6 големи пукнатини в Стандартния космологичен модел

Ваня Милева Последна промяна на 22 май 2024 в 00:00 5790 0

Стандартният модел има много успешни съвпадения с наблюденията, но в основите му започват да се появяват пукнатини. Време ли е за промяна на космологичната парадигма?

Кредит Ben Gibson / NASA

Стандартният модел има много успешни съвпадения с наблюденията, но в основите му започват да се появяват пукнатини. Време ли е за промяна на космологичната парадигма?

Историята на космическата еволюция, описана в Стандартния модел на космологията, включва различни фази, като инфлацията, и различни участници, като тъмната енергия и тъмната материя. Стандартният модел има много успешни съвпадения с наблюденията, но в основите му започват да се появяват пукнатини. Време ли е за промяна на космологичната парадигма?

В продължение на повече от половин век учените разработват забележително описание на еволюцията на Вселената. Първоначално наречен "Големият взрив", с течение на времето той се усъвършенства и започва да се нарича Стандартен модел на космологията, инфлационна космология или модел ΛCDM, където Λ е гръцката буква Ламбда и се отнася за тъмната енергия, а CDM - за студената тъмна материя.

Тези различни наименования подчертават, че историята на космическата еволюция, разказана от физиците и астрофизиците, включва различни фази, като инфлацията, и различни действащи лица, като тъмната енергия и тъмната материя.

Проблеми със Стандартния модел

Въпреки че Стандартният модел успешно се съгласува с наблюденията, с течение на времето в основите му се появяват пукнатини. В неотдавнашна статия астрофизикът Фулвио Мелия (Fulvio Melia) твърди, че недостатъците му са достатъчно сериозни, така че е време да се помисли дали Стандартният модел трябва да продължи да бъде толкова стандартен.

Астрофизикът Итън Сийгъл в коментар за доклада, както и авторът на статията "6 major cracks have appeared in the standard model of cosmology. Is it wrong?" в Big Think Адам Франк намират тезите на Мелия за наистина интересни, както по отношение на космологията, така и на философията на науката.

В статията Мелиа дава редица примери, в които според него Стандартният модел показва, че е остарял, и не успява да даде последователно описание на космическата еволюция. Всеки от тези проблеми заслужава подробно разглеждане. Ето някои от проблемите, които според него пречат на стандартния модел.

Инфлация и космически мащаби. Въпреки че идеята, че Вселената е преминала през ранен период на бързо разширяване, се оказа полезна за обяснение на по-малките особености в небето, Мелия твърди, че тя не успява да обясни поведението в най-мащабните размери.
Квантови флуктуации. Стандартният модел твърди, че квантовомеханичните флуктуации в най-малките мащаби и в най-ранното космическо време са довели до цялата структура, която виждаме днес. Но Мелиа предполага, че не разполагаме с правилна представа за това как да приложим квантовата механика към Вселената като цяло.
Електрослабият хоризонт. Една от причините, поради които инфлацията работи, е, че позволява на цялата Вселена да бъде причинно свързана в началото, което помага да се обясни защо условията сега са едни и същи навсякъде в Космоса. Но Мелиа твърди, че когато електромагнитната сила се е отделила от слабата сила по-късно в космическата история, това е оставило проблем с хоризонта, който не е решен.
Нуклеосинтеза при Големия взрив. В първите няколко минути след Големия взрив условията са позволили реакциите на ядрен синтез да създадат по-голямата част от хелия, както и другите леки елементи. Но Мелия казва, че изчисленията, които показват това, изискват фина настройка на ключови параметри, най-вече на странния превес на материята над антиматерията.
Аномалията на константата на Хъбъл. Константата на Хъбъл определя скоростта на разширяване на Вселената и е основен космологичен параметър. Но двата най-известни начина за определяне на константата на Хъбъл дават различни резултати. Още по-лошото е, че с усъвършенстването на измерванията двете стойности остават упорито различни. За Мелия това е предупредителен знак, че нещо не е наред със стандартния модел.
Преждевременното формиране на галактиките. Това е нещо, което получи много внимание в медиите благодарение на снимките от космическия телескоп "Джеймс Уеб". Стандартният модел ни казва, че галактиките трябва да се образуват сравнително късно, доста време след Големия взрив. Вместо това изображенията от JWST ги показват в много ранен период. Мелия приема това като още един признак, че стандартният модел греши в ключови части от историята.

Космологичната парадигма

Все още не е сигурно, че тези въпроси трябва да се смятат за фатални за Стандартния модел, но всеки от тях дава представа за ключови характеристики на съвременната космология, така че определено си заслужава да бъдат проучени.

Това, което със сигурност можем да се запитаме още сега, е какво би било необходимо, за да се замислят учените да потърсят алтернатива на скъпоценния си стандартен модел. Великият философ на науката Томас Кун пръв формулира идеята за смяна на парадигмите в науката и това е идея, която трябва да се има предвид, докато  се разглежда този въпрос.

Парадигмата, както е описана от Кун, е светоглед. Това е фоновото съзвездие от идеи, концепции и техники, на базата на които всяка научна област формулира своите въпроси. 

В съвременната космология парадигмата започва с историята на разширяващото се пространство-време, която включва ранен инфлационен етап. Също така трябва да се научи какво казва физиката на елементарните частици за различните сили и кога тези сили са започнали да се проявяват като отделни, докато Вселената се е разширявала и охлаждала. Трябва да се знае историята за това как звездите и галактиките са започнали да се формират, след като Вселената се е охладила достатъчно, за да позволи на гравитацията да си свърши работата. Взети заедно, всички тези истории - и всички физични уравнения и данни, които ги подкрепят - формират парадигмата на стандартния модел на космологията.

Кун твърди, че парадигмите не се отхвърлят лесно. В една парадигма е вложен твърде много труд, за да се приеме едно-единствено несъответствие между теория и наблюдение като причина за изоставянето ѝ. Едва когато започнат да се появяват все повече и повече аномалии, хората започват да обмислят алтернативи. В крайна сметка тежестта на аномалиите става достатъчно голяма, за да се появи някаква алтернатива, която може да измести стария модел.

Случва ли се това със списъка с проблеми на Мелия? Може би да, а може би не. Може би е твърде рано за такава равносметка. Но определено си струва да се знае какво е включено в списъка на Мелия и да се следи за по-нататъшното му развитие.

Справка: A Candid Assessment of Standard Cosmology
Fulvio Melia; The Astronomical Society of the Pacific, Volume 134, Number 1042 DOI 10.1088/1538-3873/aca51f

Източник6 major cracks have appeared in the standard model of cosmology. Is it wrong?", Adam Frank, Big Think

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !