a fost big bang-ul cu adevărat începutul timpului ? Sau a existat universul înainte de atunci? O astfel de întrebare părea aproape blasfemică cu doar un deceniu în urmă. Majoritatea cosmologilor au insistat că pur și simplu nu are sens–că a contempla un timp înainte de big bang a fost ca și cum ai cere indicații către un loc la nord de Polul Nord. Dar evoluțiile fizicii teoretice, în special creșterea teoriei corzilor, și-au schimbat perspectiva. Universul pre-bang a devenit ultima frontieră a cosmologiei.,noua dorință de a lua în considerare ceea ce s-ar fi putut întâmpla înainte de bang este cea mai recentă balansare a unui pendul intelectual care s-a zguduit înainte și înapoi de milenii. Într-o formă sau alta, problema începutului ultim a implicat filozofi și teologi în aproape fiecare cultură. Este împletit cu un set mare de preocupări, unul celebru încapsulat într-un tablou 1897 de Paul Gauguin: D ‘ tu venons-nous? Que sommes-nous? Ou allons-nous? De unde venim? Ce suntem noi? Unde mergem?, Piesa descrie ciclul nașterii, al vieții și al morții-originea, identitatea și destinul fiecărui individ-iar aceste preocupări personale se conectează direct la cele cosmice. Putem urmări evoluția noastră înapoi de-a lungul generațiilor, prin strămoșii noștri, animalele, de la primele forme de viață și protolife, la elementele sintetizate în universul primordial, amorfe energiei depozitate în spațiu înainte de asta. Arborele nostru genealogic se extinde pentru totdeauna înapoi? Sau rădăcinile sale se termină? Este cosmosul la fel de impermanent ca și noi?grecii antici au dezbătut cu înverșunare originea timpului., Aristotel, luând partea fără început, a invocat principiul că din nimic nu vine nimic. Dacă universul nu ar fi putut trece niciodată de la nimic la ceva, trebuie să fi existat întotdeauna. Din acest motiv și din alte motive, timpul trebuie să se întindă veșnic în trecut și viitor. Teologii creștini au avut tendința de a lua punctul de vedere opus. Augustin a susținut că Dumnezeu există în afara spațiului și timpului, capabil să aducă aceste construcții în existență la fel de sigur ca el ar putea falsifica alte aspecte ale lumii noastre. Când a fost întrebat, ce făcea Dumnezeu înainte de a crea lumea?, Augustin a răspuns, Timpul însuși făcând parte din creația lui Dumnezeu, pur și simplu nu a existat înainte!Teoria generală a relativității a lui Albert Einstein a condus cosmologii moderni la aceeași concluzie. Teoria susține că spațiul și timpul sunt entități moi, maleabile. Pe cele mai mari scări, spațiul este în mod natural dinamic, extinzându-se sau contractându-se în timp, transportând materii precum lemnul în derivă pe maree. Astronomii au confirmat în anii 1920 că universul nostru se extinde în prezent: galaxiile îndepărtate se îndepărtează una de cealaltă. O consecință, ca fizicienii Stephen W., Hawking și Roger Penrose s-au dovedit în anii 1960, este că timpul nu se poate extinde înapoi la nesfârșit. Pe măsură ce redați istoria cosmică înapoi în timp, galaxiile se unesc într-un singur punct infinitezimal, cunoscut sub numele de singularitate-aproape ca și cum ar coborî într-o gaură neagră. Fiecare galaxie sau precursor este stors în jos la dimensiunea zero. Cantități precum densitatea, temperatura și curbura spațiu-timp devin infinite. Singularitatea este cataclismul final, dincolo de care strămoșii noștri cosmici nu se pot extinde.singularitatea inevitabilă pune probleme serioase pentru cosmologi., În special, se află neliniștit cu gradul ridicat de omogenitate și izotropie pe care universul îl prezintă la scară mare. Pentru ca cosmosul să arate în general la fel peste tot, un fel de comunicare trebuia să treacă între regiuni îndepărtate ale spațiului, coordonându-și proprietățile. Dar ideea unei astfel de comunicări contrazice vechea paradigmă cosmologică.pentru a fi specific, luați în considerare ce s-a întâmplat în cei 13, 7 miliarde de ani de la eliberarea radiației cosmice de fond cu microunde., Distanța dintre galaxii a crescut cu un factor de aproximativ 1.000 (din cauza expansiunii), în timp ce raza universului observabil a crescut cu factorul mult mai mare de aproximativ 100.000 (deoarece lumina depășește expansiunea). Vedem astăzi părți ale universului pe care nu le-am fi putut vedea acum 13, 7 miliarde de ani. Într-adevăr, aceasta este prima dată în istoria cosmică când lumina din cele mai îndepărtate galaxii a ajuns în Calea Lactee.cu toate acestea, proprietățile Căii Lactee sunt în esență aceleași cu cele ale galaxiilor îndepărtate., Este ca și cum ai apărut la o petrecere doar pentru a găsi că purtai exact aceleași haine ca o duzină de prieteni apropiați. Dacă doar doi dintre voi au fost îmbrăcați la fel, ar putea fi explicat departe ca o coincidență, dar o duzină sugerează că petrecăreții au coordonat tinuta lor în avans. În cosmologie, numărul nu este o duzină, ci zeci de mii-numărul de patch-uri independente, dar identice statistic, de cer în fundalul microundelor.,

o posibilitate este că toate acele regiuni ale spațiului au fost înzestrate la naștere cu proprietăți identice-cu alte cuvinte, că omogenitatea este o simplă coincidență. Fizicienii s-au gândit însă la alte două căi naturale de ieșire din impas: universul timpuriu era mult mai mic sau mult mai vechi decât în cosmologia standard. Oricare (sau ambele, acționând împreună) ar fi făcut posibilă intercomunicarea.cea mai populară alegere urmează prima alternativă. Postulează că universul a trecut printr-o perioadă de expansiune accelerată, cunoscută sub numele de inflație, la începutul istoriei sale., Înainte de această fază, galaxiile sau precursorii lor erau atât de strâns împachetați încât își puteau coordona cu ușurință proprietățile. În timpul inflației, au căzut din contact, deoarece lumina nu a reușit să țină pasul cu expansiunea frenetică. După ce inflația s-a încheiat, expansiunea a început să încetinească, astfel încât galaxiile au revenit treptat în viziunea celuilalt.

Fizicienii atribuie puseul inflaționist a energiei potențiale stocate într-un nou câmp cuantic, la inflaton, despre 1035 secundă după big bang. Energia potențială, spre deosebire de masa de odihnă sau energia cinetică, duce la repulsia gravitațională., În loc să încetinească expansiunea, așa cum ar fi gravitația materiei obișnuite, inflatonul a accelerat-o. Propusă în 1981, inflația a explicat cu precizie o mare varietate de observații . O serie de posibile probleme teoretice rămân, totuși, începând cu întrebările despre ce a fost exact inflatonul și ce i-a dat o energie potențială inițială atât de mare.o modalitate mai puțin cunoscută de a rezolva puzzle-ul urmează a doua alternativă prin eliminarea singularității., Dacă timpul nu a început la bang, dacă o epocă lungă a precedat debutul expansiunii cosmice actuale, Materia ar fi putut avea suficient timp pentru a se aranja fără probleme. Prin urmare, cercetătorii au reexaminat raționamentul care i-a determinat să deducă o singularitate.una dintre presupunerile-că teoria relativității este întotdeauna validă-este discutabilă. Aproape de Singularitatea presupusă, efectele cuantice trebuie să fi fost importante, chiar dominante. Relativitatea Standard nu ia în considerare astfel de efecte, astfel încât acceptarea inevitabilității singularității echivalează cu încrederea în teorie dincolo de rațiune., Pentru a ști ce s-a întâmplat cu adevărat, fizicienii trebuie să subsume relativitatea într-o teorie cuantică a gravitației. Sarcina a ocupat teoreticienii de la Einstein înainte, dar progresul a fost aproape zero până la mijlocul anilor 1980.

evoluția unei revoluții

astăzi două abordări ies în evidență. Unul, numit gravity quantum loop, păstrează teoria lui Einstein în esență intactă, dar schimbă procedura de implementare a acesteia în mecanica cuantică . Practicanții gravitației cuantice în buclă au făcut pași mari și au obținut perspective profunde în ultimii ani., Totuși, abordarea lor poate să nu fie suficient de revoluționară pentru a rezolva problemele fundamentale ale cuantificării gravitației. O problemă similară cu care se confruntă teoreticienii particulelor după ce Enrico Fermi și-a prezentat teoria eficientă a forței nucleare slabe în 1934. Toate eforturile de a construi o versiune cuantică a teoriei lui Fermi au eșuat mizerabil. Ceea ce era necesar nu era o tehnică nouă, ci modificările profunde aduse de teoria electroweak a lui Sheldon L. Glashow, Steven Wein-berg și Abdus Salam la sfârșitul anilor 1960.,a doua abordare, pe care o consider mai promițătoare, este teoria corzilor–o modificare cu adevărat revoluționară a teoriei lui Einstein. Acest articol se va concentra asupra acestuia, deși susținătorii gravitației cuantice din buclă pretind că ajung la multe dintre aceleași concluzii.

teoria corzilor a apărut dintr-un model pe care l-am scris în 1968 pentru a descrie lumea particulelor nucleare (cum ar fi protonii și neutronii) și interacțiunile lor. În ciuda entuziasmului inițial, modelul a eșuat., A fost abandonat câțiva ani mai târziu în favoarea cromodinamicii cuantice, care descrie particulele nucleare în termeni de constituenți mai elementari, cuarci. Quarcii sunt închiși într-un proton sau un neutron, ca daca erau legați cu sfori elastice. În retrospectivă, teoria corzilor originale au capturat acele aspecte stringy ale lumii nucleare. Abia mai târziu a fost reînviat ca un candidat pentru combinarea relativității generale și a teoriei cuantice.ideea de bază este că particulele elementare nu sunt obiecte punctuale, ci mai degrabă infinit de subțiri unidimensionale, șirurile., Grădina zoologică mare de particule elementare, fiecare cu propriile sale proprietăți caracteristice, reflectă numeroasele modele de vibrații posibile ale unui șir. Cum poate o teorie atât de simplă să descrie lumea complicată a particulelor și interacțiunile lor? Răspunsul poate fi găsit în ceea ce putem numi quantum string magic. Odată ce Regulile mecanicii cuantice sunt aplicate unui șir vibrator-la fel ca un șir de vioară în miniatură, cu excepția faptului că vibrațiile se propagă de-a lungul acestuia cu viteza luminii-apar noi proprietăți. Toate au implicații profunde pentru Fizica particulelor și cosmologie.,

în primul rând, șirurile cuantice au o dimensiune finită. Dacă nu ar fi efecte cuantice, o coardă de vioară ar putea fi tăiată în jumătate, tăiată din nou în jumătate și așa mai departe până la capăt, devenind în cele din urmă o particulă punctiformă fără masă. Dar principiul incertitudinii Heisenberg pătrunde în cele din urmă și împiedică ca cele mai ușoare șiruri să fie tăiate mai mici decât aproximativ 1034 metru. Acest cuantum ireductibil de lungime, notat ls, este o nouă constantă a naturii introdusă de teoria corzilor alături de viteza luminii, c și constanta lui Planck, h., Acesta joacă un rol crucial în aproape fiecare aspect al teoriei corzilor, punând o limită finită asupra cantităților care altfel ar putea deveni fie zero, fie infinite.în al doilea rând, șirurile cuantice pot avea un moment unghiular chiar dacă nu au masă. În fizica clasică, momentul unghiular este o proprietate a unui obiect care se rotește în raport cu o axă. Formula pentru moment unghiular multiplică împreună viteza, masa și distanța față de axă; prin urmare, un obiect fără masă nu poate avea un moment unghiular. Dar fluctuațiile cuantice schimbă situația., Un șir mic poate dobândi până la două unități de H de impuls unghiular fără a obține nici o masă. Această caracteristică este foarte binevenită, deoarece se potrivește exact cu proprietățile purtătorilor tuturor forțelor fundamentale cunoscute, cum ar fi fotonul (pentru electromagnetism) și gravitonul (pentru gravitație). Punct de vedere istoric, moment unghiular este ceea ce clued în fizicieni la implicațiile cuantice-gravitaționale ale teoriei corzilor.în al treilea rând, șirurile cuantice necesită existența unor dimensiuni suplimentare ale spațiului, pe lângă cele trei obișnuite., În timp ce un șir de vioară clasică va vibra indiferent de proprietățile spațiului și timpului, un șir cuantic este mai fin. Ecuațiile care descriu vibrația devin inconsistente, cu excepția cazului în care spațiul-timp este fie foarte curbat (în contradicție cu observațiile), fie conține șase dimensiuni spațiale suplimentare.în al patrulea rând, constantele fizice-cum ar fi constantele lui Newton și Coulomb, care apar în ecuațiile fizicii și determină proprietățile naturii-nu mai au valori arbitrare, fixe., Ele apar în teoria corzilor ca câmpuri, mai degrabă ca câmpul electromagnetic, care își pot ajusta valorile dinamic. Este posibil ca aceste câmpuri să fi luat valori diferite în diferite epoci cosmologice sau în regiuni îndepărtate ale spațiului și chiar și astăzi constantele fizice pot varia cu o cantitate mică. Observarea oricărei variații ar oferi un impuls enorm teoriei corzilor.un astfel de câmp, numit dilaton, este cheia principală a teoriei corzilor; determină puterea generală a tuturor interacțiunilor., Dilatonul îi fascinează pe teoreticienii corzilor, deoarece valoarea sa poate fi reinterpretată ca dimensiunea unei dimensiuni suplimentare a spațiului, oferind un total de 11 dimensiuni spațiu-timp.în cele din urmă, șirurile cuantice au introdus fizicienii în unele simetrii noi ale naturii cunoscute sub numele de dualități, care ne modifică intuiția pentru ceea ce se întâmplă atunci când obiectele devin extrem de mici., Am făcut deja aluzie la o formă de dualitate: în mod normal, un șir scurt este mai ușor decât unul lung, dar dacă încercăm să-i strângem dimensiunea sub lungimea fundamentală ls, șirul devine din nou mai greu.o altă formă a simetriei, t-dualitatea, susține că dimensiunile suplimentare mici și mari sunt echivalente. Această simetrie apare deoarece șirurile se pot mișca în moduri mai complicate decât pot particulele punctuale. Luați în considerare un șir închis (o buclă) situat pe un spațiu în formă cilindrică, a cărui secțiune transversală circulară reprezintă o dimensiune suplimentară finită., În afară de vibrație, șirul se poate întoarce în ansamblu în jurul cilindrului sau se poate înfășura în jurul acestuia, de una sau de mai multe ori, ca o bandă de cauciuc înfășurată în jurul unui poster rulat .costul energetic al acestor două stări ale șirului depinde de dimensiunea cilindrului. Energia înfășurării este direct proporțională cu raza cilindrului: Cilindrii mai mari necesită ca șirul să se întindă mai mult pe măsură ce se înfășoară, astfel încât înfășurările conțin mai multă energie decât ar fi pe un cilindru mai mic., Energia asociată cu mișcarea în jurul cercului, pe de altă parte, este invers proporțională cu raza: Cilindrii mai mari permit lungimi de undă mai lungi (frecvențe mai mici), care reprezintă mai puțină energie decât lungimile de undă mai scurte. Dacă un cilindru mare este înlocuit cu unul mic, cele două stări de mișcare pot schimba rolurile. Energiile care au fost produse prin mișcare circulară sunt în schimb produse prin înfășurare și invers. Un observator extern observă doar nivelurile de energie, nu originea acestor niveluri. Pentru acel observator, razele mari și mici sunt echivalente din punct de vedere fizic.,deși dualitatea T este de obicei descrisă în termeni de spații cilindrice, în care o dimensiune (circumferința) este finită, o variantă a acesteia se aplică celor trei dimensiuni obișnuite, care par să se întindă pe o perioadă nedeterminată. Trebuie să fii atent când vorbești despre extinderea unui spațiu infinit. Dimensiunea sa totală nu se poate schimba, rămâne infinită. Dar se poate extinde în sensul că corpurile încorporate în ea, cum ar fi galaxiile, se îndepărtează una de cealaltă., Variabila crucială nu este dimensiunea spațiului în ansamblu, ci factorul său de scară-factorul prin care se schimbă distanța dintre galaxii, manifestându-se ca schimbarea roșie galactică pe care astronomii o observă. Conform dualității T, universurile cu factori la scară mică sunt echivalente cu cele cu factori la scară largă. Nu există o astfel de simetrie în ecuațiile lui Einstein; rezultă din unificarea pe care o întruchipează teoria corzilor, dilatonul jucând un rol central.,de ani de zile, teoreticienii șirurilor au crezut că T-dualitatea se aplică numai șirurilor închise, spre deosebire de șirurile deschise, care au capete libere și astfel nu pot fi înfășurate. În 1995 Joseph Polchinski de la Universitatea din California, Santa Barbara, a dat seama că dualitatea T se aplica siruri de caractere deschise, cu condiția de a comuta între mari și mici raze a fost însoțită de o schimbare în condițiile de la punctele de capăt de șir. Până atunci, fizicienii au postulat condiții de limită în care nicio forță nu acționa asupra capetelor corzilor, lăsându-le libere să se învârtă., Sub T-dualitate, aceste condiții devin așa-numitele condiții de graniță Dirichlet, prin care capetele rămân puse.orice șir dat poate amesteca ambele tipuri de condiții limită. De exemplu, electronii pot fi șiruri ale căror capete se pot deplasa liber în trei din cele 10 dimensiuni spațiale, dar sunt blocate în celelalte șapte. Aceste trei dimensiuni formează un subspațiu cunoscut sub numele de membrană Dirichlet sau D-brane. În 1996 Petr Horava de la Universitatea din California, Berkeley, și Edward Witten de la Institutul pentru studii Avansate din Princeton, N. J., a propus ca universul nostru se află pe astfel o brana., Mobilitatea parțială a electronilor și a altor particule explică de ce nu suntem capabili să percepem gloria completă a spațiului 10-dimensional.toate proprietățile magice ale șirurilor cuantice indică într-o singură direcție: șirurile detestă infinitatea. Nu se pot prăbuși până la un punct infinitezimal, așa că evită paradoxurile pe care le implică colapsul. Dimensiunile lor nonzero și simetriile noi stabilesc limite superioare cantităților fizice care cresc fără limită în teoriile convenționale și stabilesc limite inferioare cantităților care scad., Teoreticienii corzilor se așteaptă ca atunci când se joacă istoria universului înapoi în timp, curbura spațiului-timp să înceapă să crească. Dar, în loc să meargă până la infinit (la singularitatea tradițională big bang), în cele din urmă atinge un maxim și se micșorează încă o dată. Înainte de teoria corzilor, fizicienii erau greu de imaginat orice mecanism care ar putea elimina atât de curat singularitatea.condițiile din apropierea timpului zero al big bang-ului au fost atât de extreme încât nimeni nu știe încă cum să rezolve ecuațiile., Cu toate acestea, teoreticienii șirurilor au presupuneri hazardate despre universul pre-bang. Două modele populare plutesc în jur.

primul, cunoscut sub numele de prebig bang scenariu, pe care eu și colegii mei a început să se dezvolte în 1991, combină T-dualitate cu bine-cunoscut simetrie de inversare timp, prin ecuațiile fizicii lucra la fel de bine atunci când este aplicat înainte și înapoi în timp. Combinația dă naștere la noi cosmologii posibile în care universul, să zicem, cu cinci secunde înainte de big bang s-a extins în același ritm ca și la cinci secunde după bang., Dar rata de schimbare a expansiunii a fost opusă în cele două momente: dacă decelera după bang, se accelera înainte. Pe scurt, big bang-ul poate să nu fi fost originea universului, ci pur și simplu o tranziție violentă de la accelerare la decelerare.frumusețea acestei imagini este că încorporează automat Marea înțelegere a teoriei inflaționiste standard-și anume, că universul a trebuit să treacă printr-o perioadă de accelerare pentru a deveni atât de omogen și izotrop., În teoria standard, accelerația are loc după big bang din cauza unui câmp inflaton ad-hoc. În scenariul prebig bang, apare înainte de bang ca un rezultat natural al simetriilor noi ale teoriei corzilor.conform scenariului, universul pre-bang era aproape o imagine perfectă în oglindă a celui post-bang . Dacă universul este etern în viitor, conținutul său subțiindu-se până la un terci slab, este, de asemenea, etern în trecut. Cu mult timp în urmă, era aproape gol, umplut doar cu un gaz subțire, dispersat, haotic de radiații și materie., Forțele naturii, controlate de câmpul dilaton, erau atât de slabe încât particulele din acest gaz abia au interacționat.pe măsură ce timpul a trecut, forțele au câștigat în forță și au tras Materia împreună. În mod aleatoriu, unele regiuni au acumulat materie în detrimentul împrejurimilor lor. În cele din urmă densitatea în aceste regiuni a devenit atât de mare încât găurile negre au început să se formeze. Materia din acele regiuni a fost apoi tăiată din exterior, rupând universul în bucăți deconectate.în interiorul unei găuri negre, rolurile de schimb de spațiu și timp., Centrul găurii negre nu este un punct în spațiu, ci o clipă în timp. Ca propagată de problema abordat centru, a ajuns mai mari și densități mai mari. Dar când densitatea, temperatura și curbura au atins valorile maxime permise de teoria corzilor, aceste cantități au revenit și au început să scadă. Momentul acestei inversări este ceea ce noi numim big bang. Interiorul uneia dintre acele găuri negre a devenit universul nostru.nu este surprinzător că un astfel de scenariu neconvențional a provocat controverse., Andrei Linde de la Universitatea Stanford a susținut că pentru ca acest scenariu să corespundă observațiilor, gaura neagră care a dat naștere universului nostru ar fi trebuit să se fi format cu o dimensiune neobișnuit de mare–mult mai mare decât scara de lungime a teoriei corzilor. Un răspuns la această obiecție este că ecuațiile prezic găuri negre de toate dimensiunile posibile. Universul nostru s-a format din întâmplare într-unul suficient de mare.,

O mai serioasă obiecție, ridicate de către Thibault Damour de la Institut des Hautes tudini Scientifiques în Bures-sur-Yvette, Franța, și Marc Henneaux de la Universitatea Liberă din Bruxelles, este că materia și spațiu-timp s-ar fi comportat haotic aproape de momentul bang, posibil în contradicție cu cele observate regularitate de la inceputul universului. Am propus recent ca o stare haotică să producă un gaz dens de găuri de sfoară miniaturale — șiruri care erau atât de mici și masive încât erau pe punctul de a deveni găuri negre., Comportamentul acestor găuri ar putea rezolva problema identificată de Damour și Henneaux. O propunere similară a fost prezentată de Thomas Banks de la Universitatea Rutgers și Willy Fischler de la Universitatea Texas din Austin. Există și alte critici și rămâne de stabilit dacă au descoperit un defect fatal în scenariu.celălalt model principal pentru univers înainte de bang este scenariul ekpirotic (conflagrație). Dezvoltat acum cinci ani de o echipă de cosmologi și teoreticieni ai corzilor–Justin Khoury de la Universitatea Columbia, Paul J., Steinhardt de la Universitatea Princeton, Burt A. Ovrut de la Universitatea din Pennsylvania, Nathan Seiberg de la Institutul pentru studii Avansate și Neil Turok de la Universitatea din Cambridge … la ekpyrotic scenariu se bazează pe cele menționate anterior Horava-Witten ideea că universul nostru se află la un capăt de o mai mare-dimensională de spațiu și o ascunse brana stă la capătul opus. Cele două brane exercită o forță atractivă una asupra celeilalte și se ciocnesc ocazional, făcând dimensiunea suplimentară să se micșoreze la zero înainte de a crește din nou. Big bang-ul ar corespunde momentului coliziunii .,într-o variantă a acestui scenariu, coliziunile apar ciclic. Două brane s-ar putea lovi, sări de pe reciproc, muta în afară, trage reciproc împreună, a lovit din nou, și așa mai departe. Între coliziuni, branes se comportă ca un chit prost, extinzându-se pe măsură ce se retrag și se contractă oarecum pe măsură ce se întorc împreună. În timpul transformării, rata de expansiune accelerează; într-adevăr, actuala expansiune accelerată a universului poate provoca o altă coliziune.scenariile prebig bang și ekpyrotic împărtășesc câteva caracteristici comune., Ambele încep cu un univers mare, rece, aproape gol și ambele împărtășesc problema dificilă (și nerezolvată) de a face tranziția între faza pre – și post-bang. Din punct de vedere matematic, principala diferență dintre scenarii este comportamentul câmpului dilaton. În prebig bang, dilatonul începe cu o valoare scăzută-astfel încât forțele naturii sunt slabe-și câștigă constant forță. Opusul este valabil pentru scenariul ekpirotic, în care coliziunea are loc atunci când forțele sunt cele mai slabe.,

dezvoltatorii de ekpyrotic teoria inițial sperat că slăbiciunea forțelor ar permite saritura pentru a fi analizate mai ușor, dar au mai confruntat cu o dificilă mare curbură situație, așa că juriul este pe dacă scenariul cu adevărat evită o singularitate. De asemenea, scenariul ekpirotic trebuie să implice condiții foarte speciale pentru a rezolva puzzle-urile cosmologice obișnuite. De exemplu, branele care urmează să se ciocnească trebuie să fi fost aproape exact paralele una cu cealaltă, altfel coliziunea nu ar fi putut da naștere unui bang suficient de omogen., Versiunea ciclică poate fi capabilă să aibă grijă de această problemă, deoarece coliziunile succesive ar permite branelor să se îndrepte.lăsând la o parte sarcina dificilă de a justifica pe deplin aceste două scenarii matematic, fizicienii trebuie să se întrebe dacă au consecințe fizice observabile. La prima vedere, ambele scenarii ar putea părea un exercițiu nu în fizică, ci în metafizică — idei interesante pe care observatorii nu le-ar putea dovedi niciodată corecte sau greșite. Această atitudine este prea pesimistă., Ca și detaliile fazei inflaționiste, cele ale unei posibile epoci pre-bangiene ar putea avea consecințe observabile, în special pentru variațiile mici observate la temperatura de fond a microundelor cosmice.în primul rând, observațiile arată că fluctuațiile de temperatură au fost modelate de unde acustice timp de câteva sute de mii de ani. Regularitatea fluctuațiilor indică faptul că valurile au fost sincronizate. Cosmologii au renunțat la multe modele cosmologice de-a lungul anilor, deoarece nu au reușit să țină cont de această sincronizare., Scenariile inflaționiste, prebig bang și ekpirotice trec toate acest prim test. În aceste trei modele, undele au fost declanșate de procese cuantice amplificate în perioada de accelerare a expansiunii cosmice. Fazele undelor au fost aliniate.în al doilea rând, fiecare model prezice o distribuție diferită a fluctuațiilor de temperatură în raport cu dimensiunea unghiulară. Observatorii au descoperit că fluctuațiile de toate dimensiunile au aproximativ aceeași amplitudine. (Abaterile perceptibile apar numai pe scări foarte mici, pentru care fluctuațiile primordiale au fost modificate de procesele ulterioare.,) Modelele inflaționiste reproduc cu ușurință această distribuție. În timpul inflației, curbura spațiului sa schimbat relativ lent,astfel încât fluctuațiile de dimensiuni diferite au fost generate în aceleași condiții. În ambele modele stringy, curbura a evoluat rapid, mărind amplitudinea fluctuațiilor la scară mică, dar alte procese au amplificat cele pe scară largă, lăsând toate fluctuațiile cu aceeași rezistență. Pentru scenariul ekpirotic, celelalte procese au implicat dimensiunea suplimentară a spațiului, cea care separa branele care se ciocnesc., Pentru scenariul prebig bang, au implicat un câmp cuantic, Axionul, legat de dilaton. Pe scurt, toate cele trei modele se potrivesc cu datele.în al treilea rând, variațiile de temperatură pot apărea din două procese distincte din universul timpuriu: fluctuațiile densității materiei și ondularea cauzată de undele gravitaționale. Inflația implică ambele procese, în timp ce scenariile prebig bang și ekpyrotic implică în mare parte variații de densitate. Undele gravitaționale de anumite dimensiuni ar lăsa o semnătură distinctivă în polarizarea fundalului cu microunde ., Viitoarele observatoare, cum ar fi satelitul Planck al Agenției Spațiale Europene, ar trebui să poată vedea această semnătură, dacă există–oferind un test aproape definitiv.un al patrulea test se referă la statisticile fluctuațiilor. În inflație, fluctuațiile urmează o curbă în formă de clopot, cunoscută Fizicienilor ca un Gaussian. Același lucru poate fi valabil și în cazul ekpirotic, în timp ce scenariul prebig bang permite o abatere considerabilă de la Gaussianitate.analiza fundalului cu microunde nu este singura modalitate de a verifica aceste teorii., Scenariul prebig bang ar trebui să producă, de asemenea, un fundal aleatoriu al undelor gravitaționale într-o gamă de frecvențe care, deși irelevante pentru fundalul cu microunde, ar trebui să fie detectabile de viitoarele observatoare de unde gravitaționale. Mai mult decât atât, pentru că prebig bang și ekpyrotic scenarii implică schimbări în dilaton domeniu, care este cuplat la câmp electromagnetic, ambele vor conduce la scară largă fluctuațiile câmpului magnetic. Vestigii ale acestor fluctuații ar putea apărea în câmpurile magnetice galactice și intergalactice.deci, când a început timpul?, Știința nu are încă un răspuns concludent, dar cel puțin două teorii potențial testabile susțin plauzibil că universul-și, prin urmare, timpul-a existat cu mult înainte de big bang. Dacă oricare dintre scenarii este corect, cosmosul a existat întotdeauna și, chiar dacă își amintește într-o zi, nu se va termina niciodată.GABRIELE VENEZIANO, fizician teoretic la CERN, a fost părintele teoriei corzilor la sfârșitul anilor 1960-o realizare pentru care a primit în 2004 Premiul Heineman al Societății Americane de Fizică și al Institutului American de Fizică., La acea vreme, teoria a fost considerată un eșec; nu și-a atins scopul de a explica nucleul atomic, iar Veneziano și-a schimbat curând atenția asupra cromodinamicii cuantice, la care a adus contribuții majore. După ce teoria corzilor și-a făcut revenirea ca teorie a gravitației în anii 1980, Veneziano a devenit unul dintre primii fizicieni care au aplicat-o găurilor negre și cosmologiei.