תיאוריית קראנץ 'גדולה: היסטוריה, עקרונות, עובדות בעד ונגד - ארטה - 2025

תיאוריית ה- Crunch, Big Crunch או Big Implosion מציעה שהיקום בסופו של דבר יתכווץ ליצור מחדש ייחודיות גדולה בזמן-חלל. לפיכך זהו סוג של היפוך של המפץ הגדול.

אם היקום התחיל בהתרחבות האלימה של הייחודיות שבה היה מרוכז כל זמן החלל, הרי שסופו הוא בדיוק התהליך ההפוך. הרעיון אינו חדש, מכיוון שמדענים תהו זה מכבר אם כוח המשיכה, האדריכל הגדול של החומר, יוכל גם יום אחד לגרום לקריסתו המוחלטת.

איור 1. אנימציה זו מציגה משהו ממה שהיה קורה במהלך המשבר הגדול: גלקסיות המתקרבות זו לזו עד שהן יוצרים ייחודיות בחלל זעיר. מקור: Wikimedia Commons.

ה- Big Crunch מדבר על איך ייראה סוף העולם אם כוח הכובד יגבר. זו לא תיאוריה לגבי מקורו, אם כי קיימת אחרת, זו של היקום המתנדנד, המשלב את הקראנץ 'הגדול עם המפץ הגדול כדי לייצר תמונה של יקומים אינסופיים במחזורים מתמידים של התפשטות והתכווצות.

למרות שהיקום מתרחב כרגע, וישנן עדויות רבות התומכות בכך, הקראנץ 'הגדול מציע שכוח הכבידה יהיה בשלב מסוים חזק מספיק כדי לעצור את ההתפשטות הזו.

ולא רק לעצור אותו, אלא להפוך אותו עד כדי גרימת התכווצות מתמדת, קירוב כוכבים וגלקסיות יותר ויותר. אבל זה לא הכל, על ידי התכווצות, היקום יתחמם בהדרגה לסולם שאי אפשר לתאר, וגורם לכוכבי הלכת להפוך לחסרי חיים.

הדחיסה תימשך עד זמן-חלל וכל מה שיש בה יצטמצם לסינגולריות שממנה בסופו של דבר יכול להיוולד יקום חדש. או אולי לא, מכיוון שכרגע אין דרך לדעת.

היסטוריה ועקרונות תורת קראנץ 'הגדול

אף כי נכון לעכשיו, אין שום עוררין על ראיות לכך שהיקום מתרחב, כוח הכובד לעולם אינו מפסיק להיות נוכח, היכולת להפוך לכוח הדומיננטי בכל רגע ולגרום לכוכבי לכת, כוכבים וגלקסיות להתקרב זה לזה.

מדענים מציעים כי ההתרחבות הנוכחית נובעת מאנרגיה אפלה, שדה הממלא את כל החלל אך טבעו האמיתי אינו ידוע, אם כי הוא נחשב שנוצר על ידי החלל עצמו, ומתגבר ככל שהוא גדל.

וככל שהיקום מתרחב, נוצר יותר מרחב ואיתו יותר אנרגיה אפלה בלחץ שלילי, מה שיוצר תרחיש של התרחבות בלתי מוגבלת ומהירה יותר ויותר.

עם זאת, אם מתחילים ביקום סגור, ההתפשטות לא יכולה להימשך לנצח והאנרגיה האפלה חייבת בהכרח להיחלש, אם כי לא ידוע מתי זה יתחיל לקרות. יש הסבורים שכבר החל, למרות שנראה כי היקום מגביר את קצב ההתפשטות שלו.

היחלשות זו תגרום לכוח המשיכה לקחת תפקיד חשוב, ויגרום לצפיפות היקום להתגבר שוב. צפיפות צפופה של לפחות 3 אטומים / מ"ק נחוצה לצורך זה.

בדרך זו הגלקסיות יתקרבו ויתקרבו, ויגיעו לתקופה בה כולן יוצרים גלקסיה ענקית שתתרכז אז כדי ליצור חור שחור ייחודי, ייחודיות בממדים קטנים להפליא.

איור 2. התרחקות הגלקסיות האפשרית היא הסיבה להשערות הקוסמולוגיות. מקור: Wikimedia Commons.

זה סוג של המפץ הגדול הפוך, אם כי המאפיינים של היקום החדש והחם ביותר הזה יהיו שונים למדי, מכיוון שהצפיפות כבר לא תהיה אחידה.

גיאומטריות אפשריות ליקום

על פי קריטריון קוסמולוגי, אם צפיפות היקום הומוגנית, העקמומיות שלו נקבעת על ידי הצפיפות הממוצעת, והעקמומיות הינה קבועה. המחוון הוא פרמטר העקמומיות Ωo:

Ωo = צפיפות ממוצעת של היקום / צפיפות אנרגיה קריטית

כאשר צפיפות האנרגיה הקריטית היא של יקום שטוח, נטול עקמומיות. ישנן שלוש אפשרויות לפרמטר זה: Ωo = 1, גדול מ- 1 או פחות מ -1. כאשר Ωo> 1 יש לנו יקום כדורי או סגור, בו המפוצץ הגדול הוא אפשרות ממשית.

המדידות הנוכחיות מצביעות על יקום גיאומטריה מישורית, ומכאן שהשערת ביג קראנץ 'אין כרגע את תמיכת הרוב בקהילה המדעית, למעט כמה קוסמולוגים, כפי שנראה בקרוב.

איור 3. תמונה של שלוש הגיאומטריות האפשריות של היקום. הקראנץ 'הגדול אפשרי ביקום כדורי, שהוא סופי וסגור. מקור: Wikimedia Commons.

עובדות בעד

השערת ביג קראנץ 'נובעת מדענים רבים שעבורם הרעיון של יקום המתרחב ללא הרף אינו קביל. מודה שהמשבר הגדול הוא אפשרות אמיתית, ליקום תהיה התחלה וסוף, דבר שיכול להרגיע עבור רבים.

מצד שני, עבור מדענים אחרים, המקראץ 'הגדול מתקבל כאשר הוא חלק ממעגל אינסופי של הרחבות והתכווצויות המוצעות בתיאוריה של היקום המתנדנד, מכיוון שהדבר יימנע מלחשוב במדויק על ראשית היקום ככזה, וכמה מטריד לשער. על מה שהיה שם לפני שהיה.

מסיבות אלה, חוקרים רבים ממשיכים לעבוד על יצירת מודלים חדשים של היקום. יש כאלה שהציעו שינויים בערך הקבוע הקוסמולוגי, קבוע שהוצע על ידי אלברט איינשטיין כך שהפתרונות של משוואות השדה שלו יובילו ליקום יציב.

על פי הנתונים האסטרונומיים העדכניים ביותר, לקבוע הקוסמולוגי, המוצג על ידי האות היוונית הגדולה lambda, יש ערך של: Λ = ^10-46 km ^-2 .

חלק מהקוסמולוגים טוענים שערך נמוך עוד יותר של קבוע זה, שהוא כבר זעיר, מוביל ללא ספק ליקום סופי, בו התכווצות החלל אפשרית. בדרך זו המשבר הגדול יהיה סוף בר-קיימא של היקום.

תורת היקום המתנדנדת

ידוע גם בשם תיאוריית היקום הפועם או Big Bounce, יש לו הרבה נקודות המשותפות עם ה- Big Crunch.

זה הוצע על ידי המתמטיקאי ריצ'רד טולמן (1881-1948), אשר הניח כי היקום מתרחב עקב הדחף מהמפץ הגדול, אך אז ההתפשטות נעצרת כאשר כוח הכבידה הופך לכוח הדומיננטי.

זה קורה מעת לעת, ולכן אין ליקום, ואף פעם לא היה לו התחלה או סוף.

תיאוריות אלטרנטיביות לסוף היקום

מלבד המשבר הגדול ותיאוריית היקום המתנודדת, קוסמולוגים רבים טוענים שהיקום מעדיף להסתיים בריפ הגדול: כנראה שההתרחבות היא זו שמסיימת להשמיד את החומר, ומחלקת אותו יותר ויותר.

וחלק אחר של המדענים חושב שההתרחבות כרוכה בקירור מתמשך. כידוע, תנועות חלקיקי החומר המרכיבים נפסקות כשהם מגיעים לאפס מוחלט, טמפרטורה קרה שלא ניתן להעלות על הדעת שטרם הושגה.

אם היקום פתוח, ההתפשטות יכולה להימשך ללא הגבלת זמן, שכן הטמפרטורה שלו מתקרבת יותר ויותר לאפס מוחלט. התקררות זו, המכונה "ההקפאה הגדולה", תגרום למוות החום של היקום בסופו של דבר בעתיד הרחוק.

נתונים נגד

שתי עובדות חשובות פירושן שמדענים רבים אינם מאמינים במשבר הגדול כחלופה להתפתחות היקום.

הראשון הוא שהיקום מתרחב כרגע, עובדה שאושרה בניסוי על ידי התבוננות בכוכבי סופרנובה רחוקים ומדידות של קרינת הרקע הקוסמית, שרידי המפץ הגדול.

כמובן, קיימת אפשרות שבעתיד היא תפסיק לעשות את זה, מכיוון שיש מספיק זמן לכך והכי חשוב: יש הרבה דברים שאנחנו עדיין לא יודעים על היקום.

השנייה היא שמדידות של עקמומיות היקום מרמזות כי הגיאומטריה של היקום היא שטוחה. ובגיאומטריה כמו זו, הקראנץ 'הגדול אינו אפשרי. זה התגלה על ידי תוצאות משימת פלאנק, המצביעות על כך שצפיפות היקום גדולה ב -5% מזו הנדרשת לצורך סגירתו.

משימת פלאנק היא פרויקט של סוכנות החלל האירופית, המורכבת מלוויין מלאכותי המצויד לאיסוף נתונים על אופי החלל. הוא הושק בשנת 2009 מגיאנה הצרפתית ומצויד בחשמים, גלאים וטלסקופים.

איור 4. דגם לוויין פלאנק, על שמו של הפיזיקאי הגרמני מקס פלאנק (1858-1947), חלוץ מכניקת הקוונטים. מקור: Wikimedia Commons. תצלום מאת מייק פיל (www.mikepeel.net).

מדענים התומכים בקראנץ 'הגדול

בין המגנים על האפשרות להתמוטטות קרובה של היקום מסוג Big Crunch נמנים נמניה קלופר ואנטוניו פאדילה. חוקרים אלה עובדים עם מודל בו שינו את ערך הקבוע הקוסמולוגי, ולקבל יקום יציב וסגור.

התוצאות שלהם פורסמו במכתבי ביקורת פיזית, עם זאת, כרגע אין תצפיות התומכות במודל חדש זה.

הפניות

1. האריס, וו. איך עובד תיאוריית הקראנץ 'הגדול. התאושש מ: science.howstuffworks.com.
2. מאן, א. כיצד יקום היקום? התאושש מ: livescience.com.
3. מושקוביץ, ג. בלי סוף או קראנץ 'גדול: איך יקום היקום? התאושש מ: space.com.
4. NeoFronteras. יהיה קראנץ 'גדול? התאושש מ: neofronteras.com.
5. שטיינהרדט, פ. התפתחות קוסמית ביקום מחזורי. התאושש מ: arxiv.org.
6. UCDavis. המחקר החדש של פרופ 'נמניה קלופר בנושא סוף היקום מייצר סיקור תקשורתי חזק. התאושש מ: physics.ucdavis.edu.
7. ויקיפדיה. קראנץ 'הגדול. התאושש מ: es.wikipedia.org.
8. ויקיפדיה. אנרגיה שחורה. התאושש מ: es.wikipedia.org.