Do 'bouncing universes' have a beginning?

Do ‘bouncing universes’ have a beginning?

Crédit : Pixabay/CC0 Domaine public

En essayant de comprendre la nature du cosmos, certains théoriciens proposent que l’univers se dilate et se contracte dans des cycles sans fin.

Parce que ce comportement est censé être perpétuel, l’univers ne devrait avoir ni début ni fin, juste des cycles éternels de croissance et de rétrécissement qui s’étendent pour toujours dans le futur et pour toujours dans le passé.

C’est un concept attrayant en partie parce qu’il élimine le besoin d’un état appelé singularité qui correspond au “début des temps” dans d’autres modèles.

Mais une nouvelle étude des physiciens Will Kinney et Nina Stein de l’Université de Buffalo met en évidence une façon dont les cosmologies cycliques ou “rebondissantes” échouent.

La recherche montre que la dernière version de cette théorie, un modèle cyclique qui résout les anciennes préoccupations concernant l’entropie, introduit un nouveau problème (ou plutôt, revient à un ancien). Les univers cycliques décrits sous ce modèle doivent avoir un début, concluent Kinney et Stein.

“Les gens ont proposé des univers rebondissants pour rendre l’univers infini dans le passé, mais ce que nous montrons, c’est que l’un des types les plus récents de ces modèles ne fonctionne pas”, déclare Kinney, Ph.D., professeur de physique à la Faculté des sciences. de l’UB. Arts et sciences. “Dans ce nouveau type de modèle, qui traite des problèmes d’entropie, même si l’univers a des cycles, il doit encore avoir un début.”

“Il y a de nombreuses raisons d’être curieux à propos de l’univers primitif, mais je pense que ma préférée est la tendance naturelle de l’homme à vouloir savoir ce qui s’est passé avant”, déclare Stein, titulaire d’un doctorat. de l’UB. étudiant en physique, sur l’importance de la recherche. “Dans toutes les cultures et les histoires, les humains ont raconté des histoires sur la création, sur ‘au commencement’.” On veut toujours savoir d’où l’on vient.”

L’étude, financée par la National Science Foundation, a été publiée en juin dans le Journal de physique des astroparticules et de cosmologie. L’article s’intitule “Cosmologie cyclique et complétude géodésique”.

Si l’univers a eu un commencement, comment a-t-il commencé ?

Kinney est l’auteur d’un livre de 2022 intitulé “Une infinité de mondes”, qui raconte l’histoire épique de l’inflation cosmique, une théorie contradictoire sur les origines de l’univers. Selon ce modèle, l’univers primitif a été caractérisé par une période d’expansion rapide à partir d’une singularité, suivie du Big Bang super chaud, qui a forgé les éléments primordiaux qui ont ensuite formé les galaxies, les étoiles et les planètes, et les atomes de notre corps et tout. d’autre. . autres êtres vivants.

L’inflation cosmique est une théorie de premier plan. Mais il se concentre sur ce qui se passe pendant et après l’ère d’expansion rapide. Il n’explique pas ce qui a précédé cela, et il ne décrit pas les conditions de la singularité initiale.

Un univers véritablement cyclique éviterait ces problèmes : si l’univers est impliqué dans des cycles sans fin d’expansion et de contraction, il n’a pas du tout besoin d’avoir un début. Mais comme le souligne Kinney, ces modèles rebondissants soulèvent leur propre série de questions insoutenables.

“Malheureusement, on sait depuis près de 100 ans que ces modèles cycliques ne fonctionnent pas car le désordre ou l’entropie s’accumule dans l’univers au fil du temps, de sorte que chaque cycle est différent du précédent. Ce n’est pas vraiment cyclique”, explique Kinney. . “Un modèle cyclique récent contourne ce problème d’accumulation d’entropie en proposant que l’univers se dilate beaucoup à chaque cycle, diluant l’entropie. Vous étirez tout pour vous débarrasser des structures cosmiques comme les trous noirs, qui ramènent l’univers à son état homogène d’origine.” avant qu’un autre rebond ne commence.”

“Mais,” ajoute-t-il, “en un mot, nous montrons qu’en résolvant le problème de l’entropie, vous créez une situation où l’univers devait avoir un début. Notre preuve montre en général que tout modèle cyclique qui supprime l’entropie par expansion doit avoir un commencement.”

“L’idée qu’il y avait un moment avant lequel il n’y avait rien, il n’y avait pas de temps, nous dérange, et nous voulons savoir ce qu’il y avait avant cela, y compris les scientifiques”, explique Stein. “Mais pour autant que nous sachions, il doit y avoir eu un ‘début’.” Il y a un point pour lequel il n’y a pas de réponse à la question: “Qu’est-ce qui est venu avant cela?” “

Et, bien sûr, il y a plus de questions de recherche, dit Kinney : “Notre test ne s’applique pas au modèle cyclique proposé par Roger Penrose, dans lequel l’univers se dilate à l’infini à chaque cycle. Nous y travaillons.”


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Plus d’informations:
William H. Kinney et al, Cosmologie cyclique et complétude géodésique, Journal de physique des astroparticules et de cosmologie (2022). DOI : 10.1088/1475-7516/2022/06/011

Fourni par l’Université de Buffalo

Citation: Les « univers rebondissants » ont-ils un début ? (5 août 2022) Extrait le 6 août 2022 de https://phys.org/news/2022-08-universes.html

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