dr Sławomir Stachniewicz "Model cyklicznego Wszechświata"

9 czerwca 2010 r. w siedzibie klubu Regulus odbył się wykład dr S. Stachniewicza.

Model cyklicznego Wszechświata jest alternetywą dla powszechniej uznanego modelu Wielkiego Wybuchu (Big Bangu), zakładającą wielokrotne rozszerzanie się Wszechświata oraz późniejsze zapadanie prowadzące do następnego Wielkiego Wybuchu.

"Klasyczny" Wielki Wybuch.

Zwykła materia stanowi ok. 4% masy Wszechświata, 75% ciemna energia, 20-pare% - materia niebarionowa.

Problemy:

dlaczego Wszechświat jest płaski?

problem horyzontu - pewne obszary nie mogły się ze sobą skontaktować, pomimo to obserwacje promieniowania tła wskazują na "jedność" rządzących nimi praw fizyki

graceful exit - łatwo jest wyobrazić sobie "praprzyczynę" inflacji, problem stanowi źródło jej zakończenia

monopole i inne "defekty"

Zalety:

model inflacyjny dostarcza początkowych perturbacji gęstości, które później przerodziły się w obserwowane obecnie struktury

Występuje wiele "odmian" modeli inflacyjnych, niektóre zakładają rozszerzenie się Wszechświata o czynnik 10³⁰ w bardzo krótkim czasie.

Inflacja jest bardzo "elastyczna", odpowiednio dobierając parametry możemy dopasować ją do różnych warunków obserwowanych we Wszechświecie.

Model cykliczny ("wyznawcy": Richard C. Tolman, Georges Lemaître).

Braki (potrzebne wyjaśnienia):

mechanizm powodujący zatrzymanie się ekspansji

zapadnięcie się Wszechświata bez powstania osobliwości (umożliwiają to teorie strun i ścian)

Koncepcja: nieliniowa elektrodynamika (dodanie dodatkowych czynników do Lagranżjanu). Eliminuje problem osobliwości oraz przyczyny kolapsu.

M-teore (11-wymiarowy Wszechświat). Zderzenia bran powodują kolejne B.B. Po zderzeniu brany oddalają się od siebie, by znowu przyciągnąć z powodu pewnego potencjału.

Problemy modeli cyklicznych:

zapadanie się Wszechświata powoduje wzrost anizotropii oraz jego krzywizny

produkcja entropii (w czasie kolapsu tworzą się czarne dziury, które w koncu łączą się w jedną)
Taki model generuje wielokrotnie większą entropie, niż obserwowaną dotychczas. Entropia jest zachowywana po przejściu do kolejnego cyklu.

Sugestia: ciemna materia składa się z czarnych dziur o masach rzędu 100 mas Słońca. Wyliczona przy takich założeniach entropia zgadza się mniej więcej z obserwowaną.

Większość modeli strun (zakładających ich kluczowy wkład do energii Wszechświata) została odrzuconych dzięki obserwacjom promieniowania tła.

Przeciw koncepcji strzałki czasu: entropia cały czas rośnie.