振動宇宙や循環的宇宙論は、宇宙は無限に伸縮することを提案しています。カリフォルニア工科大学の数学者であるリチャードトルマン（1881-1948）は、1930年頃に脈動宇宙の数学に基づく理論を提案しました。
しかし、その考えはトルマンの時代には新しいものではありませんでした。古代のヴェーダ経典は、紀元前1500年頃に同様のことをすでに提案しており、宇宙全体がブラフマンダと呼ばれる宇宙の卵に含まれていたと述べています。
図1.ハッブルからの深宇宙のビュー。現在宇宙は膨張していますが、振動宇宙理論によれば、収縮する時が来ています。出典：ウィキメディア・コモンズ。
エドウィンハッブル（1889-1953）のおかげで、宇宙が現在拡大していることが証明されています。ほとんどの天文学者によると、宇宙は現在加速しています。
振動する宇宙理論の提案
トールマンが提案しているのは、宇宙の膨張はビッグバンの最初の衝動のおかげで起こり、重力の作用によってその衝動が止まると止まるというものです。
確かに、ロシアの宇宙学者アレクサンダー・フリードマン（1888-1925）は、1922年に宇宙の臨界密度の概念を数学的にすでに導入しており、それを下回ると重力を超えてそれを防ぐことができずに膨張し、その上では同じです重力は膨張を防ぎ、それが崩壊するまで収縮を引き起こします。
まあ、彼の理論では、トルマンは宇宙の密度が重力ブレーキのおかげで膨張が停止する点に達し、ビッグクランチと呼ばれる収縮段階が始まると予測しています。
この段階では、銀河はどんどん成長して巨大で信じられないほど密な塊を形成し、予測された崩壊を引き起こします。
理論はまた、宇宙は何百万年もの周期で交互に構築され破壊されるため、宇宙には特定の始まりと終わりがないと仮定しています。
原始的な問題
ほとんどの宇宙学者は、ビッグバン理論を、特定の形態の物質と想像を絶する密度と巨大な温度のエネルギーから、大原始爆発によって形成された宇宙の起源として受け入れています。
この大きな最初の原子から、私たちが知っている素粒子、陽子、電子、中性子が出てきました。イレムと呼ばれる形で、ギリシャ語で賢いアリストテレスがすべての物質の源である原始物質を指すのに使用したものです。
ylemは膨張するにつれて徐々に冷却され、毎回密度が低くなります。このプロセスにより、現在検出されているマイクロ波放射バックグラウンドという、放射フットプリントが宇宙に残りました。
素粒子は互いに結合し始め、私たちが知っている問題をほんの数分で形成し始めました。したがって、ylemは次々と別の物質に変化していきました。イレムのアイデアは、まさに脈動宇宙のそれを生み出したものです。
脈動宇宙の理論によれば、私たちが今いるこの膨張期に到達する前に、現在の宇宙に似た別の宇宙が存在し、収縮してylemを形成した可能性があります。
あるいは、私たちのものは、将来起こる最初の循環宇宙です。
ビッグバン、ビッグクランチ、エントロピー
トルマンによると、宇宙のすべての振動シーケンスはビッグバンで始まり、そこでイレムは私たちが知っているすべての問題を引き起こし、ビッグクランチ、つまり宇宙が崩壊する崩壊で終わります。
ある期間と別の期間の間に、重力が止まるまで宇宙は膨張します。
しかし、トルマン自身が認識したように、問題は熱力学の第二法則にあり、システムのエントロピー-無秩序の程度-は決して減少しないと述べています。
したがって、宇宙が以前のエントロピーの記憶を維持できた場合、各サイクルは前のサイクルよりも長くなければなりません。各サイクルの長さを長くすることにより、宇宙が無限に膨張する傾向にあるポイントが発生します。
別の結果は、このモデルによれば、宇宙は有限であり、過去のある時点で、宇宙は起源を持っていたに違いないということです。
この問題を解決するために、トルマンは相対論的熱力学を含めることにより、そのような制限が消え、宇宙の無限の収縮と膨張が可能になると述べた。
宇宙の進化
図2.密度パラメーターは、宇宙の3つの可能な形状を決定します。出典：ウィキメディア・コモンズによるNASA。
偉大な数学者でもあったロシアの宇宙学者アレクサンダーフリードマンは、アインシュタインの方程式の3つの解を発見しました。これらは、相対性理論の一部であり、物質と重力の存在によって時空がどのようにカーブするかを説明する10の方程式です。
フリードマンの3つのソリューションは、宇宙の3つのモデルにつながります。1つは閉じたモデル、もう1つは開いたモデル、3番目のフラットです。これら3つのソリューションによって提供される可能性は次のとおりです。
-拡大する宇宙は拡大を停止し、再び収縮することができます。
-膨張する宇宙は平衡状態に達するかもしれません。
-拡張は無限に続くことができます。
大きな裂け目
宇宙の膨張率とそこに存在する物質の量は、言及された3つの中で正しい解決策を認識するための鍵です。
フリードマン氏は、最初に言及した臨界密度は立方メートルあたりプラスまたはマイナス6個の水素原子であると推定した。水素とヘリウムはビッグバンに続くイレムの主な産物であり、宇宙で最も豊富な元素であることを忘れないでください。
これまで、科学者たちは、現在の宇宙の密度が非常に低いことに同意しています。そのため、重力を発生させて膨張を遅くすることは不可能です。
したがって、私たちの宇宙は、物質が一緒に戻らない二原子粒子に分離されている大宇宙や大裂け目で終わる可能性のある開かれた宇宙になります。これは私たちが知っている宇宙の終わりです。
暗黒物質が鍵
しかし、暗黒物質の存在を考慮に入れなければなりません。少なくとも今のところ、暗黒物質は直接見ることも検出することもできません。しかし、その存在が多くの星や系の重力変化を説明するので、その重力効果はそうです。
暗黒物質は宇宙の最大90％を占めると考えられているため、宇宙が閉じている可能性があります。その場合、重力は膨張を補うことができ、前述のようにそれをビッグクランチにもたらします。
いずれにせよ、それは魅力的なアイデアであり、それはまだ憶測の余地がたくさんあります。将来的には、ダークマターの真の性質が存在する場合、それが明らかになる可能性があります。
国際宇宙ステーションの実験室では、このための実験がすでに行われています。一方、地上では、通常物質から暗黒物質を取得する実験も行われています。結果として得られる発見は、宇宙の本質を理解するための鍵となります。
参考文献
- Kragh、H.相対論的宇宙の循環モデル。から回復：arxiv.org。
- ペレス、I。宇宙の起源と終わり。から回復：revistaesfinge.com。
- SC633。宇宙の起源。リカバリ元：sc663b2wood.weebly.com。
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- ウィキペディア。循環モデル。から回復：en.wikipedia.org。
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