Share
A- A A+
Distant Starlight: A Forum


US $10.00
View Item
The Light Travel Dilemma


US $17.00
View Item
Starlight, Time and the New Physics, second edition; updated
by Dr John Hartnett

US $14.00
View Item
How can we see distant stars
by Dr Carl Wieland, Dr Don Batten

US $0.60
View Item

Vrijeme putovanja svjetlosti: problem velikog praska

BigBangPoints
(1)Rano, tijekom navodnog velikog praska, točke A i B započinju s različitim temperaturama.
(2) Danas, točke A i B imaju istu temperaturu, ipak nije bilo dovoljno vremena na raspolaganju da one međusobno izmjene svjetlost.
Klikni za uvećanu sliku.
napisao Jason Lisle, Ph.D.  
preveo Mladen Čirjak

Problem 'svjetla dalekih zvijezda' ponekad se koristi kao argument protiv biblijskog stvaranja. Ljudi koji vjeruju u milijarde godina često tvrde da svjetlo najudaljenijih galaksija nipošto nije moglo doseći Zemlju za samo 6,000 godina. Međutim, argument vremena putovanja svjetlosti ne može se koristiti za odbacivanje Biblije u korist velikog praska, s njegovim milijardama godina. To je s toga što model velikog praska također sadrži problem vremena putovanja svjetlosti.

Pozadina

Tijekom 1964/5, Penzias i Wilson otkrili su da je Zemlja okupana slabim mikrovalnim zračenjem, koje očito dolazi iz najdaljih dijelova svemira koji se mogu opaziti, te im je to osiguralo Nobelovu nagradu za fiziku 1978.1 Ova kozmička mikrovalna pozadina ( eng. Cosmic Microwave Background – CMB) dolazi iz svih smjerova u prostoru, te ima karakterističnu temperaturu.2,3 I dok se otkriće CMB-a predstavlja uspješnim predviđanjem modela velikog praska,4 ono je zapravo problem za veliki prasak. To je s toga što vrlo ujednačena temperatura CMB-a stvara problem 'vremena putovanja svjetlosti' za modele nastanka svemira po velikom prasku.

Problem

Temperatura CMB-a je u principu jednaka svugdje5 – u svim smjerovima (do reda veličine 1/100,000).6 Međutim (prema teoretičarima velikog praska), u ranom svemiru, temperatura CMB-a7 bila bi vrlo različita na različitim mjestima u prostoru zbog nasumične prirode početnih uvjeta. Temperature tih različitih područja mogle su se izjednačiti da su ona u bliskom kontaktu. Udaljenija područja izjednačila bi temperature izmjenjujući zračenje (tj. svjetlost8). Zračenje bi prenosilo energiju iz toplijih područja u ona hladnija sve dotle dok ona ne bi dosegla istu temperaturu.

Problem je slijedeći: čak i uz pretpostavku vremenskog raspona velikog praska, nije bilo dovoljno vremena da svjetlost prevali udaljenost između jako udaljenih dijelova svemira. Prema tome, kako različita područja sadašnjeg CMB-a mogu imati tako ujednačene temperature ako nikada nisu međusobno komunicirala?9 To je problem vremena putovanja svjetlosti.10

Kako jedna strana vidljivog svemira 'zna' za drugu stranu, ako nije bilo dovoljno vremena da informacija bude razmijenjena?

Model velikog praska pretpostavlja da je svemir star mnogo milijardi godina. I dok je taj vremenski raspon dovoljan da svjetlost udaljenih galaksija stigne do Zemlje, on nije dovoljan da svjetlost prijeđe put s jednog kraja vidljivog svemira na drugi. U trenutku kada je svjetlo odaslano, navodno 300,000 godina nakon velikog praska, svemir je već imao jednaku temperaturu širom raspona najmanje deset puta većeg od udaljenosti koju je svjetlost mogla prevaliti (nazvanoj 'horizont').11 Dakle, kako ti dijelovi mogu izgledati jednako, tj. imati jednaku temperaturu? Kako jedna strana vidljivog svemira može 'znati' za drugu stranu, ako nije bilo dovoljno vremena da informacija bude razmijenjena? To se naziva 'problem horizonta'.12 Sekularni astronomi predložili su brojna moguća rješenja, no do danas niti jedno zadovoljavajuće se nije pojavilo (vidi Pokušaji rješavanja problema vremena putovanja svjetlosti kod velikog praska).

Ukratko

Veliki prasak zahtjeva da su nasuprotni dijelovi vidljivog svemira morali izmijeniti energiju zračenjem, budući da ti dijelovi svemira na CMB kartama izgledaju jednako. No, nije bilo dovoljno vremena da svjetlost prevali taj put. I biblijski kreacionisti i zagovaratelji velikog praska ponudili su u svojim modelima više mogućih rješenja ovog problema. Prema tome zagovaratelji velikog praska ne bi trebali kritizirati kreacioniste zbog nuđenja hipotetskih rješenja, jer i oni sami čine to isto u svojim modelima. Problem horizonta ostaje ozbiljna poteškoća za one koji podupiru veliki prasak, kao što to i pokazuju njihove brojne ideje koje se međusobno natječu u nastojanju da ju riješe. Prema tome, nedosljedno je od zagovaratelja modela velikog praska da koriste vrijeme putovanja svjetlosti kao argument protiv biblijskog stvaranja, budući da i njihova ideja sadrži ekvivalentan problem.

Pokušaji rješavanja problema vremena putovanja svjetlosti kod velikog praska

Trenutno, najpopularnija ideja se naziva 'inflacija' – ideju je osmislio Alan Guth 1981. godine. U ovom scenariju, brzina ekspanzije svemira (tj. samog prostora) je, rano tijekom velikog praska, veoma ubrzana u 'fazi inflacije'. Različiti dijelovi svemira bili su vrlo bliskom kontaktu prije no što je došlo do inflacije. Na taj način oni su mogli izjednačiti temperature izmjenom zračenja prije nego su rapidno (brzinom većom od brzine svjetlosti1) razdvojeni. Prema inflaciji, iako udaljeni dijelovi svemira danas nisu u kontaktu, oni su to bili prije faze inflacije dok je svemir bio malen.

Međutim, scenarij inflacije je daleko od sigurnog. Postoje mnogi različiti modeli inflacije, svaki sa svojim nizom problema. Štoviše, ne postoji usuglašenost u pogledu toga koji je (ako ijedan) model inflacije ispravan. Fizički mehanizam koji bi mogao prouzrokovati inflaciju nije poznat, iako postoje mnoga nagađanja. Također postoje poteškoće vezane uz kako zaustaviti inflaciju jednom kada ona nastane – 'graceful exit' problem.2 Za mnoge modele inflacije se zna da su pogrešni – stvaraju predviđanja koja nisu u skladu sa zapažanjima,3 poput Guth-ovog izvornog modela.4 Također, mnoge aspekte inflacijskog modela trenutno nije moguće ispitati.

Neki astronomi ne prihvaćaju modele inflacije, te su predložili druga moguća rješenja problema horizonta. Tu se uključuju: scenariji u kojima gravitacijska konstanta varira tijekom vremena,5 'ekpirotski model' koji uključuje ciklički svemir,6 scenarije u kojima svjetlost putuje 'prečacima' kroz dodatne (hipotetske) dimenzije,7 'null-singularity' modele8 i modele u kojima je brzina svjetlosti bila daleko veća u prošlosti.10 (Kreacionisti su također istaknuli da bi promjena brzine svjetlosti mogla riješiti problem vremena putovanja svjetlosti kod biblijskog stvaranja.11)

U svjetlu ovih neslaganja, može se reći da problem horizonta nije odlučujuće riješen.

Povezani članci

Daljnje čitanje

Preporučene bilješke

  1. Ova ideja ne krši relativnost, koja priječi objekte da se kroz prostor gibaju brzinom većom od c, dok se u inflacijskom modelu sam prostor širi i sobom povlači objekte.
  2. Kraniotis, G.V., String cosmology, Int. J. Mod. Phys. A 15(12):1707–1756, 2000.
  3. Wang, Y., Spergel, D. and Strauss, M., Cosmology in the next millennium: Combining microwave anisotropy probe and Sloan digital sky survey data to constrain inflationary models, Astrophys. J. 510:20–31, 1999.
  4. Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology: Podrijetlo i evolucija kozmičke strukture, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, p. 151, 1996.
  5. Levin, J. and Freese, K., Moguće rješenje problema horizonta: Modificirano starenje u masovnim teorijama gravitacijske ljestvice, Phys. Rev. D (Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology) 47(10):4282–4291, 1993.
  6. Steinhardt, P. and Turok, N., A cyclic model of the universe, Science 296(5572):1436–1439, 2002.
  7. Chung, D. and Freese, K., Može li geodezija u dodatnim dimenzijama riješiti problem kozmičkog horizonta?, Phys. Rev. D 62(6):063513–7, 2000.
  8. Célérier, M. and Szekeres, P., Vremenska skala i nulto fokusiranje singularnosti sferične simetrije: Rješenje problema kozmološkog horizonta i izazov hipotezi kozmičke cenzure, Phys. Rev. D 65:123516–9, 2002.
  9. Albrecht, A. and Magueijo, J., Promjena vremena kod brzine svjetlosti kao rješenje kozmičkih zagonetki, Phys. Rev. D 59(4):043513–16, 1999.
  10. Clayton, M. and Moffat, J., Dinamički mehanizam promjene brzine svjetlosti kao rješenje kozmičkih problema, Phys. Lett. B 460(3–4):263–270, 1999.
  11. Za kratak pregled implikacija opadanja brzine svjetlosti, vidi: Wieland, C., Speed of light slowing down after all? Famous physicist makes headlines, J. Creation 16(3):7–10, 2002.

Preporučene bilješke 

  1. Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, p. 91, 1996. Natrag na tekst.
  2. 2.728 K (-270.422°C). Natrag na tekst.
  3. Peacock, J.A., Cosmological Physics, Cambridge University Press, p. 288, 1999. Natrag na tekst.
  4. Međutim, postojanje CMB-a zapravo je oduzeto prije velikog kozmičkog praska iz spektra određenih molekula u vanjskom prostoru. Natrag na tekst.
  5. Izuzev izvora u našoj galaksiji. Natrag na tekst.
  6. Peebles, P.J.E., Principles of Physical Cosmology, Princeton University Press, p. 404, 1993. Natrag na tekst.
  7. Zbog praktičnih razloga, uobičajeno je da se pojam CMB koristiti bez impliciranja da je vrhunac radijacije na istoj valnoj duljini u svim epohalnim modelima. Natrag na tekst.
  8. Infracrveno zračenje dio je spektra svjetlosti. Natrag na tekst.
  9. Ovo je unutarnja nedosljednost modela velikog praska. To nije problem za model stvaranja; Bog je možda stvorio daleke regije svemira s istom temperaturom od početka. Natrag na tekst.
  10. Misner, C., Mixmaster Universe, Phys. Rev. Lett. 22(20):1071–1074, 1969. Natrag na tekst.
  11. Ref. 1, p. 136. Natrag na tekst.
  12. Lightman, A., Ancient Light, Harvard University Press, London, p. 58, 1991. Natrag na tekst.

Expand this site. Besides the over 8,000 fully searchable articles on this site, we want to add many more ways to reach a media-soaked culture. But it requires expertise to do it. Help us expand our methods of outreach. Support this site

Comments closed
Article closed for commenting.
Available only from day of publication.
Copied to clipboard
12156
Product added to cart.
Click store to checkout.
In your shopping cart

Remove All Products in Cart
Go to store and Checkout
Go to store
Total price does not include shipping costs. Prices subject to change in accordance with your country’s store.