Co je teorie kosmologie v ustáleném stavu?

Teorie ustáleného stavu byla teorie navržená ve 20. století kosmologie vysvětlit důkazy, že vesmír se rozšiřoval, ale stále si zachovává základní myšlenku, že vesmír vždy vypadá stejně, a proto se v praxi nemění a nemá začátek ani konec. Tato myšlenka byla do značné míry zdiskreditována díky astronomickým důkazům, které naznačují, že vesmír se ve skutečnosti v průběhu času mění.

Když Einstein vytvořil jeho teorie obecné relativity, časná analýza ukázala, že vytvořila vesmír, který byl nestabilní (rozšiřující se nebo stahující se) spíše než statický vesmír, který byl vždy předpokládán. Einstein také držel tento předpoklad o statickém vesmíru, tak on představil termín do jeho obecných rovnic relativity pole volala kosmologická konstanta. To sloužilo účelu udržování vesmíru ve statickém stavu. Kdy ale Edwin Hubble objevili důkazy o tom, že vzdálené galaxie se ve skutečnosti rozpínají od Země ve všech směrech, vědci (včetně Einsteina) si uvědomili, že vesmír se nezdá být statický a termín byl odstraněn.

Teorie ustáleného stavu byla poprvé navržena Sirem Jamesem Jeansem ve 20. letech 20. století, ale v roce 1948, kdy byla přeformulována Fred Hoyle, Thomas Golda Hermann Bondi. Existuje pochybný příběh, že přišli s teorií poté, co sledovali film „Dead of Night“, který končí přesně tak, jak to začalo.

Hoyle se zvláště stal hlavním zastáncem teorie, zejména v opozici vůči teorie velkého třesku. Ve skutečnosti v britském rozhlasovém vysílání Hoyle vymyslel termín „velký třesk“ poněkud posměšně, aby vysvětlil protichůdnou teorii.

Ve své knize „Paralelní světy“, fyzik Michio Kaku poskytuje jedno rozumné odůvodnění pro Hoyleovu oddanost modelu ustáleného stavu a opozici vůči modelu velkého třesku:

Jeden defekt v teorii [velkého třesku] spočíval v tom, že Hubble kvůli chybám v měření světla ze vzdálených galaxií přepočítal věk vesmíru na 1,8 miliardy let. Geologové tvrdili, že Země a sluneční soustava byly pravděpodobně staré mnoho miliard let. Jak může být vesmír mladší než jeho planety?

Ve své knize „Nekonečný vesmír: Za Velkým třeskem“ kosmologové Paul J. Steinhardt a Neil Turok jsou trochu méně sympatičtí s postojem a motivací Hoyle:

Zejména Hoyle shledal, že velký třesk je odporný, protože byl vehementně antireligní a domníval se, že kosmologický obraz je neúprosně blízko biblického účtu. Aby se vyhnul třesku, on a jeho spolupracovníci byli ochotni uvažovat o myšlence, že na tom záleží a záření nepřetržitě vytvořené v celém vesmíru jen takovým způsobem, aby byla hustota a teplota konstantní jako vesmír se rozšiřuje. Tento obrázek v ustáleném stavu byl posledním zastáncem zastánců neměnného konceptu vesmíru a odstartoval tříletou bitvu s zastánci modelu velkého třesku.

Jak tyto citace naznačují, hlavním cílem teorie ustáleného stavu bylo vysvětlit expanzi vesmíru, aniž by bylo nutné říkat, že vesmír jako celek vypadá jinak v různých časových bodech. Pokud vesmír v kterémkoli daném okamžiku vypadá v podstatě stejně, není třeba předpokládat začátek ani konec. Toto je obecně známé jako dokonalý kosmologický princip. Hlavním způsobem, jak si Hoyle (a další) dokázal tento princip udržet, bylo navržení situace, zatímco vesmír se rozšířil, byly vytvořeny nové částice. Jak opět představil Kaku:

V tomto modelu se části vesmíru ve skutečnosti rozšiřovaly, ale nová hmota byla neustále vytvářena z ničeho, takže hustota vesmíru zůstala stejná... Pro Hoyla se zdálo nelogické, že se z ničeho nic může objevit ohnivá kataklyzma, která by poslala galaxie vrhající se všemi směry; upřednostňoval plynulé vytváření hmoty z ničeho. Jinými slovy, vesmír byl nadčasový. Neměl žádný konec ani začátek. Prostě to bylo.

Důkazy proti teorii ustáleného stavu rostly, když byly objeveny nové astronomické důkazy. Například, některé rysy vzdálených galaxií (takový jako kvasary a rádiové galaxie) nebyly vidět v bližších galaxiích. To má smysl v teorii velkého třesku, kde vzdálené galaxie skutečně představují „mladší“ galaxie a bližší galaxie jsou starší, ale teorie ustáleného stavu nemá žádný skutečný způsob, jak tento rozdíl vysvětlit. Ve skutečnosti je to přesně ten rozdíl, kterému se teorie vyhýbala.

Poslední „hřebík v rakvi“ kosmologie v ustáleném stavu však přišel z objevu kosmologického mikrovlnné záření na pozadí, který byl předpovídán jako součást teorie velkého třesku, ale neměl absolutně žádný důvod existovat v teorii ustáleného stavu.

V roce 1972 Steven Weinberg řekl o důkazech odporujících kosmologii v ustáleném stavu:

V jistém smyslu je neshoda kreditem modelu; Samostatně mezi všemi kosmologiemi model ustáleného stavu vytváří takové definitivní předpovědi, že jej lze vyvrátit i s omezenými pozorovacími důkazy, které máme k dispozici.

Stále existují vědci, kteří zkoumají teorii ustáleného stavu v podobě teorie kvazi-ustáleného stavu. Mezi vědci není všeobecně přijímána a bylo vzneseno mnoho kritik, které nebyly adekvátně řešeny.

"Zlato, Thomasi." Kompletní slovník vědecké biografie, Charles Scribner's Sons, Encyclopedia.com, 2008.

Kaku, Michio. "Paralelní světy: Cesta skrze stvoření, vyšší dimenze a budoucnost Kosmosu." 1. vydání, Doubleday, 28. prosince 2004.

Keim, Brandone. "Fyzik Neil Turok: Velký třesk nebyl začátek." Kabelové, 19. února 2008.

"Paul J. Steinhardt. “Katedra fyziky, Princetonská univerzita, 2019, Princeton, New Jersey.

"Teorie ustáleného stavu." Nová světová encyklopedie, 21. října 2015.

Steinhardt, Paul J. "Nekonečný vesmír: Za Velkým třeskem." Neil Turok, páté nebo pozdější vydání, Doubleday, 29. května 2007.

Doc. "Fred Hoyle." Slavní vědci, 2019.