Büyük patlamadan önce ne geldi? Yeni çalışma, 'Sayısal Göreliliğin' Cosmology'nin en büyük gizemlerinin kilidini açabileceğini söylüyor

Bu Kozmoloji En şaşırtıcı soru: ne oldu önce Büyük Patlama? Soru onlarca yıldır tartışılsa da - bazıları bunu dine veya felsefeye bırakılması gereken bir mesele olarak görüyor - yeni bir çalışma, nihayet ileri düzey bilgisayar simülasyonlarını kullanarak yaklaşabileceğimizi gösteriyor.

Araştırmacıların “Fizikçi Albert Einstein'ın ünlü denklemlerine hesaplama yaklaşımı olan sayısal görelilik dediği şey, fiziksel olarak çözülmesi imkansız düşündüğü senaryoların araştırılmasına yönelik yeni ve yenilikçi yollar sunabilir.

İmkansız Fiziği

Geç fizikçi Stephen Hawking'e göre, büyük patlamadan önce “hiçbir şey yoktu” tartışmalı "sınırsız"O ve fizikçi James Hartle önerdi, bu da esasen“ daha önce ”bir şey olma olasılığının daha fazla olmadığını sundu Büyük Patlama Örnek olarak, Dünya'nın Güney Kutbu'ndan daha güneye başarılı bir şekilde seyahat edebilir.

Daha önce, ünlü kitabında Kısa bir zaman geçmişi, Hawking, bazılarının bilinen evrenin “metafizik ya da din meselesi” olarak neyin önünde olduğuna dair soruları izlediğini bile tahmin etmişti.

Ancak, yeni bir makalede Görelilikte Yaşayan İncelemeler Haziran 2025'te, King's College London'dan kozmolog Eugene Lim, Londra Kraliçe Mary Üniversitesi'nden astrofizikçiler Katy Clough ve Oxford Üniversitesi Josu Aurrekoetxea ile birlikte, büyük patlamadan önce neler olabileceği hakkında sorulara sayısal görelilik uygulamasını öneriyor.

Yazarlar, bu tür gelişmiş hesaplama yaklaşımlarının, enflasyonun evrenin gözlemlerimiz için gerçekten en iyi açıklamayı sunup sunmadığı, başka bir evrenle çarpışıp kalmadığı ve sadece bir tane değil, kozmik tarih boyunca patlama ve çatlak döngülerinin potansiyel olarak sunabileceği konusunda da bilgi verebileceğini söylüyor.

Einstein'ın denklemleri ve sınırları

Bugün, Einstein'ın genel göreliliğinde yerçekimi ve kozmik hareket gibi fenomenleri anlamak için özetlenen denklemlere bakıyoruz. Bununla birlikte, büyük patlama sırasında ve kara delikler içinde bulunanlar gibi aşırı kozmik koşullar altında, bu denklemler sonsuz yoğunluklu tekilliklere dönüşür.

Geçmişte, kozmologlar Evrenin homojenliği gibi şeyleri varsayarak bu tür sorunları basitleştirmişlerdir, yani içindeki herhangi bir noktadan bakıldığında esasen aynı görünür. Bu, fizikçiler bunun ilk anları için geçerli olmayabileceğini düşünmesine rağmen, günümüzün kozmosu için geçerli gibi görünüyor.

Lim, son bir açıklamada, “Lampostun etrafında arama yapabilirsiniz, ancak karanlık olduğu lampostun çok ötesine geçemezsiniz - bu denklemleri çözemezsiniz,” dedi Lim yakın tarihli bir açıklamada. “Sayısal görelilik, bölgeleri lamposttan uzakta keşfetmenizi sağlar.”

Kara deliklerden büyük patlamaya kadar

Aşırı yerçekimi senaryolarını modellemek için ilk tanıtıldığı 1960'lara dayanan kökleri olan sayısal göreliliğe girin. Fikir, Ligo'nun kara delikler arasındaki çarpışmalardan kaynaklanan yerçekimi dalgaları tespiti için tahminler sayesinde yeni binyılda ek ivme kazandı.

Lim ve meslektaşlarına göre, bu onlarca yıllık yaklaşım, kozmik enflasyonun gizemlerini de aydınlatabilir-çok erken evrende meydana geldiğine inanılan ani, çok hızlı genişleme. Bu fikir bugün evrende gözlemlenen tekdüzeliğin çoğunu açıklasa da, bilim adamları hala nasıl veya neden başladığı konusunda hala şaşkın.

Diğer analitik yöntemlerden farklı olarak, sayısal görelilik, çok farklı koşullar altında başlayan potansiyel bir “uyarıcı” evren ve ip teorisi gibi teorilerden tahminleri test etmek için potansiyel bir yöntem sunar.

Enflasyonun Ötesinde: Dizeler ve Multiveres

Lim ve yeni çalışmanın arkasındaki ekip, bu yaklaşımın sadece evrensel enflasyon sorunuyla sınırlı olmadığını söylüyor. Sayısal görelilik, potansiyel olarak, varlıkları hakkında ipuçları sunabilecek kozmik dizeler olarak bilinen, uzay -zamandaki varsayılan kusurlardan yerçekimi sinyallerini simüle etmeye yardımcı olabilir.

Benzer şekilde, bu çerçeve, araştırmacıların kozmik mikrodalga arka planında potansiyel “çürükleri” modellemelerini sağlayabilir, bu da astrofizikçilerin destek sağlayabileceğine inandığı Çoklu evrenin teorileri.

Son olarak, sayısal görelilik, döngüsel kozmolojileri test etmenin potansiyel bir yolu olarak da kullanılabilir, burada evrenlerin çökmesine neden olan zıplamalara maruz kalırlar, daha sonra birbirini izleyen büyük patlama ve krizlerde yeniden doğarlar.

Analitik bir yaklaşım kullanmak, varsayımsal “zıplayan evrenler” gibi konuların çözülmesi çok zordur, ancak Lim'e göre sayısal görelilik kullanırken durum böyle olmaz, çünkü simetrenize güvenemeyeceğiniz güçlü yerçekimine ulaşırlar. ”

Süper bilgisayarların rolü

Bu simülasyonlar çok karmaşık olduğundan, beğenileri sadece süper bilgisayarlar tarafından üretilebilen önemli işlem gücü gerektirirler. Neyse ki, bilgi işlem yetenekleri erişilebilir kuantum hesaplamanın gerçekleştirilmesine doğru genişlemeye devam ettikçe, kozmologların simülasyonlar yoluyla neler başarabileceğinin kapsamı da olacaktır.

Temel olarak, Lim ve meslektaşları, çalışmalarının sayısal göreceli ve kozmologlar arasında daha güçlü işbirliğini teşvik edeceğini umuyor.

Lim, “Kozmolojik problemleri keşfetmek için tekniklerini kullanmakla ilgilenen sayısal göreceliistlerin devam edip bunu yapabilmeleri için bu kozmoloji ve sayısal görelilik arasındaki örtüşmeyi gerçekten geliştirmeyi umuyoruz” diyor.

Takımın Son Makale“Sayısal Görelilik Kullanarak Kozmoloji” ortaya çıktı. Görelilikte yaşayan incelemeler.

Micah Hanks, Debey'in genel yayın yönetmeni ve kurucu ortağıdır. Uzay ve astronomiye odaklanan bilim, savunma ve teknoloji üzerine uzun zamandır bir muhabir, [email protected]. Onu x'de takip et @Micahhanksve micahhanks.com.