. Dette ville være slutten på universet vi kjenner.

Mørk materie er nøkkelen

Men du må ta hensyn til eksistensen av mørk materie. Mørk materie kan ikke sees eller oppdages direkte, i det minste for nå. Men dens gravitasjonseffekter gjør det, siden dens tilstedeværelse ville forklare gravitasjonsendringene i mange stjerner og systemer.

Siden mørk materie antas å okkupere opptil 90% av universet, er det mulig at universet vårt er lukket. I så fall ville tyngdekraften være i stand til å kompensere for utvidelsen og bringe den til Big Crunch, som beskrevet tidligere.

I alle fall er det en fascinerende idé, som fremdeles har mye rom for spekulasjoner. I fremtiden er det mulig at den sanne naturen til mørk materie, hvis den eksisterer, vil bli avslørt.

Det er allerede eksperimenter for dette i laboratoriene til den internasjonale romstasjonen. I mellomtiden blir det også utført eksperimenter for å hente mørk materie fra normal materie. Funnene som resulterer vil være nøkkelen til å forstå universets sanne natur.

referanser

1. Kragh, H. Sykliske modeller av det relativistiske universet. Gjenopprettet fra: arxiv.org.
2. Pérez, I. Universets opprinnelse og slutt. Gjenopprettet fra: revistaesfinge.com.
3. SC633. Origins of the Universe. Gjenopprettet fra: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Oscillating Universe Theory. Gjenopprettet: universetoday.com.
5. Wikipedia. Syklisk modell. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Shape of the Universe. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org.