Big Bang Abandoned in New Model of the Universe
A new cosmology successfully explains the
accelerating expansion of the universe without dark energy; but only if
the universe has no beginning and no end.
kfc 07/27/2010
As one of the few astrophysical events that most people are familiar
with, the Big Bang has a special place in our culture. And while there
is scientific consensus that it is the best explanation for the origin
of the Universe, the debate is far from closed. However, it's hard to
find alternative models of the Universe without a beginning that are
genuinely compelling.
That could change now with the fascinating work of Wun-Yi Shu at the
National Tsing Hua University in Taiwan. Shu has developed an innovative
new description of the Universe in which the roles of time space and
mass are related in new kind of relativity.
Shu's idea is that time and space are not independent entities but
can be converted back and forth between each other. In his formulation
of the geometry of spacetime, the speed of light is simply the
conversion factor between the two. Similarly, mass and length are
interchangeable in a relationship in which the conversion factor depends
on both the gravitational constant G and the speed of light, neither of
which need be constant.
So as the Universe expands, mass and time are converted to length and space and vice versa as it contracts.
This universe has no beginning or end, just alternating periods of
expansion and contraction. In fact, Shu shows that singularities cannot
exist in this cosmos.
It's easy to dismiss this idea as just another amusing and unrealistic model dreamed up by those whacky comsologists.
That is until you look at the predictions it makes. During a period
of expansion, an observer in this universe would see an odd kind of
change in the red-shift of bright objects such as Type-I supernovas, as
they accelerate away. It turns out, says Shu, that his data exactly
matches the observations that astronomers have made on Earth.
This kind of acceleration is an ordinary feature of Shu's universe.
That's in stark contrast to the various models of the Universe based
on the Big Bang. Since the accelerating expansion of the Universe was
discovered, cosmologists have been performing some rather worrying
contortions with the laws of physics to make their models work.
The most commonly discussed idea is that the universe is filled with a
dark energy that is forcing the universe to expand at an increasing
rate. For this model to work, dark energy must make up 75 per cent of
the energy-mass of the Universe and be increasing at a fantastic rate.
But there is a serious price to pay for this idea: the law of
conservation of energy. The embarrassing truth is that the world's
cosmologists have conveniently swept under the carpet one the of
fundamental laws of physics in an attempt to square this circle.
That paints Shu's ideas in a slightly different perspective. There's
no need to abandon conservation of energy to make his theory work.
That's not to say Shu's theory is perfect. Far from it. One of the
biggest problems he faces is explaining the existence and structure of
the cosmic microwave background, something that many astrophysicists
believe to be the the strongest evidence that the Big Bang really did
happen. The CMB, they say, is the echo of the Big bang.
How it might arise in Shu's cosmology isn't yet clear but I imagine he's working on it.
Even if he finds a way, there will need to be some uncomfortable
rethinking before his ideas can gain traction. His approach may well
explain the Type-I supernova observations without abandoning
conservation of energy but it asks us to give up the notion of the Big
Bang, the constancy of the speed of light and to accept a vast new set
of potential phenomenon related to the interchangeable relationships
between mass, space and time.
Rightly or wrongly, that's a trade off that many will find hard.
Let's hope Shu sticks to his guns, if only for the sake of good
old-fashioned debate
Ref: arxiv.org/abs/1007.1750: Cosmological Models with No Big Bang
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Le Big Bang Abandonné pour un nouveau modèle de l'Univers
Une
nouvelle cosmologie, explique avec succès l'accélération de l'expansion
de l'univers, sans l'énergie sombre, mais seulement si l'univers n'a
pas de commencement ni de fin.
kfc 27/07/2010
87 Commentaires
Comme
l'un des rares événements astrophysiques que la plupart des gens sont
familiers avec le Big Bang a une place particulière dans notre culture. Et
bien qu'il y ait un consensus scientifique que c'est la meilleure
explication pour l'origine de l'Univers, le débat est loin d'être clos. Cependant, il est difficile de trouver des modèles alternatifs de l'Univers, sans un début qui sont véritablement convaincante.
Cela pourrait changer maintenant avec le travail fascinant de Wun-Yi Shu à l'Université nationale Tsing Hua à Taiwan. Shu
a développé une description innovante de l'Univers dans lequel les
rôles de l'espace temps et la masse sont liés à un nouveau genre de la
relativité.
Shu
idée est que le temps et l'espace ne sont pas des entités
indépendantes, mais peuvent être convertis en avant et en arrière entre
eux. Dans
sa formulation de la géométrie de l'espace-temps, la vitesse de la
lumière est tout simplement le facteur de conversion entre les deux. De
même, la masse et la longueur sont interchangeables dans une relation
dans laquelle le facteur de conversion dépend de la constante de
gravitation G et la vitesse de la lumière, qui ne doivent être
constants.
Alors
que l'Univers se dilate, la masse et le temps sont convertis à la
longueur et de l'espace et vice versa comme il se contracte.
Cet univers n'a ni commencement ni fin, juste une alternance de périodes d'expansion et de contraction. En fait, montre que les singularités Shu ne peut pas exister dans ce cosmos.
Il est facile de rejeter cette idée comme une autre modèle amusant et réaliste imaginé par ces comsologists déjanté.
Ceci jusqu'à ce que vous regardez les prévisions qu'elle fait. Au
cours d'une période d'expansion, un observateur dans cet univers
verrait un drôle de changement dans le décalage vers le rouge des objets
brillants tels que les supernovae de type I, comme ils accélèrent
l'écart. Il s'avère, dit Shu, que ses données correspond exactement aux observations que les astronomes ont fait sur Terre.
Ce type d'accélération est une fonction ordinaire de l'univers de Shu.
C'est un contraste frappant avec les différents modèles de l'Univers sur la base du Big Bang. Depuis
l'accélération de l'expansion de l'Univers a été découvert, les
cosmologistes ont été effectuant quelques contorsions plutôt
inquiétantes avec les lois de la physique pour rendre leurs modèles de
travail.
L'idée
la plus communément discuté, c'est que l'univers est rempli d'une
énergie sombre qui oblige l'univers de croître à un rythme croissant. Pour
que ce modèle fonctionne, l'énergie sombre doit faire en hausse de 75
pour cent de l'énergie de masse de l'Univers et augmenter à un rythme
fantastique.
Mais il ya un prix à payer pour grave cette idée: la loi de conservation de l'énergie. La
vérité embarrassante, c'est que les cosmologistes du monde ont
commodément balayées sous le tapis un le des lois fondamentales de la
physique dans une tentative de quadrature du cercle.
Cela peint idées Shu dans une perspective légèrement différente. Il n'est pas nécessaire d'abandonner la conservation de l'énergie pour faire son travail théorique.
Cela ne veut pas dire la théorie de Shu est parfait. Loin de là. Un
des plus grands problèmes auxquels il est confronté est d'expliquer
l'existence et la structure du fond diffus cosmologique, quelque chose
que les astrophysiciens croient être la preuve la plus forte que le Big
Bang qui s'est réellement passé. Le CMB, disent-ils, est l'écho du Big Bang.
Comment ça pourrait se produire dans la cosmologie Shu n'est pas encore clair, mais j'imagine qu'il y travaille.
Même
si il trouve une certaine façon, il y aura besoin d'être mal à l'aise
certains repenser avant ses idées peuvent gagner du terrain. Son
approche peut très bien expliquer les observations de supernovae de
type I, sans abandonner la conservation de l'énergie, mais il nous
demande de renoncer à la notion du Big Bang, la constance de la vitesse
de la lumière et à accepter un ensemble vaste et nouveau phénomène
potentiel lié à la relations interchangeables entre la masse, l'espace et le temps.
Tort ou à raison, que c'est un compromis que beaucoup auront du mal. Espérons bâtons Shu à ses armes, si ce n'est que pour des raisons de bon vieux débat
Réf: arxiv.org/abs/1007.1750: les modèles cosmologiques avec No Big Bang |
