APAKAH TEORI ALAM SEMESTA BERAYUN? - SAINS - 2026

The alam semesta berayun atau alam semesta kitaran teori mencadangkan bahawa alam semesta mengembang dan kontrak selama-lamanya. Richard Tolman (1881-1948), ahli matematik di California Institute of Technology, mengusulkan teori berasaskan matematik mengenai alam semesta berdenyut sekitar tahun 1930.

Tetapi ide itu tidak baru untuk zaman Tolman, kerana kitab suci Veda kuno telah mengusulkan sesuatu yang serupa sekitar 1500 SM, yang menyatakan bahawa seluruh alam semesta terkandung dalam telur kosmik yang disebut Brahmanda.

Gambar 1. Pemandangan alam semesta yang dalam dari Hubble. Pada masa ini alam semesta berkembang, tetapi menurut teori alam semesta berayun, ada saatnya ia berkontrak. Sumber: Wikimedia Commons.

Terima kasih kepada Edwin Hubble (1889-1953) terbukti bahawa alam semesta saat ini sedang berkembang, yang menurut kebanyakan ahli astronomi saat ini semakin cepat.

Cadangan Teori Alam Semesta Berosilasi

Apa yang dicadangkan oleh Tolman adalah bahawa pengembangan alam semesta berlaku berkat dorongan awal Big Bang dan akan berhenti sebaik sahaja dorongan berhenti kerana tindakan graviti.

Sesungguhnya, ahli kosmologi Rusia Alexander Friedmann (1888-1925) telah memperkenalkan secara matematik pada tahun 1922 idea tentang ketumpatan kritikal alam semesta, di bawah mana ia berkembang tanpa graviti dapat menghalangnya, sementara di atasnya, ia sama Gravitasi menghalang pengembangan dan menyebabkan pengecutannya sehingga runtuh.

Nah, dalam teorinya Tolman meramalkan bahawa kepadatan alam semesta akan mencapai titik di mana pengembangannya berhenti berkat brek graviti, dan fasa pengecutan, yang disebut Big Crunch, akan bermula.

Semasa fasa ini, galaksi akan tumbuh semakin dekat dan membentuk jisim yang sangat besar dan sangat padat, menyebabkan keruntuhan yang diramalkan.

Teori ini juga menyatakan bahawa alam semesta tidak mempunyai awal dan akhir yang spesifik, kerana alam ini dibina dan dihancurkan secara bergantian dalam kitaran berjuta-juta tahun.

Perkara primordial

Sebilangan besar ahli kosmologi menerima teori Big Bang sebagai asal usul alam semesta, yang terbentuk melalui letupan primordial yang hebat, dari bentuk jirim dan tenaga tertentu yang tidak dapat dibayangkan kepadatan dan suhu yang sangat besar.

Dari atom awal yang hebat ini muncul zarah-zarah dasar yang kita ketahui: proton, elektron dan neutron, dalam bentuk yang disebut ylem, kata Yunani yang digunakan oleh Aristoteles yang bijak untuk merujuk kepada zat primordial, sumber segala jirim.

Ylem secara beransur-ansur menyejuk ketika mengembang, menjadi kurang padat setiap kali. Proses ini meninggalkan jejak radiasi di alam semesta, yang kini telah dikesan: latar belakang radiasi gelombang mikro.

Zarah unsur mula bergabung antara satu sama lain dan membentuk perkara yang kita ketahui dalam masa beberapa minit. Oleh itu, benang itu berturut-turut berubah menjadi satu dan bahan yang lain. Idea ylem adalah tepat yang menimbulkan idea dari alam semesta yang berdenyut.

Menurut teori alam semesta berdenyut, sebelum mencapai fasa luas ini di mana kita berada sekarang, ada kemungkinan alam semesta lain yang serupa dengan yang ada sekarang, yang berkontraksi untuk membentuk ylem.

Atau mungkin kita adalah yang pertama dari alam semesta kitaran yang akan berlaku pada masa akan datang.

Big Bang, Big Crunch dan entropi

Menurut Tolman, setiap urutan ayunan di alam semesta dimulai dengan Big Bang, di mana ylem menimbulkan semua perkara yang kita ketahui dan berakhir dengan Big Crunch, keruntuhan di mana alam semesta runtuh.

Dalam jangka masa antara satu dengan yang lain, alam semesta mengembang sehingga graviti menghentikannya.

Namun, seperti yang disadari oleh Tolman, masalahnya terletak pada hukum termodinamika kedua, yang menyatakan bahawa entropi - tahap gangguan - sistem tidak pernah menurun.

Oleh itu, setiap kitaran harus lebih lama daripada yang sebelumnya, jika alam semesta dapat menyimpan ingatan tentang entropi sebelumnya. Dengan meningkatkan panjang setiap kitaran, akan tiba suatu titik di mana alam semesta cenderung mengembang tanpa batas.

Konsekuensi lain adalah bahawa menurut model ini, alam semesta ini terbatas dan pada suatu masa yang lalu pastinya ia mempunyai asal usul.

Untuk mengatasi masalah tersebut, Tolman mendakwa bahawa dengan memasukkan termodinamika relativistik, sekatan seperti itu akan hilang, yang memungkinkan serangkaian pengecutan dan pengembangan alam semesta yang tidak terbatas.

Evolusi alam semesta

Rajah 2. Parameter ketumpatan menentukan tiga kemungkinan geometri alam semesta. Sumber: NASA melalui Wikimedia Commons.

Ahli kosmologi Rusia Alexander Friedmann, yang juga ahli matematik yang hebat, menemui tiga penyelesaian untuk persamaan Einstein. Ini adalah 10 persamaan yang merupakan sebahagian dari teori relativiti dan yang menggambarkan bagaimana jarak masa melengkung kerana kehadiran jirim dan graviti.

Tiga penyelesaian Friedmann membawa kepada tiga model alam semesta: satu ditutup, satu terbuka, dan yang ketiga rata. Kemungkinan yang ditawarkan oleh tiga penyelesaian ini adalah:

-Satu semesta yang berkembang dapat berhenti mengembang dan menguncup lagi.

-Mesta yang berkembang boleh mencapai keadaan keseimbangan.

-Peluasan boleh berterusan hingga tak terhingga.

The Big Rip

Kadar pengembangan alam semesta dan jumlah jirim yang ada di dalamnya adalah kunci untuk mengenali penyelesaian yang betul di antara ketiga yang disebutkan.

Friedmann menganggarkan bahawa ketumpatan kritikal yang disebutkan pada awalnya adalah plus atau tolak 6 atom hidrogen per meter padu. Ingatlah bahawa hidrogen dan helium adalah produk utama kuning selepas Big Bang dan unsur-unsur yang paling banyak terdapat di alam semesta.

Sehingga kini, para saintis bersetuju bahawa ketumpatan alam semesta semasa sangat rendah, sedemikian rupa sehingga tidak memungkinkan untuk menghasilkan daya graviti untuk melambatkan pengembangan.

Jadi alam semesta kita akan menjadi alam semesta terbuka, yang dapat berakhir dengan Air Mata Besar atau Big Rip, di mana jirim dipisahkan menjadi zarah-zarah subatom yang tidak pernah bersatu kembali. Ini akan menjadi akhir alam semesta yang kita tahu.

Perkara gelap adalah kunci

Tetapi anda harus mengambil kira kewujudan bahan gelap. Bahan gelap tidak dapat dilihat atau dikesan secara langsung, sekurang-kurangnya buat masa ini. Tetapi kesan graviti memang berlaku, kerana kehadirannya akan menjelaskan perubahan graviti pada banyak bintang dan sistem.

Oleh kerana bahan gelap dipercayai menempati hingga 90% alam semesta, ada kemungkinan alam semesta kita ditutup. Dalam kes itu, graviti dapat mengimbangi pengembangan, membawanya ke Big Crunch, seperti yang dijelaskan sebelumnya.

Bagaimanapun, itu adalah idea menarik, yang masih memiliki banyak ruang untuk spekulasi. Pada masa akan datang, kemungkinan sebenar perkara gelap, jika ada, akan terungkap.

Sudah ada eksperimen untuk ini di makmal Stesen Angkasa Antarabangsa. Sementara itu di lapangan, eksperimen juga dilakukan untuk mendapatkan bahan gelap dari bahan normal. Hasil penemuan yang akan menjadi kunci untuk memahami hakikat alam semesta yang sebenarnya.

Rujukan

1. Kragh, H. Model siklik dari alam semesta relativistik. Dipulihkan dari: arxiv.org.
2. Pérez, I. Asal dan akhir Alam Semesta. Dipulihkan dari: revistaesfinge.com.
3. SC633. Asal Alam Semesta. Dipulihkan dari: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Teori Alam Semesta Berosilasi. Dipulihkan: universetoday.com.
5. Wikipedia. Model Kitaran. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Bentuk Alam Semesta. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org.