L’universo si espanderà e si contrarrà per sempre? Un nuovo paradigma mostra un problema con quella teoria

L’universo si è espanso per miliardi di anni e continuerà a farlo. Ma gli scienziati si aspettano che un giorno ci sarà un cambiamento, dopo il quale l’universo si ridurrà di nuovo e alla fine lo diventerà grande crisi Origina. Andrà avanti per sempre? E cosa è successo prima? la grande esplosioneQual è l’inizio dell’espansione?

Nel tentativo di entrare nel vivo dell’origine e dell’evoluzione dell’universo, alcuni teorici hanno suggerito che l’universo si sta espandendo e contraendo in un ciclo infinito. Poiché questo processo sarà permanente, non ci può essere né inizio né fine, ma solo un ciclo continuo di crescita e contrazione che si estende per sempre, passato e futuro.

testa e coda
È un concetto attraente, perché in questa teoria non c’è bisogno di un punto di partenza, uno stato di singolarità, dove il “tempo” inizia negli altri paradigmi. Ma i fisici Will Kenny e Nina Stein Università di Buffalo (UaB) In un nuovo studio, descrivo perché il modello ciclico o “riflessivo” dell’universo pone problemi.

L’ultima versione di questa teoria, un modello periodico che sembra risolvere problemi di entropia persistenti, o perturbazioni, è stata smentita dal team UaB. C’è un problema che si ripresenta continuamente: gli universi periodici descritti da questo modello devono avere un inizio, affermano Kenny e Stein.

“Molte persone hanno avuto l’idea di far rimbalzare gli universi per spiegare l’infinito passato, ma le nostre scoperte mostrano che uno dei tipi più recenti di questo tipo di modello è sbagliato”, afferma il professore di fisica Kenny. “In questo nuovo paradigma, che considera i problemi posti dall’entropia, anche se l’universo è di natura ciclica, deve esserci un punto in cui tutto ha inizio”.

primo universo
“Ci sono molte ragioni per essere curiosi riguardo all’universo primordiale, ma il mio preferito è la domanda umana di base su ciò che è venuto prima di ogni altra cosa”, dice Stein del significato della ricerca. “In molte culture e periodi diversi, le persone si sono raccontate storie sulle origini dell’uomo, del mondo e dell’universo. L'”inizio del mondo” è spesso al centro di questo. “Abbiamo sempre voluto sapere dove siamo venire da.”

Kenny ha il libro quest’anno L’infinito dei regni scritto. In esso, descrive l’epica storia dell’inflazione cosmica (espansione), un’altra teoria che descrive l’origine dell’universo. Descrive uno stadio iniziale dell’universo, in cui un periodo di rapida espansione è seguito da una singolarità e da un Big Bang surriscaldato. Questo Big Bang ha formato gli elementi primordiali, da cui in seguito sono nate galassie, stelle, pianeti e atomi nei nostri corpi.

inflazione cosmica
L’inflazione cosmica è un modello ben noto, ma si concentra su ciò che accade durante e dopo un periodo di rapida espansione. Non brucia le punte di quanto accaduto prima del tratto, né spiega il punto di partenza o la singolarità originaria.

Un modello puramente periodico senza inizio o fine nega questi problemi, ma Kenny mostra che questi modelli di “universo di rimbalzo” sollevano tutti i tipi di problemi e di domande. “Purtroppo, è noto da quasi cento anni che questi modelli periodici non possono funzionare a causa del disordine, o entropia, che si accumula nell’universo nel tempo. Quindi ogni ciclo successivo è diverso dal precedente. Non può essere un copia del ciclo precedente. , quindi non è proprio ciclico.”

problema dell’entropia
Un recente modello periodico contraddice questa argomentazione sull’entropia suggerendo che l’universo si espande esponenzialmente durante ogni ciclo, provocando una nuova diminuzione dell’universo. Tutto viene smontato tremendamente, in modo che le strutture cosmiche come i buchi neri scompaiano. In questo modo, l’universo ritorna al suo stato omogeneo originario prima che inizi un’altra inversione.”

“Abbiamo mostrato nel nostro articolo che il problema dell’entropia può essere risolto solo se assumiamo una situazione in cui l’universo ha avuto un inizio. Abbiamo dimostrato che qualsiasi modello ciclico che dissolve l’entropia attraverso l’espansione deve avere un inizio”.

All’inizio
“L’idea che in passato ci sia stato un momento in cui tutto ha avuto inizio e che prima non ci fosse nulla, nemmeno il tempo, è un concetto difficile per noi. Ci piacerebbe davvero sapere cosa stava succedendo prima. Gli scienziati hanno anche ha lottato con queste domande da tempo immemorabile.’ dice Stein. “Ma per quanto posso vedere, a un certo punto deve esserci stato un ‘inizio'”. Quindi c’è un punto da qualche parte nel passato per il quale non c’è risposta alla domanda: “Cosa è successo prima?”

Naturalmente, ci sono ancora molte domande scientifiche a cui rispondere, secondo Kenny: “Le nostre prove non si applicano ai modelli periodici ideati da Roger Penrose. Ha avuto l’idea che l’universo si espanda all’infinito ad ogni ciclo. Siamo ancora lavorando su questo.” .