Kredit gambar: University of Chicago
Ledakan besar bisa menjadi peristiwa normal dalam evolusi alami alam semesta yang akan terjadi berulang kali dalam skala waktu yang sangat luas ketika alam semesta mengembang, mengosongkan dan mendingin, menurut dua fisikawan Universitas Chicago.
"Kami suka mengatakan bahwa big bang tidak ada yang istimewa dalam sejarah alam semesta kita," katanya. kata Sean Carroll, Asisten Profesor bidang Fisika di University of Chicago. Carroll dan mahasiswa pascasarjana University of Chicago Jennifer Chen akan secara elektronik menerbitkan makalah yang menjelaskan ide-ide mereka di http://arxiv.org/.
Penelitian Carroll dan Chen membahas dua pertanyaan ambisius: mengapa waktu mengalir hanya dalam satu arah, dan bisakah big bang muncul dari fluktuasi energi di ruang kosong yang sesuai dengan hukum fisika yang dikenal?
Pertanyaan tentang panah waktu telah menjengkelkan fisikawan selama satu abad karena - sebagian besar hukum dasar fisika tidak membedakan antara masa lalu dan masa depan. Mereka simetris waktu ,? Kata Carroll.
Dan terkait erat dengan masalah waktu adalah konsep entropi, ukuran gangguan di alam semesta. Sebagaimana ditunjukkan oleh fisikawan Ludwig Boltzmann satu abad yang lalu, entropi secara alami meningkat seiring waktu. "Anda bisa mengubah telur menjadi telur dadar, tetapi tidak menjadi telur dadar," Kata Carroll.
Tetapi misteri tetap tentang mengapa entropi rendah di alam semesta untuk memulai. Kesulitan dari pertanyaan itu telah lama mengganggu para ilmuwan, yang paling sering meninggalkannya sebagai teka-teki untuk dijawab di masa depan.
Carroll dan Chen telah berusaha untuk menjawabnya sekarang.
Peneliti sebelumnya telah mendekati pertanyaan tentang big bang dengan asumsi bahwa entropi di alam semesta adalah terbatas. Carroll dan Chen mengambil pendekatan sebaliknya. "Kami mendalilkan bahwa entropi alam semesta tidak terbatas. Itu selalu bisa meningkat ,? Kata Chen.
Agar berhasil menjelaskan mengapa alam semesta tampak seperti sekarang ini, kedua pendekatan harus mengakomodasi proses yang disebut inflasi, yang merupakan perpanjangan dari teori big bang. Para ahli astrofisika menciptakan teori inflasi sehingga mereka dapat menjelaskan alam semesta seperti yang terlihat hari ini. Menurut inflasi, alam semesta mengalami periode ekspansi masif dalam sepersekian detik setelah big bang.
Tapi ada masalah dengan skenario itu: "kerangka di lemari," Kata Carroll. Untuk memulai inflasi, alam semesta akan meliputi tambalan kecil secara mikroskopis dalam konfigurasi yang sangat tidak mungkin, tidak seperti yang diharapkan para ilmuwan dari kondisi awal yang dipilih secara acak. Carroll dan Chen berpendapat bahwa kondisi awal generik sebenarnya cenderung menyerupai ruang kosong dan dingin - bukan titik awal yang jelas menguntungkan bagi timbulnya inflasi.
Dalam semesta entropi terbatas, beberapa ilmuwan telah mengusulkan bahwa fluktuasi acak dapat memicu inflasi. Ini, bagaimanapun, akan membutuhkan molekul-molekul alam semesta berfluktuasi dari keadaan entropi tinggi ke salah satu entropi rendah? Sebuah catatan statistik.
"Kondisi yang diperlukan untuk inflasi tidak mudah untuk memulai," katanya. Kata Carroll. "Ada argumen bahwa lebih mudah membiarkan alam semesta kita muncul dari fluktuasi acak daripada membuat inflasi dimulai dari fluktuasi acak."
Skenario Carroll dan Chen tentang entropi tanpa batas diilhami oleh temuan pada 1998 bahwa alam semesta akan mengembang selamanya karena kekuatan misterius yang disebut "energi gelap". Dalam kondisi ini, konfigurasi alam semesta adalah yang hampir kosong. "Di alam semesta kita saat ini, entropi tumbuh dan alam semesta mengembang dan menjadi kosong," Kata Carroll.
Tetapi bahkan ruang kosong pun memiliki jejak energi redup yang berfluktuasi pada skala subatomik. Seperti yang disarankan sebelumnya oleh Jaume Garriga dari Universitat Autonoma de Barcelona dan Alexander Vilenkin dari Tufts University, flucuasi ini dapat menghasilkan poni besar mereka sendiri di area kecil alam semesta, terpisah jauh dalam ruang dan waktu. Carroll dan Chen memperluas ide ini dengan cara dramatis, menunjukkan bahwa inflasi bisa dimulai? Secara terbalik? di masa lalu yang jauh dari alam semesta kita, sehingga waktu bisa tampak berjalan mundur (dari perspektif kita) ke pengamat jauh di masa lalu kita.
Terlepas dari arah mana mereka berlari, alam semesta baru yang diciptakan dalam poni besar ini akan melanjutkan proses peningkatan entropi. Dalam siklus tanpa akhir ini, alam semesta tidak pernah mencapai keseimbangan. Jika itu benar-benar mencapai keseimbangan, tidak akan ada yang terjadi. Tidak akan ada panah waktu.
"Tidak ada keadaan Anda bisa pergi ke yang entropi maksimal. Anda selalu dapat meningkatkan entropi lebih banyak dengan menciptakan alam semesta baru dan memungkinkannya berkembang dan mendingin ,? Carroll menjelaskan.
Sumber Asli: Rilis Berita University of Chicago
