นักวิจัยได้พัฒนาแบบจำลองของจักรวาลที่หดตัวซึ่งมีอยู่ก่อนหน้าบิกแบง คลิกเพื่อดูภาพขยาย
บิ๊กแบงอธิบายว่าจักรวาลเริ่มเป็นจุดเดียวเมื่อ 13.7 พันล้านปีก่อนและขยายตัวอย่างต่อเนื่องนับ แต่ไม่ได้อธิบายว่าเกิดอะไรขึ้นก่อนหน้านี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนน์เชื่อว่าควรมีร่องรอยของหลักฐานในจักรวาลปัจจุบันของเราที่สามารถใช้ในการมองย้อนกลับไปก่อนที่บิ๊กแบง จากการวิจัยของพวกเขาพบว่ามีจักรวาลที่หดตัวซึ่งมีรูปทรงเวลาว่างคล้ายกับจักรวาลที่กำลังขยายตัวของเรา เอกภพทรุดตัวลงและจากนั้น“ เด้ง” ในฐานะบิ๊กแบง
ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein บิ๊กแบงเป็นตัวแทนของ The Beginning เหตุการณ์ยิ่งใหญ่ที่ไม่เพียงมีความสำคัญ แต่เกิดขึ้นในอวกาศ ในขณะที่ทฤษฎีคลาสสิกไม่ได้มีเงื่อนงำใด ๆ เกี่ยวกับการดำรงอยู่ก่อนช่วงเวลานั้นทีมวิจัยที่ Penn State ได้ใช้การคำนวณความโน้มถ่วงควอนตัมเพื่อหาหัวข้อที่นำไปสู่เวลาก่อนหน้านี้ “ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปสามารถนำมาใช้เพื่ออธิบายเอกภพย้อนกลับไปยังจุดที่สสารหนาแน่นไม่สมการ” Abhay Ashtekar ผู้ถือเก้าอี้ Eberly Family Chair ในวิชาฟิสิกส์และผู้อำนวยการสถาบันฟิสิกส์แรงโน้มถ่วงกล่าว และเรขาคณิตที่ Penn State “ นอกเหนือจากจุดนั้นเราจำเป็นต้องใช้เครื่องมือควอนตัมที่ไม่สามารถใช้ได้กับ Einstein” ด้วยการรวมฟิสิกส์ควอนตัมเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป Ashtekar และนักวิจัยหลังปริญญาเอกของเขาสองคนคือ Tomasz Pawlowski และ Parmpreet Singh สามารถพัฒนาแบบจำลองที่ติดตามผ่าน Big Bang ไปสู่จักรวาลที่หดตัวซึ่งมีลักษณะทางฟิสิกส์คล้ายกับเรา
ในการวิจัยที่รายงานในฉบับปัจจุบันของ Physical Review Letters ทีมแสดงให้เห็นว่าก่อนหน้าบิ๊กแบงมีจักรวาลที่หดตัวซึ่งมีรูปทรงเวลาอวกาศซึ่งมีความคล้ายคลึงกับของจักรวาลที่กำลังขยายตัวในปัจจุบัน เมื่อแรงโน้มถ่วงดึงจักรวาลก่อนหน้านี้เข้ามาถึงจุดที่คุณสมบัติควอนตัมของเวลาอวกาศทำให้แรงโน้มถ่วงกลายเป็นน่ารังเกียจมากกว่าน่าดึงดูด “ การใช้การปรับเปลี่ยนควอนตัมของสมการทางอวกาศของไอน์สไตน์เราได้แสดงให้เห็นว่าแทนที่บิ๊กแบงคลาสสิกในความเป็นจริงแล้วมีการตีกลับควอนตัม” Ashtekar กล่าว “ เรารู้สึกประหลาดใจอย่างมากเมื่อพบว่ามีจักรวาลคลาสสิกยุคก่อนบิกแบงอีกแห่งหนึ่งที่เราทำการจำลองสถานการณ์ด้วยค่าพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันไปหลายเดือน แต่เราพบว่าสถานการณ์บิ๊กเด้งเด้งนั้นแข็งแกร่ง”
ในขณะที่ความคิดทั่วไปของจักรวาลอื่นที่มีอยู่ก่อนบิ๊กแบงได้รับการเสนอมาก่อนนี่เป็นคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ครั้งแรกที่สร้างการมีอยู่ของมันอย่างเป็นระบบและอนุมานคุณสมบัติของเรขาคณิตอวกาศ - เวลาในจักรวาลนั้น
ทีมวิจัยใช้แรงโน้มถ่วงลูปควอนตัมซึ่งเป็นวิธีการชั้นนำในการแก้ปัญหาการรวมสัมพัทธภาพทั่วไปกับฟิสิกส์ควอนตัมซึ่งเป็นหัวหอกในสถาบันฟิสิกส์แรงโน้มถ่วงและเรขาคณิตของเพนน์สเตต ในทฤษฎีนี้เรขาคณิตอวกาศ - เวลานั้นมีโครงสร้างแบบ 'อะตอม' โดยสิ้นเชิงและความต่อเนื่องที่คุ้นเคยเป็นเพียงการประมาณ ผ้าของพื้นที่ทออย่างแท้จริงโดยหัวข้อควอนตัมหนึ่งมิติ ใกล้กับบิ๊กแบงผ้านี้ถูกฉีกขาดอย่างรุนแรงและธรรมชาติของควอนตัมเรขาคณิตเป็นสิ่งสำคัญ มันทำให้แรงโน้มถ่วงน่ารังเกียจอย่างยิ่งทำให้เกิดการตีกลับครั้งใหญ่
“ งานเริ่มแรกของเราถือว่าเป็นแบบเอกพันธ์ของจักรวาลของเรา” Ashtekar กล่าว “ อย่างไรก็ตามมันทำให้เรามั่นใจในแนวคิดพื้นฐานของแรงโน้มถ่วงควอนตัมลูป เราจะปรับปรุงรูปแบบอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เห็นภาพจักรวาลได้ดีขึ้นในขณะที่เรารู้และเข้าใจคุณลักษณะของแรงโน้มถ่วงควอนตัมได้ดีขึ้น”
การวิจัยได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติมูลนิธิ Alexander von Humboldt และวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ Penn Eberly
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว PSU
