WAT IS DE THEORIE VAN HET OSCILLERENDE UNIVERSUM? - WETENSCHAP - 2026

De theorie van het oscillerende universum of het cyclische universum stelt voor dat het universum voor onbepaalde tijd uitzet en samentrekt. Richard Tolman (1881-1948), een wiskundige aan het California Institute of Technology, stelde rond 1930 een wiskundig gebaseerde theorie van het pulserende universum voor.

Maar het idee was niet nieuw voor Tolman's tijd, aangezien oude Vedische geschriften al iets soortgelijks hadden voorgesteld rond 1500 voor Christus, waarin stond dat het hele universum zich bevond in een kosmisch ei genaamd Brahmanda.

Figuur 1. Zicht op het diepe heelal vanaf Hubble. Momenteel breidt het universum zich uit, maar volgens de theorie van het oscillerende universum komt er een moment dat het samentrekt. Bron: Wikimedia Commons.

Dankzij Edwin Hubble (1889-1953) is bewezen dat het heelal momenteel uitdijt, wat volgens de meeste astronomen momenteel aan het versnellen is.

Oscillating Universe Theory voorstel

Wat Tolman voorstelt, is dat de uitdijing van het universum plaatsvindt dankzij de initiële impuls van de oerknal en stopt zodra die impuls ophoudt door de werking van de zwaartekracht.

Inderdaad, de Russische kosmoloog Alexander Friedmann (1888-1925) had in 1922 al wiskundig het idee geïntroduceerd van een kritische dichtheid van het heelal, waaronder het uitdijt zonder dat de zwaartekracht het kan verhinderen, terwijl daarboven hetzelfde Zwaartekracht voorkomt uitzetting en zorgt ervoor dat het samentrekt totdat het instort.

Welnu, in zijn theorie voorspelt Tolman dat de dichtheid van het universum een ​​punt zal bereiken waarop de expansie stopt dankzij de zwaartekrachtrem, en de contractiefase, genaamd Big Crunch, zal beginnen.

Tijdens deze fase zullen de sterrenstelsels steeds dichterbij groeien om een ​​enorme, ongelooflijk dichte massa te vormen, waardoor de voorspelde ineenstorting wordt veroorzaakt.

De theorie stelt ook dat het universum geen specifiek begin en einde heeft, aangezien het afwisselend wordt gebouwd en vernietigd in cycli van miljoenen jaren.

De oerkwestie

De meeste kosmologen aanvaarden de oerknaltheorie als de oorsprong van het universum, dat werd gevormd door de grote oerexplosie, uit een specifieke vorm van materie en energie met een onvoorstelbare dichtheid en een enorme temperatuur.

Uit dit grote oorspronkelijke atoom kwamen de elementaire deeltjes voort die we kennen: protonen, elektronen en neutronen, in de vorm genaamd ylem, een Grieks woord dat de wijze Aristoteles had gebruikt om te verwijzen naar de oersubstantie, de bron van alle materie.

De ylem koelde geleidelijk af naarmate hij groter werd, en werd elke keer minder dicht. Dit proces heeft een stralingsvoetafdruk achtergelaten op het heelal, die nu is gedetecteerd: de microgolfstraling achtergrond.

De elementaire deeltjes begonnen met elkaar te combineren en vormden binnen enkele minuten de materie die we kennen. Dus het ylem veranderde achtereenvolgens in de ene en de andere substantie. Het idee van het ylem is precies wat aanleiding gaf tot dat van het pulserende universum.

Volgens de theorie van het pulserende universum, voordat deze expansieve fase waarin we ons nu bevinden, is het mogelijk dat er een ander universum bestond, vergelijkbaar met het huidige, dat zich sloot om het ylem te vormen.

Of misschien is het onze het eerste van de cyclische universums die in de toekomst zullen plaatsvinden.

Big Bang, Big Crunch en entropie

Volgens Tolman begint elke oscillatiesequentie in het universum met een oerknal, waarin het jlem alle materie doet ontstaan ​​die we kennen en eindigt met de oerknal, de ineenstorting waarin het universum instort.

In de periode tussen de een en de ander, breidt het universum zich uit totdat de zwaartekracht het stopt.

Zoals Tolman zelf besefte, ligt het probleem echter in de tweede wet van de thermodynamica, die stelt dat de entropie - mate van wanorde - van een systeem nooit afneemt.

Daarom zou elke cyclus langer moeten zijn dan de vorige, als het universum een ​​herinnering aan zijn vorige entropie zou kunnen bewaren. Door de lengte van elke cyclus te verlengen, zou er een punt komen waarop het universum de neiging zou hebben om oneindig uit te breiden.

Een ander gevolg is dat volgens dit model het universum eindig is en op een ver punt in het verleden een oorsprong moet hebben gehad.

Om het probleem op te lossen, beweerde Tolman dat dergelijke beperkingen zouden verdwijnen door relativistische thermodynamica op te nemen, waardoor een onbepaalde reeks samentrekkingen en uitbreidingen van het universum mogelijk zou zijn.

De evolutie van het universum

Figuur 2. De dichtheidsparameter bepaalt drie mogelijke geometrieën van het universum. Bron: NASA via Wikimedia Commons.

De Russische kosmoloog Alexander Friedmann, die ook een groot wiskundige was, ontdekte drie oplossingen voor de vergelijkingen van Einstein. Dit zijn 10 vergelijkingen die deel uitmaken van de relativiteitstheorie en die beschrijven hoe de ruimtetijd kromt door de aanwezigheid van materie en zwaartekracht.

Friedmann's drie oplossingen leiden tot drie modellen van het universum: een gesloten, een open en een derde flat. De mogelijkheden die deze drie oplossingen bieden, zijn:

-Een uitdijend universum kan stoppen met uitzetten en weer samentrekken.

-Het uitdijende heelal kan een staat van evenwicht bereiken.

-De uitbreiding kan doorgaan tot in het oneindige.

The Big Rip

De expansiesnelheid van het universum en de hoeveelheid materie die erin aanwezig is, zijn de sleutels tot het herkennen van de juiste oplossing van de drie die werden genoemd.

Friedmann schatte dat de kritische dichtheid waarnaar in het begin wordt verwezen plus of min 6 waterstofatomen per kubieke meter is. Bedenk dat waterstof en helium de belangrijkste producten zijn van het jaar na de oerknal en de meest voorkomende elementen in het universum zijn.

Tot nu toe zijn wetenschappers het erover eens dat de dichtheid van het huidige heelal erg laag is, zodanig dat het daarmee niet haalbaar is om een ​​zwaartekracht op te wekken om de expansie te vertragen.

Ons universum zou dus een open universum zijn, dat zou kunnen eindigen in de Great Tear of Big Rip, waar materie wordt gescheiden in subatomaire deeltjes die nooit meer samenkomen. Dit zou het einde zijn van het universum dat we kennen.

Donkere materie is de sleutel

Maar je moet rekening houden met het bestaan ​​van donkere materie. Donkere materie kan, althans voorlopig, niet direct worden gezien of gedetecteerd. Maar de zwaartekrachtseffecten doen dat wel, omdat de aanwezigheid ervan de zwaartekrachtveranderingen in veel sterren en systemen zou verklaren.

Omdat verondersteld wordt dat donkere materie tot 90% van het universum beslaat, is het mogelijk dat ons universum gesloten is. In dat geval zou de zwaartekracht de uitbreiding kunnen compenseren en deze naar de Big Crunch brengen, zoals eerder beschreven.

Het is in ieder geval een boeiend idee, waar nog veel ruimte voor speculatie is. In de toekomst is het mogelijk dat de ware aard van donkere materie, als die bestaat, zal worden onthuld.

Hiervoor lopen al experimenten in de laboratoria van het International Space Station. Ondertussen worden er op de grond ook experimenten gedaan om donkere materie uit normale materie te halen. De bevindingen die daaruit voortvloeien, zullen de sleutel zijn om de ware aard van het universum te begrijpen.

Referenties

1. Kragh, H. Cyclische modellen van het relativistische universum. Hersteld van: arxiv.org.
2. Pérez, I. Oorsprong en einde van het heelal. Hersteld van: revistaesfinge.com.
3. SC633. Oorsprong van het heelal. Hersteld van: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Oscillating Universe Theory. Hersteld: universetoday.com.
5. Wikipedia. Cyclisch model. Hersteld van: en.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Vorm van het heelal. Hersteld van: en.wikipedia.org.