String Theory: Big Bangs und Crunches

Die String-Theorie kann ein paar Antworten zu bieten, was kam vor und was den Urknall verursacht. In der Tat, unter der großen Theorie Knall - in einem Universum der Quantenphysik und Relativitäts formuliert - die Gesetze der Physik Ergebnis bedeutungslos Unendlichkeiten in diesem Augenblick.

Nach der Urknall-Theorie, wenn Sie die Expansion des Universums in der Zeit rückwärts extrapolieren, würde die gesamte bekannte Universum verdichtet wurden von unglaublich immense Dichte in einen singulären Punkt nach unten. Es offenbart jedoch nichts darüber, ob etwas einen Moment vor diesem Punkt gab.

Die String-Theorie bietet die Möglichkeit, dass wir "stecken" auf einem bran mit drei Raumdimensionen sind. Diese bran Szenarien, wie die Randall-Sundrum Modelle bieten die Möglichkeit, dass vor dem Urknall etwas war schon hier: Sammlungen von Streichern und branes.

Die Suche nach einem ewigen Universum

Die Wissenschaftler waren ursprünglich sehr aufgeregt durch die Urknall-Theorie, weil sie in einem ewigen Universum geglaubt, was bedeutet, dass das Universum keinen Ausgangspunkt hatte (und im Durchschnitt nicht im Laufe der Zeit ändern). Einstein glaubte dies, obwohl er es aufgegeben, als Beweis sonst vorgeschlagen.

Fred Hoyle gewidmet den größten Teil seiner Karriere zu versuchen, das Universum ewig war zu beweisen. Auch heute noch einige Physiker nach Wegen zu suchen, um zu erklären, was, wenn überhaupt, vor dem Urknall existierte.

Einige Kosmologen sagen, dass die Frage, was an oder vor dem Urknall geschah von Natur aus unwissenschaftlich ist, weil die Wissenschaft derzeit keine Möglichkeit hat, erweitert seine physikalischen Theorien über die Singularität zu Beginn unseres Universums auf der Zeitleiste. Andere weisen darauf hin, dass, wenn wir nie die Fragen stellen, die wir nie einen Weg zu entdecken, sie zu beantworten.

Obwohl die String-Theorie ist noch nicht bereit, solche Fragen zu beantworten, dass die Kosmologen von Anfang an hat sich die Fragen nicht gestoppt zu stellen und mögliche Szenarien bieten. In diesen Szenarien, die zwar vage sind, die Pre-Urknall Universum (die nur drei Raumdimensionen wahrscheinlich begrenzt ist nicht) ist ein Konglomerat aus p-branes, Streicher, anti-Strings und anti-p-branes.

In vielen Fällen sind diese Objekte noch "da draußen" irgendwo jenseits unserer eigenen 3-bran, vielleicht sogar unser eigenes Universum zu beeinträchtigen (wie im Fall der Randall-Sundrum Modelle).

Eines dieser Modelle war ein Pre-Urknallmodell von Gabriele Veneziano präsentiert - dem gleichen Physiker, der mit dem 1968 Dual-Resonanz-Modell kam, die String-Theorie ausgelöst. In diesem Modell ist unser Universum ein schwarzes Loch in einem massiveren Universum von Strings und leeren Raum. Vor der aktuellen Expansionsphase gab es eine Periode der Kontraktion.

Obwohl wahrscheinlich nicht ganz richtig nach dem heutigen großen Modellen, diese Arbeit von Veneziano (und ähnliche Ideen von anderen) hat einen Einfluss auf die meisten der Superstring heute Kosmologie Arbeit, weil es unserem bekannten Universum von Bildern als nur eine Teilmenge des Universums, mit einem große "da draußen" entzieht sich unserer Kenntnis.

Die altmodische zyklischen Universum-Modell

Eine Idee, die in den 1930er Jahren populär war, dass der eine zyklischen Universum, in denen die Materiedichte hoch genug, um die Schwerkraft die Expansion des Universums zu überwinden. Der Vorteil dieses Modells war, dass es der große Knall richtig zu sein erlaubt, aber das Universum noch ewig sein könnte.

In diesem zyklischen Modell würde dehnt sich das Universum bis die Schwerkraft sie zurück zu ziehen begann, was zu einem "Big Crunch", wo alle Materie auf die Ur-"Superatom" zurück - und dann würde der Zyklus der Expansion wieder ganz von vorne anfangen.

Das Problem ist, dass das zweite Gesetz der Thermodynamik besagt, dass die Entropie oder Unordnung im Universum mit jedem Zyklus wachsen würde. Wenn das Universum durch eine unendliche Anzahl von Zyklen ging, würde die Menge der Unordnung im Universum unendlich sein - jedes Bit des Universums im thermischen Gleichgewicht mit jedem anderen Bit des Universums wäre.

In einem Universum, in dem jede Region genau die gleiche Struktur hat, hat niemand Region mehr um als jeder andere, so dass alle Regionen die maximale Höhe der Störung erlaubt. Die String-Theorie könnte jedoch haben nur einen Weg zu bringen, das zyklische Modell in einer neuen Form zurück.