"Kararlı durum hipotezi" "büyük patlamaya" mı kapandı? Kararlı durum hipotezi nedir?
Evrenimizin kökeninden bahsetmişken, aslında insan bilincinin doğuşundan sonraki sürece kadar izlenebilir. Tüm insanlık tarihi boyunca, birçok teori insan biliminin ilerlemesine yol açmıştır. Kelimenin tam anlamıyla, her kültürün kendine özgü bir cazibesi vardır ve doğal olarak bir yaratılış hikayesi içerir. Bilimsel geleneğin doğuşu ile bilim adamları gerçekçi teorilere yaklaşmaya ya da evreni test edilebilen ve kanıtlanabilen fizik yasaları perspektifinden anlamaya başladı.
Big Bang Teorisinin Meydan Okuyucusu: Kararlı Durum Teorisi
Uzay çağının gelişiyle birlikte, bilim adamları kozmolojik teorileri test etmek için gözlemlenebilir fenomenleri kullanmaya başladı. Sonuç olarak, 20. yüzyılın ikinci yarısında, tüm maddenin ve onları yöneten fiziksel yasaların nasıl oluştuğunu açıklamaya çalışan bazı teoriler ortaya çıktı. Bu teoriler arasında, big bang teorisi hala en yaygın kabul gören teoridir, ancak tarihteki big bang teorisine karşı çıkan başka bir teori daha vardır ve bu da sabit durum teorisidir.
Kararlı durum modeli, maddenin sürekli üretimi nedeniyle, evren genişlese bile, maddenin yoğunluğunun zaman içinde değişmeden kalabileceğini göstermektedir. Başka bir deyişle, ne zaman ve nerede olursa olsun, gözlemlenebilir evren esasen değişmeden kalır. Bu, çoğu maddenin tek bir olayda (büyük patlama) üretildiği ve genişlediği teorisiyle keskin bir tezat oluşturuyor.
Kararlı durum hipotezinin kökeni
Durağan evren kavramı tarih boyunca bilim adamları tarafından kabul edilmiş olsa da özel bir ilgi görmemiş, bilim adamları bunu astrofizik terimlerle açıklamaya erken modern zamanlara kadar başlamamıştır. İlk açık örnek, astronomi ve kozmoloji bağlamında Isaac Newton'un bu kavramı doğa felsefesinin matematiksel ilkeleri dergisinde açıklamış olmasıdır.
Newton'un bu harika çalışmasında, güneş sisteminin dışındaki evreni, her yönde sonsuz bir mesafeye eşit olarak uzanan bir boşluk alanı olarak kavramsallaştırdı. Matematiksel kanıtlar ve gözlemlerle, bu sistemdeki tüm hareket ve dinamiklerin evrensel çekimin tek ilkesiyle açıklandığını açıkladı.
Bununla birlikte, sözde kararlı durum hipotezi 20. yüzyılın başına kadar ortaya çıkmadı. Bu evren modeli, bilim adamlarının bir dizi keşiflerinden ve teorik fizikteki buluşlardan esinlenmiştir. Bu teoriler, Albert Einstein'ın genel görelilik teorisini ve Edwin Hubble'ın evrenin genişleyen bir durumda olduğuna dair gözlemini içerir.
Einstein bu teoriyi resmen 1915'te önerdi ve özel görelilik teorisini evrensel yerçekimine genişletmeye karar verdi. Nihayetinde bu teori, maddenin ve enerjinin yerçekiminin etrafındaki uzay-zamanın eğriliğini doğrudan değiştireceğine inanıyor. Ya da ünlü teorik fizikçi John Wheeler'ın özetlediği gibi: "Uzay-zaman maddeye nasıl hareket edeceğini, madde nasıl büküleceğini anlatır."
1917'de Einstein'ın alan denklemlerine dayanan teorik hesaplamalar, evrenin bir genişleme veya daralma durumunda olduğunu gösterdi. 1929'da George Lemaitre (Big Bang teorisini öneren) ve Edwin Hubble Mount Wilson Gözlemevi 100 inçlik Hooker'ı kullandı. Teleskop tarafından yapılan gözlemler, ikinci teorinin doğru olduğunu kanıtlıyor.
Bu bulgulara dayanarak, 1930'larda evrenin olası kökeni ve gerçek doğası hakkında şiddetli bir tartışma başladı. Bir yandan, bazı insanlar evrenin yaşının sınırlı olduğunu ve zamanla soğuma, genişleme ve kütleçekimsel çöküşün oluşturduğu yapılar yoluyla evrimleşeceğini iddia ediyor. Bu teori, Fred Hoyle tarafından ironik bir şekilde "Big Bang" olarak adlandırıldı ve adı o zamandan beri dünya tarafından biliniyor.
Aynı zamanda, çoğu gökbilimci, gözlemlenebilir evrenin genişlemesine rağmen, maddi yoğunluğunun değişmeden kaldığı teorisinde ısrar etti. Kısacası, evrenin başlangıcı ve sonu yoktur, zamanla madde her 100 milyar yılda metreküp başına bir hidrojen atomu oranında sürekli olarak yaratılmaktadır. Bu teori aynı zamanda Einstein'ın kozmolojik ilkelerini de genişletir. Kozmolojik sabit (CC), 1931'de Einstein tarafından önerildi. Einstein'ın teorisine göre, bu kuvvet esasen evrenin büyük ölçekli bir yapıda sabit, tekdüze ve izotropik kalmasını sağlamak için "yerçekimini önlemek veya buna karşı koymaktan" sorumludur.
Ancak istikrarlı devlet okulunun üyeleri bu prensibi değiştirip genişletmişler ve maddenin sürekli yaratılmasının evrenin yapısının bir süre değişmeden kalmasını sağladığına inanıyorlardı. Bu, orijinal sabit durum hipotezini altüst eden sözde mükemmel kozmoloji ilkesidir.
Ana argümanlar ve tahminler
Kararlı durum hipotezini destekleyen argümanlar, evrenin gözlemlenen genişleme oranının neden olduğu bariz zaman ölçeği sorunlarını içerir. Hubble'ın yakındaki galaksiler hakkındaki gözlemlerine dayanarak, evrenin, Hubble sabiti olan mesafe ile sistematik olarak artan bir hızda genişlediğini hesapladı. Bu, evrenin çok daha küçük bir uzaydan genişlemeye başladığı teorisine yol açtı. Hızlanma / yavaşlama olmadan, hız milyon saniyede 500 km / s'ye (310 mps / Mpc) ulaşır Hubble sabiti, tüm maddenin yaklaşık 2 milyar yıl boyunca genişlemiş olduğu anlamına gelir ki bu da evrenin yaşıdır.
Bu bulgu, bilim adamlarının kaya örneklerinde uranyum-238 ve plütonyum-205 yataklarının bozunma oranını ölçtüğü radyoaktif tarihleme ile çelişiyor. Bu yöntemi kullanarak, en eski kaya örneğinin (aydan kaynaklanan) 4,6 milyar yaşında olduğu tahmin edilmektedir. Kısacası, yıldızların içinde hidrojenin birleşme (helyum üretme) hızı, küresel kümelerin - Samanyolu'nun en eski yıldızları - yaş sınırını 10 milyar yıla çıkardı. Daha da önemlisi, bu modelde uzun mesafeli evrim imkansızdır; bu, kuasarların veya aktif galaktik çekirdeklerin (AGN'ler) radyo kaynaklarının tüm evrende aynı olduğu anlamına gelir.
Bu aynı zamanda Hubble sabitinin değerinin değişmeyeceği anlamına gelir. Kararlı durum modeli ayrıca, kararlı antimadde ve nötron oluşumunun geleneksel yok oluşa ve nötron bozunmasına yol açacağını ve evrenin her yerinde gama ışını arka planı ve sıcak X ışını emisyon gazlarının varlığına yol açacağını öngörüyor.
Kararlı durum hipotezi kaybeder, büyük patlama teorisi kazanır
Bununla birlikte, 1950'ler ve 1960'larda sürekli gözlemler, kararlı durum hipotezine karşı sürekli olarak kanıtların birikmesine yol açtı. Kuasarlardan ve radyo galaksilerinden gelen bu parlak radyo kaynakları, bize en yakın galaksilerde değil, uzak galaksilerde bulunur, bu da birçok galaksinin radyo kaynaklarının zamanla sakinleştiğini gösterir.
1961'e gelindiğinde, bilim adamları, parlak radyo galaksilerinin tek tip dağılım olasılığını ortadan kaldıran radyo kaynağı araştırmalarında istatistiksel analizler yaptılar. Kararlı durum hipotezine karşı bir başka önemli argüman, Big Bang modelinin öngördüğü 1964'te kozmik mikrodalga arka planın (CMB) keşfidir.
Gama ışını arka planının olmaması ve x-ışını gaz bulutlarının varlığının evrenselliği nedeniyle, Big Bang modeli 1960'larda yaygın olarak kabul edildi. 1990'larda Hubble Uzay Teleskobu ve diğer gözlemevleri ile yapılan gözlemler de evrenin genişlemesinin zaman içinde tutarlı olmadığını buldu. Aslında son 3 milyar yıldır hızlanıyor. Başka bir deyişle, Hubble sabiti birkaç değişikliğe uğramıştır. Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası (WMAP) tarafından toplanan verilere göre, evrenin genişleme oranının şu anda Mpc başına 70 ila 73,8 km / s (Mpc başına 43,5 ila 46 km / s) arasında olduğu ve% 3'lük bir hata ile olduğu tahmin edilmektedir. . Bu değerler, evrenin yaşının yaklaşık 13,8 milyar yıl olduğu gözlemleriyle daha tutarlıdır.
Modern doktrin
1993'ten itibaren Fred Hoyle ve astrofizikçiler Geoffrey Burbidge ve Jayant V. Narlikar yayına başladı. Kararlı durum hipotezinin yeni bir versiyonunu önerdikleri bir dizi araştırma makalesi. Bu değişikliğe, bilim adamları tarafından eski teorinin açıklayamadığı kozmik olayları açıklamak için kullanılan yarı kararlı durum hipotezi (QSS) denir.
Bu model, evrenin, evrenin yaratılışının bir sonucu olduğunu ve milyarlarca yıl içinde küçük patlamalar meydana geldiğini göstermektedir. Bu model, evrenin genişlemesinin nasıl hızlandığını gösteren verilere dayanarak değiştirildi. Bu değişikliklere rağmen, astronomi topluluğu hala Big Bang'in tüm gözlemlenebilir fenomenleri açıklamak için en iyi model olduğuna inanıyor.
Bugün bu model, mevcut karanlık madde ve karanlık enerji teorisini Big Bang teorisi ile birleştiren Mavi Beyaz Yol Soğuk Karanlık Madde (LCDM) modeli olarak adlandırılıyor. Bununla birlikte, bazı astrofizikçiler ve kozmologlar hala sabit durum hipotezini savunuyorlar. Big Bang kozmolojisi için tek seçenek bu değil.
