Wat is de steady-state-theorie in de kosmologie?

Steady-state theorie was een theorie die in de 20e eeuw werd voorgesteld kosmologie om het bewijs te verklaren dat het universum aan het uitbreiden was, maar nog steeds het kernidee behield dat het universum er altijd hetzelfde uitziet, en daarom in de praktijk onveranderlijk is en geen begin en geen einde heeft. Dit idee is grotendeels in diskrediet gebracht vanwege astronomisch bewijs dat suggereert dat het universum in feite in de loop van de tijd verandert.

Wanneer Einstein creëerde de zijne theorie van algemene relativiteittoonde de vroege analyse aan dat het een universum creëerde dat onstabiel was (uitbreidend of krimpend) in plaats van het statische universum dat altijd was aangenomen. Einstein hield ook deze aanname over een statisch universum, dus introduceerde hij een term in zijn algemene relativiteitsveldvergelijkingen, de zogenaamde kosmologische constante. Dit diende om het universum in een statische toestand te houden. Maar wanneer

De steady-state-theorie werd voor het eerst voorgesteld door Sir James Jeans in de jaren 1920, maar kreeg in 1948 echt een boost toen het werd geherformuleerd door Fred Hoyle, Thomas Gold, en Hermann Bondi. Er is een twijfelachtig verhaal dat ze met de theorie kwamen na het bekijken van de film 'Dead of Night', die precies eindigt zoals het begon.

Hoyle werd met name een groot voorstander van de theorie, vooral in tegenstelling tot de oerknaltheorie. In een Britse radio-uitzending bedacht Hoyle zelfs de term "big bang" enigszins spottend om de tegengestelde theorie te verklaren.

In zijn boek 'Parallel Worlds', natuurkundige Michio Kaku geeft een redelijke rechtvaardiging voor Hoyle's toewijding aan het steady-state model en oppositie tegen het big bang-model:

Een defect in de [big bang] -theorie was dat Hubble, vanwege fouten bij het meten van licht van verre sterrenstelsels, de leeftijd van het heelal verkeerd had berekend op 1,8 miljard jaar. Geologen beweerden dat de aarde en het zonnestelsel waarschijnlijk vele miljarden jaren oud waren. Hoe kan het universum jonger zijn dan zijn planeten?

In hun boek "Endless Universe: Beyond the Big Bang", kosmologen Paul J. Steinhardt en Neil Turok staan ​​iets minder sympathiek tegenover Hoyle's houding en motivaties:

Vooral Hoyle vond de oerknal weerzinwekkend omdat hij heftig antireligieus was en hij dacht dat het kosmologische beeld verwoestend dicht bij het bijbelse verslag lag. Om de knal te vermijden, waren hij en zijn medewerkers bereid om na te denken over het idee dat materie en straling dat waren voortdurend gecreëerd door het hele universum op een zodanige manier dat de dichtheid en temperatuur constant blijven als de universum breidt uit. Dit steady-state-beeld was het laatste standpunt voor voorstanders van het onveranderlijke universumconcept, dat een strijd van drie decennia op gang bracht met voorstanders van het oerknal-model.

Zoals deze citaten aangeven, was het belangrijkste doel van de steady-state-theorie de uitbreiding van het universum te verklaren zonder te hoeven zeggen dat het universum als geheel ziet het er op verschillende tijdstippen anders uit. Als het universum op een bepaald moment in principe hetzelfde lijkt, is het niet nodig om uit te gaan van een begin of een einde. Dit staat algemeen bekend als het perfecte kosmologische principe. De belangrijkste manier waarop Hoyle (en anderen) dit principe konden behouden, was door een situatie voor te stellen terwijl het universum zich uitbreidde, nieuwe deeltjes werden gecreëerd. Nogmaals, zoals gepresenteerd door Kaku:

In dit model waren delen van het universum in feite aan het uitbreiden, maar uit het niets werd voortdurend nieuwe materie gecreëerd, zodat de dichtheid van het universum hetzelfde bleef... Voor Hoyle leek het onlogisch dat uit het niets een vurige catastrofe kon opduiken om sterrenstelsels alle kanten op te jagen; hij gaf de voorkeur aan het soepel creëren van massa uit het niets. Met andere woorden, het universum was tijdloos. Het had geen einde en ook geen begin. Het was gewoon zo.

Het bewijs tegen de steady-state-theorie groeide naarmate nieuw astronomisch bewijs werd ontdekt. Bijvoorbeeld bepaalde kenmerken van verre sterrenstelsels (zoals quasars en radiostelsels) werden niet gezien in dichterbij gelegen sterrenstelsels. Dit is logisch in de oerknaltheorie, waar de verre sterrenstelsels eigenlijk "jongere" sterrenstelsels vertegenwoordigen en dichterbijzijnde sterrenstelsels zijn ouder, maar de steady-state theorie kan dit verschil niet echt verklaren. In feite is het precies het soort verschil dat de theorie is ontworpen om te vermijden.

De laatste "spijker in de kist" van de stationaire kosmologie kwam echter van de ontdekking van de kosmologische achtergrondstraling in de magnetron, dat was voorspeld als onderdeel van de oerknaltheorie, maar absoluut geen reden had om te bestaan ​​binnen de steady-state theorie.

In 1972 zei Steven Weinberg over het bewijs tegen de steady state kosmologie:

In zekere zin is het meningsverschil een verdienste van het model; als enige van alle kosmologieën, maakt het steady-state model zulke duidelijke voorspellingen dat het zelfs met de beperkte waarnemingsgegevens waarover we beschikken, kan worden weerlegd.

Er blijven enkele wetenschappers zijn die de steady-state theorie verkennen in de vorm van quasi-stabiele theorie. Het wordt niet algemeen aanvaard door wetenschappers en er zijn veel kritiek op geuit die niet naar behoren is aangepakt.

'Goud, Thomas.' Compleet woordenboek van wetenschappelijke biografie, Charles Scribner's Sons, Encyclopedia.com, 2008.

Kaku, Michio. "Parallel Worlds: A Journey Through Creation, Higher Dimensions, and the Future of the Cosmos." 1e editie, Doubleday, 28 december 2004.

Keim, Brandon. "Natuurkundige Neil Turok: Big Bang was niet het begin." Bekabeld, 19 februari 2008.

'Paul J. Steinhardt. "Department of Physics, Princeton University, 2019, Princeton, New Jersey.

'Steady state theorie.' New World Encyclopedia, 21 oktober 2015.

Steinhardt, Paul J. "Endless Universe: Beyond the Big Bang." Neil Turok, editie van de vijfde of latere editie, Doubleday, 29 mei 2007.

The Doc. 'Fred Hoyle.' Beroemde wetenschappers, 2019.