Astronomie

Pourquoi ne pouvons-nous pas pointer le centre de l'univers à partir du graphique d'inflation que nous voyons ?

Pourquoi ne pouvons-nous pas pointer le centre de l'univers à partir du graphique d'inflation que nous voyons ?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Cette question n'est pas de savoir s'il est logique d'avoir un centre de l'univers ou non, c'est le graphique de l'inflation que nous avions l'habitude de voir en décrivant le Big Bang. D'après le graphique de l'inflation (dessiné ci-dessus), il est clair que l'univers est censé avoir un centre quelque part autour du "point jaune". Encore pourquoi disons-nous que l'univers n'a pas de centre ou que l'univers a son centre à chaque point de celui-ci.

Quel est le problème avec la figure ou ma compréhension?


Ce diagramme ne représente pas l'univers entier. Tout au plus, il dépeint l'histoire de ce qui est maintenant notre observable l'univers (plus précisément, une tranche 2D à travers lui), avec nous au centre uniquement parce que nous l'observons. Quelqu'un aux confins de cette partie de l'univers verrait nous aux confins de leur univers observable, et eux-mêmes au centre.

Et comme nous, ils observeraient l'expansion de l'univers loin de eux, et en le faisant également dans toutes les directions. Ceci, pour autant que nous puissions le déterminer, est vrai pour n'importe où dans l'univers observable. L'hypothèse la plus simple est qu'il continue de le faire en dehors de lui aussi, et il n'y a aucune preuve qu'il fasse autre chose.


l'expansion de l'univers est relative à l'endroit d'où il est observé. Un peu comme des points sur un ballon. Il est facile de pointer vers le centre du ballon (comme le montre l'image) car ce n'est qu'un objet 3D. Mais pour les dimensions supérieures, nous n'avons pas la conscience spatiale pour comprendre où se trouve le centre de l'univers (s'il y en a même un)


Pourquoi pensons-nous qu'il existe un multivers, pas seulement notre univers

« Chaque problème éternel et vrai est une faute éternelle tout aussi vraie, chaque réponse est une expiation, chaque réalisation est une amélioration. » -Otto Weininger

Les meilleures mesures de l'Univers lointain - au-delà de notre galaxie - nous ont conduits à l'image actuelle de ce que fait exactement notre Univers : expansion et refroidissement, avec ses galaxies de plus en plus éloignées.

Mais qu'est-ce que cela signifie pour notre passé?

Si nous nous développons et nous refroidissons, cela signifie que notre passé était moins étendu et moins refroidi, ou comme nous aimons le penser, plus dense et plus chaud.

Maintenant, si vous pensez comme un scientifique, vous ne voulez pas seulement savoir quelle ça fait. Vous voulez également savoir - si elle est en expansion - à la fois ce qui est provoquant l'agrandissement, et de combien il s'agrandit. En d'autres termes, nous aimerions déterminer le taux d'expansion.

Nous pouvons le faire par observation de manière très simple, mais la réponse est en fait simple théoriquement: si la relativité générale est votre théorie de la gravité, le taux d'expansion de l'Univers est déterminé par quel type d'énergie domine votre Univers.

Pendant la majeure partie de notre histoire cosmique, alors que l'Univers a été rempli de galaxies, d'étoiles, de planètes et de tous les objets que nous avons jamais découverts, l'Univers a passé la majeure partie de son temps dominé par matière, à la fois normal et sombre. (sans compter les très apparition récente de la domination de l'énergie noire, ce qui ne change rien au début de l'histoire.)

Et quand vous avez un Univers dominé par la matière, voici comment il se développe.

Notez que le taux d'expansion, H, baisse avec le temps. Cela signifie que l'Univers était plus chaud, plus dense, et en expansion plus rapide dans le passé.

Il y a autre chose qui se passe, et c'est évident si vous y réfléchissez. Si l'Univers était plus chaud dans le passé, cela signifie que le rayonnement dans l'Univers était plus énergique, du fait que sa longueur d'onde était plus petite !

Donc si on remonte assez loin, parce que l'Univers était plus chaud et plus dense, à un moment donné il aura fait trop chaud pour former des atomes neutres! Et si nous continuons à extrapoler en arrière, la densité d'énergie du rayonnement finira par dépasser celle due à la matière. Et cela provoque l'expansion de l'Univers différemment! Comment un Univers dominé par le rayonnement s'étend-il ?

Il se développe de la même manière que la matière - au sens qualitatif - car les nombres ne fonctionnent que légèrement différemment. Mais nous ne pouvons pas revenir à arbitrairement des températures élevées, ou tout le chemin du retour à une singularité, il y a une limite à la chaleur de l'Univers dans son passé, comme nous le disent les contraintes du fond diffus cosmologique.

Alors, qu'est-ce qui s'est passé avant les premières étapes de ce que nous appelons « le Big Bang » ? Qu'est-ce qui est arrivé avant notre Univers chaud, dense, plein de matière et de rayonnement ?

Pour autant que nous puissions en juger, il y a eu une période où l'Univers gonflait. En l'étirant à plat et en lui donnant des propriétés uniformes partout, l'inflation cosmique met en place les conditions initiales qui conduisent à l'Univers que nous observons aujourd'hui.

Plutôt que d'être peuplé de matière ou de rayonnement, l'Univers pourrait aussi être dominé par l'énergie du vide. (Après tout, l'énergie de l'espace vide n'a pas besoin d'être nulle, et en fait, elle n'est même pas nulle aujourd'hui !)

Lorsqu'un Univers est dominé par l'énergie du vide, son histoire d'expansion est très différente. Nous allons jeter un coup d'oeil…

Remarquez comment le taux d'expansion ne baisse pas avec le temps! Cela signifie qu'au lieu de croître comme une loi de puissance du temps, l'Univers gonfle de façon exponentielle, et en très peu de temps peut s'étirer pour être non seulement plus grand que vous ne pouvez l'imaginer, mais googols de fois plus grand que l'ensemble de l'Univers observable !

Maintenant, vous voudrez peut-être savoir quelle est la taille du inobservable L'univers est. C'est-à-dire qu'il y a très probablement des parties de l'Univers qui sont à plus de 46,1 milliards d'années-lumière de nous, nous ne pouvons tout simplement pas en voir la lumière !

Alors, qu'est-ce qui détermine à quel point l'Univers gonfle ? Jetons un coup d'œil à l'image standard de l'inflation.

L'axe des y représente ici énergie. C'est en particulier la quantité d'énergie du vide intrinsèque à l'espace. De toute évidence, la quantité d'énergie du vide dans l'espace aujourd'hui est tout petit: quelque 28 ordres de grandeur de moins qu'on ne le pense pendant l'inflation !

Si nous voulons que l'Univers gonfle suffisamment pour tenir compte de l'Univers plat et à peu près uniforme que nous observons aujourd'hui, nous avons besoin qu'il reste dans cet état de gonflage assez longtemps. En ce qui concerne notre graphique ci-dessus, cela signifie que nous devons commencer par la partie plate de cette courbe.

Tant que nous pouvons rouler ou glisser assez lentement en bas de cette courbe, nous aurons suffisamment d'inflation pour produire notre Univers. Plus tard, vous vous attendriez à ce que nous commencions finalement à nous rapprocher de cette vallée.

Et finalement, nous tomberions dedans. Cette partie de celle-ci, où nous tombons dans cette vallée, est l'endroit où cette énergie du vide est déversée dans la matière, le rayonnement et tout ce qui produit le big bang chaud qui a donné naissance à notre Univers. Et, si l'idée de l'inflation est correcte, cette certainement s'est produit dans notre région de l'Univers d'ailleurs, cela s'est produit il y a environ 13,8 milliards d'années.

Mais vous devez vous rappeler que ce champ qui provoque l'inflation - quelle que soit sa vraie nature - est susceptible d'être un quantum champ/particule, comme tout le reste dans l'Univers.

Maintenant, qu'arrive-t-il à un électron - une particule quantique bien étudiée - dans quelque chose que nous pouvons étudier, comme un simple atome ? Eh bien, vous pouvez le mesurer et savoir où commence à un moment donné. Mais donnez-lui un peu de temps.

Si c'est une particule quantique, sa fonction d'onde s'étale dans le temps, occupant librement une superposition de tous les états auxquels il est autorisé.

Alors, comment cela s'applique-t-il à notre champ inflationniste ci-dessus ? Quand on la laisse s'étaler dans le temps, qu'obtenons-nous ?

On obtient ça partie de ce champ quantique, s'il roule assez lentement, s'étale en fait retour au-delà de l'endroit où ça a commencé, vers un état où ça va continuer à gonfler ! Alors, souvenez-vous de notre classique tableau de l'inflation, que nous vous avons montré ci-dessus ?

Dans cette image, l'inflation se produit pendant un certain temps, puis elle se termine partout, tout à la fois.

Mais si nous permettons à l'inflation d'être un quantum champ à la place - et bien sûr ça doit en être un — tu dois calculer à quelle vitesse il se propage par rapport à combien l'Univers gonfle par rapport à la vitesse à laquelle il dévale la colline. S'il dévale la colline trop rapidement ou s'il se gonfle trop lentement, il n'aura pas assez de temps pour se répandre dans suffisamment de régions de l'Univers. Mais s'il roule assez lentement, se gonfle assez vite et s'étale assez vite, qu'obtenons-nous ?

Nous allons commencer par une région de gonflage, représentée en bleu. Si le potentiel roule suffisamment près de la vallée, le gonflage se terminera et nous pourrons le marquer d'un X rouge. Mais s'il continue à gonfler, nous le laisserons bleu et générerons Suite gonflant l'espace-temps avant de le vérifier à nouveau. Et voici ce que nous trouvons.

Bien que l'inflation se termine en plus de 50% de l'Univers à tout moment, une quantité suffisante du champ quantique qui dicte son comportement subira une « propagation » quantique vers l'état d'expansion exponentiellement stable de sorte que l'inflation dure une éternité. Et cela est vrai pour tous modèle d'inflation lente que nous avons concocté !

En d'autres termes, il y a des régions de l'Univers où elle s'est gonflée dans le passé, où l'énergie du faux vide s'est transformée en rayonnement et en matière, et ces parties de l'Univers ont eu une histoire très semblable à la nôtre. Mais en entre ces régions, il y a d'autres parties qui continuent de gonfler, et ainsi de suite, et ainsi de suite, et ainsi de suite…

Et c'est pourquoi il y a un multivers, et pas seulement notre Univers!

Maintenant, l'histoire que je vous ai racontée est une conservateur une. Dans cette version de l'histoire, les constantes fondamentales sont les mêmes dans toutes les différentes régions du multivers, et les autres univers ont les mêmes lois de la physique - avec le même vide quantique et tout - que le nôtre. Mais la plupart de ce que vous entendez sur le multivers ces jours-ci vient de personnes qui ont spéculé beaucoup plus loin que cela.

Les idées que vous entendez – plusieurs faux vides, le paysage, les liens avec la gravité quantique, etc. – sont celles sur lesquelles les gens ont spéculé ces dernières années. Celles-ci sont principalement motivées par l'inclusion de connexions à la théorie des cordes, et elles présentent une multitude de difficultés ainsi que de nombreuses pistes intéressantes à explorer. Je ne les aborderai pas ici, mais lorsque vous entendez ces mots, c'est l'histoire de base qu'ils tiennent tous pour acquis.

Donc, ce concept de base, bien qu'il ne soit probablement pas le tout histoire, n'est qu'une simple physique quantique appliquée à notre meilleur modèle de travail de l'Univers primordial. Et ce que nous en sortons, c'est un Univers qui, en les plus régions de celui-ci, n'est pas du tout remplie de matière et de rayonnement, mais qui continuera à gonfler pour toute l'éternité : notre Multivers.

Une version antérieure de cet article est apparue à l'origine sur l'ancien blog Starts With A Bang de Scienceblogs.


Le pathétique Michael Egnor pense que l'existence de trucs prouve Dieu

J'ai des sentiments mitigés envers le neurochirurgien pédiatrique, le catholique et le défenseur de la conception intelligente (ID) Michael Egnor. Je suis désolé pour lui parce que son activité d'identification est simplement une perte de temps, une grande partie consacrée à attaquer l'athéisme (le mien !) Où sont les preuves d'identité qui étaient censées nous convaincre il y a une dizaine d'années ? Egnor a renoncé à cette tentative de se livrer à des invectives envers les évolutionnistes et les athées, pensant que dénigrer les scientifiques aidera sa cause. Cela n'a pas été le cas. Pour cela, simplement un ad hominem tactique qui ne convaincra personne qui n'a pas déjà bu le Kool-Aid (ou le vin de communion). Mon autre sentiment est que je n'aime pas du tout ce gars parce qu'il est tout simplement méchant. L'acceptation de la carte d'identité a diminué depuis sa première apparition il y a quelques décennies, et son enseignement dans les écoles a été considéré comme une "activité religieuse" qui viole le premier amendement.

Vous pouvez voir des preuves de l'ignorance et de l'incivilité de l'homme dans la dernière pièce d'Egnor sur le site ID L'esprit compte (cliquez sur la capture d'écran). Ici, il soutient, comme le titre l'indique, que la preuve de Dieu (quel Dieu ? il ne dit pas) est scientifique: en fait, plus scientifique que toute autre proposition. Cependant, l'argument scientifique d'Egnor consiste à monter le vieux Nag en panne d'Aquin : l'argument de la première cause. Pour résumer, tout l'argument d'Egnor en faveur de Dieu est le suivant : « l'existence des choses prouve Dieu. » C'est vraiment pathétique. Les arguments de la cause première en faveur de Dieu ont été avancés pendant des siècles, mais ont également été trouvés peu convaincants pendant des siècles.

Tout d'abord, Egnor montre à quel point il a été offensé par ma critique d'une affirmation mormone selon laquelle "nous pouvons avoir Dieu et des vaccins aussi, donc la science et la religion sont compatibles". Selon Egnor, je suis anéanti à la fois sur le front scientifique et religieux :

Le biologiste évolutionniste athée Jerry Coyne est une fontaine d'arguments absurdes contre l'existence de Dieu. Si un érudit voulait écrire un article de synthèse sur les arguments les plus ridicules contre l'existence de Dieu jusqu'à présent au 21e siècle, il n'aurait pas besoin de chercher plus loin que le blog de Coyne. . .

Coyne comprend mal à la fois la nature des preuves scientifiques et la nature des preuves de l'existence de Dieu.

Et par mes écrits, j'ai causé des dommages incalculables au monde :

Le vrai scandale n'est pas que ces nouveaux athées ne croient pas en Dieu - malheureusement, l'incrédulité en Dieu est assez courante dans notre société volontairement ignorante et distraite. Le vrai scandale est que des intellectuels comme Coyne prétendent simplement comprendre les preuves pour et contre l'existence de Dieu. Ils utilisent leur crédibilité scientifique pour étayer des arguments qui sont d'une ignorance embarrassante. Ils induisent en erreur de nombreuses personnes qui n'ont ni le temps ni l'envie de se pencher sur ces questions de manière approfondie et objective.

Leurs incursions dans des problèmes tels que la foi et la science dans la lutte contre le COVID-19 causent des dommages incalculables à tant d'âmes en niant la scientifique fait que Dieu existe. L'existence de Dieu est prouvée de manière beaucoup plus approfondie en utilisant la méthode scientifique que toute autre théorie.

Quelqu'un n'a pas eu son jab à cause de moi ? J'en doute sérieusement. Et regardez cette dernière phrase ! L'existence de Dieu est plus complètement prouvée par la science que toute autre théorie !

Comment ai-je pu aller si mal ? Eh bien, d'abord, dit le médecin aveugle, je ne comprends pas comment fonctionne la science :

. . . comme Thomas d'Aquin. souligné au 13 e siècle, rien ne peut être prouvé en utilisant la preuve déductive car les preuves déductives ne fonctionnent qu'avec des formes logiques, qui sont des essences. L'essence et l'existence sont des concepts distincts. Par exemple, pour prouver que les loups, les dinosaures ou les licornes existent, nous aurions besoin de preuves. Nous ne pouvons pas prouver (ou réfuter) qu'ils existent par déduction seule.

Tout de la science dépend de inductif raisonnement. Le raisonnement inductif commence par des preuves et procède ensuite par une chaîne logique jusqu'à la conclusion la plus raisonnable. Newton a utilisé le raisonnement inductif lorsqu'il a commencé par étudier le mouvement des objets dans les champs gravitationnels et à appliquer des règles logiques et mathématiques pour arriver à sa loi de la gravitation. Darwin a utilisé le raisonnement inductif en étudiant la diversité et la distribution des espèces et l'élevage des animaux. Puis, en utilisant des règles logiques, il a établi des analogies avec la spéciation dans la nature. Toutes les théories scientifiques, quel que soit leur mérite, reposent sur un raisonnement inductif.

Oui, mais une grande partie de la science dépend aussi de déductif raisonnement, ou une combinaison des deux appelée «raisonnement abductif». En fait, une grande partie de la physique moderne a commencé comme des processus déductifs basés presque entièrement sur la rumination. La théorie de la relativité générale est une telle théorie. Bien sûr à Vérifier une théorie comme celle-là a besoin de preuves, mais ces preuves peuvent aussi provenir de déductions à partir d'une théorie. On pourrait prédire, par exemple, que si la gravité peut courber la lumière, comme le postulait Einstein, alors la lumière d'une étoile passant par un gros corps céleste pourrait se courber sur son chemin, nous donnant une fausse idée de la position réelle de l'étoile. Il s'agit d'une déduction, qui a été vérifiée en 1919 par Dyson et Eddington, qui ont observé la position des étoiles pendant une éclipse solaire, montrant la lumière des étoiles courbée, comme prévu, par le Soleil. Leur résultat a été vérifié à plusieurs reprises.

Mais peu importe. Si ma compréhension de la méthode scientifique avait été si mauvaise, je n'aurais jamais eu une carrière scientifique réussie, car mes articles n'auraient jamais été acceptés et publiés.

Mais mon théologique l'incompréhension, dit Egnor, est encore plus boiteuse : car je n'arrive pas à saisir que le existence de choses autour de moi est une preuve pour Dieu. C'est ce que dit l'argument de la Première Cause d'Aquin : « Tout a une cause, il y avait une cause pour les choses et toutes les causes finissent par régresser vers la Première Cause sans cause, qui est Dieu par définition. À Egnor, ce morceau de la logique est absolument convaincante :

Le Big Bang, pour prendre un exemple, n'était pas un événement dans le monde naturel. C'était une singularité, ce qui signifie qu'elle est indéfinie et indéfinissable à la fois mathématiquement et en physique conventionnelle. De même, une singularité cosmologique - par exemple, un trou noir - est aussi un surnaturel entité. Cela signifie simplement qu'il est en dehors de la nature. Nous n'observons jamais de trous noirs comme nous ne pouvons jamais observer le Big Bang. Nous ne pouvons déduire - par un raisonnement inductif - l'existence d'entités surnaturelles telles que les trous noirs que par leurs effets dans le monde naturel.

Ce raisonnement inductif est précisément ce que font les preuves de l'existence de Dieu. Nous ne pouvons pas observer Dieu dans cette vie parce qu'il ne fait pas partie de ce monde. Il est surnaturel. Mais nous pouvons observer ses effets dans le monde naturel tout comme nous avons déduit l'existence du Big Bang et des trous noirs en observant leurs effets. C'est le même genre de raisonnement.

Je vais mettre le bit suivant en gras parce que c'est tellement stupide :

Il y a cependant une différence : les preuves et la logique indiquant l'existence de Dieu sont massivement plus fort que les preuves et la logique soutenant toute autre théorie scientifique dans la nature. La preuve de l'existence de Dieu de la Première Voie d'Aquin, par exemple, a exactement la même structure que n'importe quelle autre théorie scientifique. La preuve empirique est la présence d'un changement dans la nature. Parce que la régression infinie est logiquement impossible dans une chaîne de changement essentiellement ordonnée.

Je ne vais pas entrer dans l'affirmation selon laquelle l'existence des trous noirs et le Big Bang sont des entités "surnaturelles". En fait, nous pouvons observer les résidus du Big Bang (rayonnement micro-ondes résiduel pénétrant l'Univers), et il existe des théories selon lesquelles il est ne pas surnaturel : un univers totalement vide est physiquement instable et le Big Bang en est le résultat naturaliste. De plus, nous pouvez voir les trous noirs directement : voici une photo d'un trou noir pris avec des ondes radio (et visualisé en couleur) il y a tout juste deux ans. Le "trou noir" ou seuil d'événement est visible au centre. Est-ce surnaturel ? Ne me fais pas rire.

En ce qui concerne les trous noirs dans l'argument de la cause première (également appelé argument cosmologique), je n'ai pas besoin de les réitérer, allez simplement ici ou ici pour un aperçu rapide. L'une des objections est que même s'il y avait une cause première, il ne faudrait pas que ce soit un Dieu théiste, c'est-à-dire le Dieu qui, selon Egnor, continue d'interagir avec le monde, devenant même une plaquette pendant la messe.

J'ai perdu assez de temps avec Egnor, car je lui donne en fait ce qu'il veut : de la publicité et de l'attention. Alors qu'il continue de m'attaquer sur les sites Web d'identification, je laisserai le bougre tranquille, sauf pour souligner que sa propre foi – le catholicisme – a été et continue d'être l'un des principaux véhicules religieux de l'immoralité et du mal dans le monde.

Egnor pense qu'il a un argument solide pour Dieu (il n'en a pas), mais il n'a aucun argument pour son Dieu catholique. Va-t-il me brandir la Bible pour le prouver ? Ensuite, je lui ferai signe de retourner le Coran. Que dire d'autre d'un homme qui pense que cette est un argument scientifique :

Les preuves et la logique de la première voie d'Aquin sont infiniment plus solides que les preuves de toute autre théorie scientifique - pour la gravitation newtonienne, la mécanique quantique, la relativité, le Big Bang, etc., parce que chaque cas de changement dans la nature est une preuve dans la première voie d'Aquin. . Chaque galaxie qui émet de la lumière, chaque vague sur l'océan, chaque feuille qui brunit à l'automne, chaque électron qui se déplace dans un atome est une preuve de l'existence de Dieu.


Forme de l'univers : une étude pourrait nous obliger à repenser tout ce que nous savons sur le cosmos

Matière noire et gaz dans l'univers. Il y a peut-être plus de matière noire qu'on ne le pense. Crédit : Illustris, CC BY-SA

Quelle que soit l'élégance de votre théorie, les données expérimentales auront le dernier mot. Les observations du mouvement rétrograde des planètes ont été fondamentales pour la révolution copernicienne, au cours de laquelle le soleil a remplacé la Terre au centre du système solaire. Et l'orbite inhabituelle de Mercure a fourni une confirmation spectaculaire de la théorie de la relativité générale. En fait, toute notre compréhension de l'univers repose sur des anomalies observées et inattendues.

Maintenant, notre nouvel article, publié dans Astronomie de la nature, est parvenu à une conclusion qui pourrait déclencher une crise dans la cosmologie, si elle est confirmée. Nous montrons que la forme de l'univers peut en fait être courbe plutôt que plate, comme on le pensait auparavant, avec une probabilité supérieure à 99%. Dans un univers courbe, quelle que soit la direction dans laquelle vous voyagez, vous vous retrouverez au point de départ, comme sur une sphère. Bien que l'univers ait quatre dimensions, y compris le temps.

Le résultat était basé sur des mesures récentes du fond diffus cosmologique, la lumière résiduelle du Big Bang, collectée par le satellite Planck. Selon la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, la masse déforme l'espace et le temps autour d'elle. En conséquence, les rayons lumineux font apparemment un tour autour d'un objet massif plutôt que de se déplacer en ligne droite, un effet connu sous le nom de lentille gravitationnelle.

Il y a beaucoup plus de lentilles de ce type dans les données de Planck qu'il ne devrait y en avoir, ce qui signifie que l'univers pourrait contenir plus de matière noire - une substance invisible et inconnue - que nous ne le pensons. Dans notre étude, nous avons montré qu'un univers fermé peut fournir une explication physique à cet effet, car il est capable d'héberger beaucoup plus de matière noire qu'un univers plat. Un tel univers est parfaitement compatible avec la relativité générale.

Les fluctuations de la température de fond des micro-ondes cosmiques à partir des données WMAP de sept ans au-dessus du ciel. Crédit : NASA/WMAP

Cependant, tous les cosmologistes ne sont pas convaincus par un univers fermé - des études antérieures ont suggéré que le cosmos est en effet plat. Et si un univers sphérique est une solution à l'anomalie de lentille, alors nous devons faire face à plusieurs conséquences importantes. Tout d'abord, nous devons réviser une pierre angulaire fondamentale de la cosmologie : la théorie de l'inflation cosmologique. L'inflation décrit les premiers instants après le Big Bang, prédisant une période d'expansion exponentielle pour l'univers primordial.

La théorie a été développée au cours des 40 dernières années pour expliquer pourquoi des parties éloignées de l'univers se ressemblent et ont la même température, alors qu'elles sont trop éloignées pour avoir jamais été en contact. L'inflation résout le problème car cela signifie que des régions éloignées de l'univers auraient déjà été connectées. Mais la période d'expansion rapide qui a séparé ces régions aurait également amené l'univers à la planéité avec une précision exquise.

Si l'univers est fermé, l'inflation standard est en difficulté. Et cela signifie que nous perdons notre explication standard pour laquelle l'univers a la structure qu'il a.

Une fois que nous supposons que l'univers est courbe, les données de Planck sont essentiellement en désaccord avec tous les autres ensembles de données. Tout cela se résume à une véritable crise pour la cosmologie, comme nous le disons dans notre article. Pour ces raisons, les cosmologistes sont prudents et beaucoup d'entre eux préfèrent attribuer les résultats à un hasard statistique qui se résoudra lorsque de nouvelles données provenant d'expériences futures seront disponibles.

Formes possibles de l'univers : celle du haut est courbe et fermée, comme le suggère la nouvelle étude. Crédit : wikipédia

Il est certainement possible que nous nous trompions. Mais il y a une raison principale, à notre avis, pour laquelle cette anomalie ne doit pas être simplement écartée. En physique des particules, une découverte doit atteindre une précision d'au moins cinq « sigmas » pour être acceptée par la communauté. Ici, nous sommes légèrement au-dessus de trois sigmas, nous sommes donc clairement en dessous de ce niveau d'acceptation. Mais alors que le modèle standard de la physique des particules est basé sur une physique connue et éprouvée, le modèle cosmologique standard est basé sur une physique inconnue.

À l'heure actuelle, les preuves physiques des trois piliers de la cosmologie – la matière noire, l'énergie noire (qui provoque une expansion accélérée de l'univers) et l'inflation – proviennent uniquement de la cosmologie. Leur existence peut expliquer de nombreuses observations astrophysiques.

Mais ils ne sont attendus ni dans le modèle standard de la physique des particules qui régit l'univers aux plus petites échelles ni dans la théorie de la relativité générale qui opère aux grandes échelles. Au lieu de cela, ces substances appartiennent au domaine de la physique inconnue. Personne n'a jamais vu de matière noire, d'énergie noire ou d'inflation, en laboratoire ou ailleurs.

Crédit : coldcreation, CC BY-SA

Ainsi, alors qu'une anomalie en physique des particules peut être considérée comme un indice que nous devrons peut-être inventer une physique complètement nouvelle, une anomalie en cosmologie devrait être considérée comme le seul moyen de faire la lumière sur une physique complètement inconnue.

Par conséquent, le résultat le plus intéressant de notre article n'est pas que l'univers semble être courbé plutôt que plat, mais le fait qu'il peut nous obliger à réorganiser les pièces du puzzle cosmique d'une manière complètement différente.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.


La vérité derrière ce que ces "scientifiques de la NASA" ont vraiment détecté

La conséquence la plus pratique de l'univers symétrique CPT est une explication simple de la matière noire.

Un ensemble de théories populaires sur les choses invisibles repose sur l'existence d'un quatrième type de neutrino non détecté, souvent appelé neutrino stérile. La symétrie CPT de Boyle semble aller dans ce sens. Les trois saveurs connues de neutrinos, les neutrinos électroniques, muoniques et tau, sont tous gauchers. Cela signifie qu'ils volent sans partenaire droitier correspondant. Le modèle standard suppose que, contrairement à d'autres particules, les neutrinos n'ont pas de tels partenaires. Mais l'univers symétrique CPT n'est pas d'accord, indiquant qu'ils devraient avoir ces partenaires.

Boyle et ses collègues ont découvert que leur cosmologie implique l'existence d'un partenaire droitier dans notre univers pour chaque neutrino gaucher dans le modèle standard. Mais, contrairement aux quarks droitiers et gauchers, ces particules miroirs droitiers et gauches ne colleraient pas ensemble. Au lieu de cela, deux des neutrinos partenaires droitiers auraient depuis longtemps été perdus dans l'espace-temps, se désintégrant hors de notre point de vue dans le tout premier univers. Un troisième partenaire droitier serait resté, cependant, une conséquence des équations régissant le début des temps.

On ne sait pas avec lequel des trois neutrinos connus il se serait associé, a déclaré Boyle. Mais il aurait eu une signature énergétique particulière : 480 picoélectronvolts (PeV), une mesure de la masse d'une particule. Et ce neutrino de 480 PeV pourrait expliquer toute cette matière noire manquante dans l'univers.

Les détails sur la façon dont l'univers symétrique CPT conduit à un neutrino de 480 PeV sont délicats et si délicats, a déclaré Learned, que peu de physiciens au-delà de Boyle et de son équipe les comprennent.

"Mais ces gars ne sont pas des fous", a-t-il déclaré. "Ce sont des membres respectés du domaine et ils savent ce qu'ils font. Que toute cette théorie de terrain compliquée soit correcte ou non, je ne peux pas le dire."

Pourtant, la prédiction d'une particule de 480 PeV a sauté à Learned.

Il y a quatre ans, un détecteur de particules suspendu à un ballon au-dessus de l'Antarctique a détecté quelque chose que la physique ne pouvait pas expliquer : deux fois, comme l'a rapporté Live Science, l'instrument Antarctique Impulsive Transient Antenna (ANITA) a capté des signaux de particules de haute énergie qui semblaient tirer directement. hors de la glace de l'Antarctique. (La plupart des chercheurs impliqués dans ANITA ne sont pas des « scientifiques de la NASA », mais le projet reçoit un financement de la NASA.)

De telles particules ne devraient pas exister. Aucune des particules connues du modèle standard n'aurait dû être capable de traverser la Terre et d'éclater de l'autre côté à des énergies aussi élevées, mais c'est ce que l'ANITA semblait détecter.

En juin 2020, l'explication la plus populaire est que l'ANITA a détecté des neutrinos stériles. Learned, qui a participé aux premiers jours du projet ANITA, s'est rendu compte que le chiffre de 480 PeV correspondait parfaitement aux résultats d'ANITA.

Si les particules sont vraiment venues de l'espace, puis ont plongé à travers la Terre pour produire l'anomalie, elles ont dû se désintégrer juste sous la surface de l'Antarctique, produisant une pluie de particules plus légères que l'ANITA a détectées surgissant de la glace. Le neutrino de matière noire de 480 PeV de Boyle correspond parfaitement à la gamme de masses qui pourrait expliquer la particule mystérieuse en décomposition d'ANITA.

Learned et une équipe de quatre autres chercheurs ont élaboré un schéma dans lequel ce neutrino de matière noire de 480 PeV aurait pu réussir cette astuce, qu'ils ont rédigée dans un article de 2018 intitulé "Événements ANITA en cours comme preuve de l'univers symétrique CPT" et publié à la base de données arXiv. C'est le journal The Daily Star transformé en un titre confus.

Si la particule ANITA correspondait vraiment au schéma de Boyle, ce serait un poids important sur la balance en faveur du cosmos à deux cônes, a déclaré Learned. Mais c'est loin. Le problème le plus important qu'ils devaient résoudre : rapprocher suffisamment la particule de l'Antarctique. Les modèles montrent que des particules candidates à la matière noire comme ce neutrino de 480 PeV tomberaient au centre de la Terre peu de temps après avoir heurté notre planète, n'en laissant aucune assez proche pour produire l'anomalie ANITA.

Ces chercheurs ont fait valoir qu'une rencontre récente avec un énorme disque invisible de matière noire a peut-être agité les neutrinos de 480 PeV de la Terre, laissant certains errer près de la surface de notre planète.

C'était une idée passionnante avec laquelle jouer, a déclaré Learned, mais même lui n'est pas convaincu par son propre article.

"C'était notre faible excuse, ne pensant à aucune autre bonne façon de faire le travail [de rapprocher les neutrinos de Boyle suffisamment près de l'Antarctique pour déclencher les capteurs d'ANITA]", a déclaré Learned. Bien que Learned et ses collègues aient travaillé dur sur le papier, il pense ses conclusions sont sûrement fausses, a-t-il déclaré.

"Parmi les gens de la cosmologie, il y a … une idée que vous pouvez utiliser une" fée des dents "une fois dans votre modèle de cosmologie mais deux fois n'est tout simplement pas crédible", a-t-il déclaré. "Et je pense que nous avons eu besoin de la fée des dents deux ou trois fois pour que celle-ci fonctionne, alors, eh bien."

Boyle a accepté. Alors que l'idée d'utiliser les idées de son équipe pour expliquer ANITA était attrayante, il a déclaré que les chiffres ne correspondent pas tout à fait. Mais il est toujours convaincu que l'idée sous-jacente d'un univers symétrique CPT est solide.

"Mon intuition personnelle est que, que ce soit exactement ou non, c'est sur la bonne voie", a-t-il déclaré. "Je suis très excité à ce sujet."

Note de la rédaction : cet article a été mis à jour le 23 juin 2020 à 20 h 40 HE pour corriger l'emplacement de l'Institut Perimeter, qui se trouve en Ontario, au Canada et non en Alberta. Also, the descriptions of early-universe cosmology and the "zero particle state" were updated with clarifying language.

Pour une durée limitée, vous pouvez souscrire un abonnement numérique à l'un de nos magazines scientifiques les plus vendus pour seulement 2,38 $ par mois, ou 45 % de réduction sur le prix standard pendant les trois premiers mois.Voir l'offre

It is a common meme to start an article with the current cosmology, but the CPT "mirror universe" idea is independent of LCDM. Despite that relatvity of quantum field theories demands that CPT is a symmetry, you can assume that time can be mirrored and get an alternative universe.

Here is an article that explains why neutrinos are unlikely to have passed through the Earth: https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/05/22/ask-ethan-have-we-finally-found-evidence-for-a-parallel-universe/#2bd8216542fc . All three candidate neutrinos have likely alternative explanations, and other neutrino detectors don't see them despite they should.

And here is an article about the whole mess: https://www.forbes.com/sites/jamiecartereurope/2020/05/21/has-nasa-found-a-parallel-universe-where-time-flows-backwards-the-truth-behind-the-headlines/#16884bf1646d . Physicist Safa: "Me: We looked at these ANITA events and they can't be standard neutrinos. They were probably a result of our imperfect understanding of the Antarctic ice, but there's a chance some new physics phenomenon is responsible. Tabloids: PARALLEL UNIVERSE. "

The last article points out that the "tabloid universe" would have antimatter, and thus explain matter/antimatter asymmetry. While LCDM is not tasked with explaining that - it explains the universe development in large - the so called Sakharov conditions allow it to explain it. And the physics that seems most promising is neutrino physics, they fit the bill (i.e. breaks chirality maximally) so far.

As a note, cosmologists mostly abandoned the idea of an unphysical "singularity" 40 years ago. It wouldn't work, since the universe is isotropic and homogeneous - LCDM inflation is the physics that solves that. Boyle seem to confuse the later Hot Big Bang era with the preceding inflation era, the latter which was non-chaotic with no particles and zero temperature.

Here is a video on the current cosmology, explaining why we don't think there was "a singularity":

P1Q8tS-9hYo View: https://www.youtube.com/watch?v=P1Q8tS-9hYo

Who are the "we" you talk about. sounds like flat Earth superstition to me - the exact opposite to science.

On the science in your comment, the big bang is an observation made many times over - by the expansion, the cosmic background radiation, the big bang nucleosynthesis, et cetera - and having merger universes wouldn't work. Different universes would have different physics, and there would be an annihilating "firewall" between them. Instead physicists have looked after signs in the cosmic background radiation of such "bubble universes" colliding and separating early on - it didn't happen.

Like TonyN I think you are confusing a 2D representation for simplicity on a flat screen with a 3D model. Having expanding spheres, or by depicting it with a time axis as a hypercone topology, are also idealizations simply illustrating the use of a scale factor in cosmology https://en.wikipedia.org/wiki/Expansion_of_the_universe#Scale_factor ]. For all we know the universe can be infinite in volume.

But more importantly, the universe couldn't - and haven't - undergo a "detonation". Space can expand according to general relativity, and that is what we see, but by the same physics it has nothing to expand "in". The universe is all there is - it has no "outside". Also, a detonation would give you a messy result, not the isotropic and homogeneous universe we see. The video I linked to in my first comment explains the outcome - if not the mechanisms - of the current cosmology, including why "detonations" or "singularities" have fallen to the wayside. It is a short video and the text is sourced from a good astrophysicist, so it is well worth a look through IMO.

Questioning the nature of reality and our form, fit and function in it for decades, some insights have occurred and the holistic picture seems a bit different, although I'm still working on being able to articulate it well. We seem to forget about including consciousness as well as matter.

From that POV, and from understanding garnered from a profound NDE as a teen in my first year in college, stating that the universe is seeking to replicate itself in order to experience its creation might be a little closer to the truth. James Gardner mentions that in Biocosm, and it feels congruent. Like another of his surname, Howard, and his notions of multiple intelligences in play, cognition of an experience is not always definable in words.

If I understand what I was shown correctly and in simple terms, there is a 'Great Light' of assimilation, which is the eternal aspect of 'soul' perhaps. In it, a juxtaposition of all-knowing and curiosity exist, an individuation with unrestricted access within a collective body of knowledge. There, the questions of who am I and what am I here to do get answered, facilitating a trail of questions that may last a lifetime in seeking a perfected form, fit and function in the world.

Further exploration revealed individuated consciousness as points of light on a vast field of indigo. The return felt like a rush of energy compressing into my body lying across my dorm room bed. I was able to feel the sensation void of thought initially, a kind of effervescent feeling that stayed for a few moments until I started thinking again, beginning with the obvious, "What the heck just happened?" Je digresse.

Like the electromagnetic spectrum, there is layering of 'bandwidth' across it, with certain frequency ranges that have a 'reality' within them, like a rainbow of sorts with each color layer having distinct features and a 'world' within it. Of the plethora of postulates, I like Neppe and Close, who offer that consciousness, space and time are tethered across dimensions. They call it the Triadic Dimensional Distinction Vortical Paradigm. An experience like the Multi-plane Awareness Technique developed by William Swygaard in the 1950s, way ahead of its time, offers some experiential proof.

From a POV of cosmic consciousness condensing into form, as references to a point of light in the center of our being is strewn across mystery schools, with every heart beat our 'energy' expands and contracts in spherical movements, mirroring the pulse of the universe only exponentially sped up. We don't have the tech lens to view it just yet, though it will probably be a product of quantum mechanics inquiry soon. The Big Bang may have indeed been an explosion of consciousness, a pulse of light that (as we know from quantum studies) leaves ripples across the electromagnetic spectrum as it slows to condense into form.

Scientists are only interested in questioning and insights that stand up to peer review publication. If it isn't tested, it's opinion if it ins't published, it's personal opinion.

Consciousness evolved in mammals, so is a product of matter. That has nothing to do with CPT symmetries.

to articulate it well. We seem to forget about including consciousness as well as matter.

From that POV, and from understanding garnered from a profound NDE as a teen in my first year in college, stating that the universe is seeking to replicate itself in order to experience its creation might be a little closer to the truth. James Gardner mentions that in Biocosm, and it feels congruent. Like another of his surname, Howard, and his notions of multiple intelligences in play, cognition of an experience is not always definable in words. of the a pulse of that (as we know from quantum studies) leaves ripples across the electromagnetic spectrum as it slows to condense into form.

Questioning the nature of reality and our form, fit and function in it for decades, some insights have occurred and the holistic picture seems a bit different, although I'm still working on being able to articulate it well. We seem to forget about including consciousness as well as matter.

From that POV, and from understanding garnered from a profound NDE as a teen in my first year in college, stating that the universe is seeking to replicate itself in order to experience its creation might be a little closer to the truth. James Gardner mentions that in Biocosm, and it feels congruent. Like another of his surname, Howard, and his notions of multiple intelligences in play, cognition of an experience is not always definable in words.

If I understand what I was shown correctly and in simple terms, there is a 'Great Light' of assimilation, which is the eternal aspect of 'soul' perhaps. In it, a juxtaposition of all-knowing and curiosity exist, an individuation with unrestricted access within a collective body of knowledge. There, the questions of who am I and what am I here to do get answered, facilitating a trail of questions that may last a lifetime in seeking a perfected form, fit and function in the world.

Further exploration revealed individuated consciousness as points of light on a vast field of indigo. The return felt like a rush of energy compressing into my body lying across my dorm room bed. I was able to feel the sensation void of thought initially, a kind of effervescent feeling that stayed for a few moments until I started thinking again, beginning with the obvious, "What the heck just happened?" Je digresse.

Like the electromagnetic spectrum, there is layering of 'bandwidth' across it, with certain frequency ranges that have a 'reality' within them, like a rainbow of sorts with each color layer having distinct features and a 'world' within it. Of the plethora of postulates, I like Neppe and Close, who offer that consciousness, space and time are tethered across dimensions. They call it the Triadic Dimensional Distinction Vortical Paradigm. An experience like the Multi-plane Awareness Technique developed by William Swygaard in the 1950s, way ahead of its time, offers some experiential proof.

From a POV of cosmic consciousness condensing into form, as references to a point of light in the center of our being is strewn across mystery schools, with every heart beat our 'energy' expands and contracts in spherical movements, mirroring the pulse of the universe only exponentially sped up. We don't have the tech lens to view it just yet, though it will probably be a product of quantum mechanics inquiry soon. The Big Bang may have indeed been an explosion of consciousness, a pulse of light that (as we know from quantum studies) leaves ripples across the electromagnetic spectrum as it slows to condense into form.

Would you be willing to email me? What you commented here really resonated and was hoping you could describe this in more detail or point me in the right direction.


Bruised cosmos

Planck has also confirmed WMAP’s detection of a large unexplained cold spot in the CMB, which some cosmologists took as a sign that there are universes beyond our own. One model of inflation, called eternal inflation, suggests that new universes are continually popping into existence and expanding. This expansion could cause another universe to collide with ours, creating a “bruise” that would show up as a cold spot in the sky.

These anomalies are sure to be debated for many years to come now that cosmologists have a new source of data. Planck scientists have already used their measurements to refine the speed at which the universe is expanding, described by a parameter called the Hubble constant. The new value means that a galaxy roughly 1 million light years away is moving away from us at 20.59 kilometres per second – less than the current value. The result in turn puts the age of the universe at around 13.82 billion years, roughly 80 million years older than previously thought.

Planck’s results also adjust the relative proportions of ordinary matter and the mysterious dark matter and dark energy thought to make up the bulk of the cosmos – the universe has slightly more matter and dark matter and slightly less dark energy than we thought (see graph). “There is less stuff that we don’t understand, by a tiny amount,” said Efstathiou.


Problem with Big Bang: No Population III Stars

A third scientific problem with big bang cosmology is there are no ‘population III’ stars.

The big bang model by itself can account for the existence of only the three lightest elements (hydrogen, helium, and trace amounts of lithium). This leaves the other naturally occurring elements unexplained. Since the conditions in the big bang model are not right to form these heavier elements, secular astronomers believe that stars have produced the remaining elements by nuclear fusion in their cores, which then distribute the heavier elements into space when they exploded (went supernovae).

Second- and third-generation stars are thus “contaminated” with small amounts of these heavier elements. If this were true, then the first stars would be comprised of only the three lightest elements (since these would have been the only elements in existence initially). Some such stars should still be around today since their lifespans are supposed to exceed the 13.8 billion years that has elapsed since the big bang. Such stars would be called “population III” stars. Amazingly population III stars have not been found anywhere. All known stars have at least trace amounts of heavy elements in them.


How Steven Hawking’s legacy points to a previous universe

ASTRONOMERS have found the ghosts of long-dead black holes, evidence of an extinct universe. And that universe may be our own.

Stephen Hawking dies aged 76.

Stephen Hawking dies aged 76

New evidence suggests cosmologist Stephen Hawking’s ideas about the origins of the universe may have been on the right track. Picture: AFP Source:AFP

ALL the evidence shows our universe emerged from a single event: an eruption commonly known as the Big Bang.

What preceded that point is a mystery.

But it has significant implications.

It’s about the fate of our universe.

We know space is expanding. We can see that in the way all the galaxies around us are moving outward. But how far can it extend? What happens next?

Will the universe merely boil away into the void as its component parts get further and further apart?

Or will it reach some kind of tipping point, where space turns around and begins to contract on itself?

The late Stephen Hawking had his own ideas. Now astronomers may have discovered one of the critical telltales that could prove his notions to be true.

Physicist Stephen Hawking, 75, speaks to an audience by hologram in Hong Kong. Fresh evidence appears to support his theories about the origins — and end — of our universe. Picture: AFP Source:AFP

The leading theory of the birth of our universe has a problem: the evidence doesn’t back it up.

At its heart is the idea that a single quantum speck of infinite gravity and density — similar to the singularity at the core of a black hole — suddenly became energised. It then erupts, inflating into an infant universe in a split second.

It seems to fit. It’s also a neat solution for most astronomical observations.

But such an event should have left behind visible signs.

The way the universe fizzed into existence could reveal something about where it came from.

There should be regular, predictable gravitational waves rippling through the cosmos.

Then there is the question of entropy (a technical term for the way things tend towards messy disorder over time).

Why isn’t the universe a bubbling cauldron of disorganised subatomic particles strewn about in a uniform layer? How did subatomic particles bind themselves into atoms, molecules, gas, dust — and stars?

Physics tells us that, for this to have happened, the early universe must have had even lower entropy than we do now. But how?

You can’t unbreak an egg. Yet that’s precisely what cosmic inflation proposes.

Black holes remain the centre of fascination for cosmologists. Whatever their role it, it appears central to the fate of our universe. Picture: From the movie Interstellar Source:Supplied

Black holes are so immense and so infinitely strange that traces of them may survive the end of the universe.

At least, that’s the proposal of a research team from Oxford University, the University of Warsaw and the New York Maritime College.

But such an extraordinary idea requires gargantuan evidence.

Something on a cosmological scale.

Enter supermassive black holes.

And an idea put forward by Hawking and Oxford mathematical physicist Sir Roger Penrose.

Their theory — conformal cyclic cosmology — argues our universe isn’t the first. Nor is it the last.

“In cyclic cosmology,” 87-year-old physics legend Penrose says, “there is no beginning, and nothing is lost.”

They’re followed by the creation of the cosmos as we know it.

Then, things eventually cool down. Galaxies fly apart. The stars die.

The universe becomes almost empty — dominated by energy and radiation, not matter.

“If the universe goes on and on and the black holes gobble up everything, at a certain point, we’re only going to have black holes,” New York Maritime College mathematician Daniel An says. “Then what’s going to happen is that these black holes will gradually, gradually shrink.”

The black holes themselves evaporate.

That is Stephen Hawking’s most significant discovery: that black holes actually bleed off mass and energy by emitting gravitons and photons. It’s called Hawking radiation.

What’s left behind is — nothing. And everything

“The thing about this period of time is that massless gravitons and photons don’t really experience time or space,” An says.

𠇊nd so it starts all over again.”

Seeking shapes and patterns among the cosmic clouds is just as dangerous as looking at Earthly clouds … as Stephen Hawking pointed out after 'finding' his own initials imprinted upon the cosmic radiation background. Source:Supplied

One clue left over from the quantum-soup that formed the opening moments of our universe is the radiation left over from the Big Bang — the cosmic microwave background.

It still contains the patterns imprinted on it at the moment time began.

And that may include influences from a preceding time — the universe before our own.

Bright imprints could be produced by the concentrated Hawking radiation of the last dying black holes.

They’re called Hawking Points.

The cosmic radiation background (CMB) has been mapped. But it’s a mess.

Studying it is like looking for patterns in the clouds.

It’s a point Hawking himself wryly highlighted, pointing out what looked to be his initials imprinted in the universe itself!

So, just as seemingly random clouds form larger weather patterns, Penrose and his colleagues set about creating a model of the universe that would reveal the larger patterns within it.

Our images of the cosmic radiation background are faint. They’re also often overexposed by nearby stars and galaxies.

But one-third of the night sky is relatively clear.

So, the researchers calculated what they would expect to find if Hawking Points were there — and attempt to match them with what we know. This was then compared with 8000 different simulated universes in an attempt to ensure they weren’t simple illusions.

They found about 20 distinct 𠆋right’ patches.

They’re not the ancient black holes themselves.

Instead, they corresponded with the notion that vast clouds of Hawking radiation from dying black holes would carry over from one universe into the next.

Researchers propose that the black circled patches, above, represent Hawking Points — the ghosts of black holes from a previous universe. Source:Supplied

The apparent bubbles in the cosmic radiation background are enticing. But they’re not yet definitively defined.

So they’re not yet evidence.

Some physicists argue that they have not adequately eliminated the prospect they are merely the product of random scattering.

Others say that if cyclic cosmology was true, then there should be tens of thousands of Hawking Points evident in our skies.

And such 𠆏lares’ in the structure of our cosmos could actually indicate something else.

It could be the point at which some separate, concurrent, universe has 𠆋umped’ into our own.

There’s also one sizeable unexplained leap in the theory’s logic: how does a cold, empty universe suddenly flare into a new, high-energy universe?

But Penrose — who admits his idea is radical — remains confident.

He even believes he knows will come next.

“The next universe will be just like ours — but only in overall appearance, not in detail, of course,” Penrose says.


Yes, the expansion of space itself is allowed to exceed the speed-of-light limit because the speed-of-light limit only applies to regions where special relativity – a description of the spacetime as a flat geometry – applies. In the context of cosmology, especially a very fast expansion, special relativity doesn't apply because the curvature of the spacetime is large and essential.

The expansion of space makes the relative speed between two places/galaxies scale like $v=Hd$ where $H$ is the Hubble constant and $d$ is the distance. When this $v$ exceeds $c$, it means that the two places/galaxies are "behind the horizons of one another" so they can't observer each other anytime soon. But they're still allowed to exist.

In quantum gravity i.e. string theory, there may exist limits on the acceleration of the expansion but the relevant maximum acceleration is extreme – Planckian – and doesn't invalidate any process we know, not even those in cosmic inflation.

There are quite a few common misconceptions about the expansion of the universe, even among professional physicists. I will try to clarify a few of these issues for more information, I highly recommend the article "Expanding Confusion: common misconceptions of cosmological horizons and the superluminal expansion of the Universe" from Tamara M. Davis and Charles H. Lineweaver.

I will assume a standard ΛCDM-model, with $ egin H_0 &= 67.3 ext, ext^<-1> ext^<-1>, Omega_ &= 9.24 imes 10^<-5>, Omega_ &= 0.315, Omega_ &= 0.685, Omega_ &= 1 - Omega_ - Omega_ - Omega_ = 0. end $

The expansion of the universe can be described by a scale factor $a(t)$, which can be thought of as the length of an imaginary ruler that expands along with the universe, relative to the present day, i.e. $a(t_0)=1$ where $t_0$ is the present age of the universe.

Now, another consequence of the Big Bang models is Hubble's Law, $ v_ ext(t_ ext) = H(t_ ext),D(t_ ext), $ describing the relation between the vitesse de récession $v_ ext(t_ ext)$ of a light source and its bonne distance $D(t_ ext)$, at a time $t_ ext$. In fact, this follows immediately from the definition of $H(t_ ext)$, since $v_ ext(t_ ext)$ is proportional to $dot$ and $D(t_ ext)$ is proportional to $a$.

However, it should be noted that this is a theoretical relation: neither $v_ ext(t_ ext)$ nor $D(t_ ext)$ can be observed directly. The recession velocity is not a "true" velocity, in the sense that it is not an actual motion in a local inertial frame clusters of galaxies are locally at rest. The distance between them increases as the universe expands, which can be expressed as $v_ ext(t_ ext)$. Some cosmologists therefore prefer to think of $v_ ext(t_ ext)$ as an apparent velocity, a theoretical quantity with little physical meaning.

A related quantity that est observable is the décalage vers le rouge of a light source, which is the cumulative increase in wavelength of the photons as they travel through the expanding space between source and observer. There is a simple relation between the scale factor and the redshift of a source, observed at a time $t_ ext$: $ 1 + z(t_ ext) = frac<>)><>)>, $ such that the observed redshift of a photon immediately gives the time $t_ ext$ at which the photon was emitted.

The proper distance $D(t_ ext)$ of a source is also a theoretical quantity. It's an "instantaneous" distance, which can be thought of as the distance you would obtain with a (very long!) measuring tape if you were able to "stop" the expansion of the universe. It can however be derived from observable quantities, such as the luminosity distance or the angular diameter distance. The proper distance to a source, observed at time $t_ ext$ with a redshift $z_ ext$ is $ D(z_ ext,t_ ext) = a_ extfracint_<>/(1+z_ ext)>^<>>frac< exta> + Omega_,a + Omega_,a^2 + Omega_,a^4>>, $ with $a_ ext = a(t_ ext)$. The furthest objects that we theoretically can observe have infinite redshift they mark the edge of the observable universe, also known as the particle horizon. Ignoring inflation, we get: $ D_ ext(t_ ext) = a_ extfracint_0^<>>frac< exta> + Omega_,a + Omega_,a^2 + Omega_,a^4>>. $ In practice though, the furthest we can see is the CMB, which has a current redshift $z_ ext(t_0)approx 1090$.

A source that has a recession velocity $v_ ext(t_ ext)=c$ has a corresponding distance $ D_ ext(t_ ext)=frac<>)>. $ This is called the Hubble distance.

Almost there, just a few more quantities need to be defined. The photons that we observe at a time $t_ ext$ have travelled on a null geodesic called the past light cone. It can be defined as the proper distance that a light source had at a time $t_ ext$ when it emitted the photons that we observe at $t_ ext$: $ D_ ext(t_ ext,t_ ext)= a_ extfracint_<>>^<>>frac< exta> + Omega_,a + Omega_,a^2 + Omega_,a^4>>. $ There are two special cases: for $t_ ext=t_0$ we have our present-day past light cone (i.e. the photons that we are observing right now), and for $t_ ext=infty$ we get the so-called cosmic event horizon: $ D_ ext(t_ ext)= a_ extfracint_<>>^inftyfrac< exta> + Omega_,a + Omega_,a^2 + Omega_,a^4>>. $ For light emitted today, $t_ ext=t_0$, this has a special significance: if a source closer to us than $D_ ext(t_0)$ emits photons today, then we will be able to observe those at some point in the future. In contrast, we will never observe photons emitted today by sources further than $D_ ext(t_0)$.

One final definition: instead of proper distances, we can use co-moving distances. These are distances defined in a co-ordinate system that expands with the universe. In other words, the co-moving distance of a source that moves away from us along with the Hubble flow, remains constant. The relation between co-moving and proper distance is simply $ D_c(t) = frac, $ so that both are the same at the present day $a(t_0)=1$. Thus $ egin D_ ext(t_ ext) &= frac<>(t_ ext)><>>, D_ ext(t_ ext,t_ ext) &= frac<>(t_ ext,t_ ext)><>>, D_ ext(t_ ext) &= frac<>(t_ ext)><>>. end $ In fact, it would have been more convenient to start with co-moving distances instead of proper distances in case you've been wondering where all the above integrals come from, those can be derived from the null geodesic of the FLRW metric: $ 0 = c^2 extt^2 - a^2(t) extell^2, $ such that $ extell = frac<>t> = frac<>a> = frac<>a>, $ and $ extell$ is the infinitesimal co-moving distance.

So, what can we do with all these tedious calculations? Well, we can draw a graph of the evolution of the expanding universe (after inflation). Inspired by a similar plot in the article from Davis & Lineweaver, I made the following diagram:

This graph contains a lot of information. On the horizontal axis, we have the co-moving distance of light sources, in Gigalightyears (bottom) and the corresponding Gigaparsecs (top). The vertical axis shows the age of the universe (left) and the corresponding scale factor $a$ (right). The horizontal thick black line marks the current age of the universe (13.8 billion years). Co-moving sources have a constant co-moving distance, so that their world lines are vertical lines (the black dotted lines correspond with sources at 10, 20, 30, etc Gly). Of course, our own world line is the thick black vertical line, and we are currently situated at the intersection of the horizontal and vertical black line.

The yellow lines are null geodesics, i.e. the paths of photons. The scale of the time axis is such that these photon paths are straight lines at 45° angles. The orange line is our current past light cone. This is the cross-section of the universe that we currently observe: all the photons that we receive now have travelled on this path. The path extends to the orange dashed line, which is our future light cone. The particle horizon, i.e. the edge of our observable universe, is given by the blue line note that this is also a null geodesic. The red line is our event horizon: photons emitted outside the event horizon will never reach us.

The purple dashed curves are distances corresponding with particular redshift values $z(t_ ext)$, in particular $z(t_ ext) = 1, 3, 10, 50, 1000$. Finally, the green curves are lines of constant recession velocity, in particular $v_ ext(t_ ext) = c, 2c, 3c, 4c$. Of course, the curve $v_ ext(t_ ext) = c$ is nothing else than the Hubble distance.

What can we learn from all this? Quite a lot:

  • The current (co-moving) distance of the edge of the observable universe is 46.2 billion ly. Of course, the total universe can be much bigger, and is possibly infinite. The observable universe will keep expanding to a finite maximum co-moving distance at cosmic time $t = infty$, which is 62.9 billion ly. We will never observe any source located beyond that distance.
  • Curves of constant recession velocity expand to a maximum co-moving distance, at $t_ ext = 7.7$ billion years, and then converge again. This time $t_ ext$, indicated by the horizontal black dashed line, is in fact the moment at which the expansion of the universe began to accelerate.
  • Curves of constant redshift also expand first, and converge when $t$ becomes very large. This means that a given source, which moves along a vertical line, will be observed with an infinite redshift when it enters the particle horizon, after which its redshift will decrease to a mimimum value, and finally increase again to infinity at $t = infty$. In other words, every galaxy outside our local cluster will eventually be redshifted to infinity when the universe becomes very old. This is due to the dominance of dark energy at late cosmic times. Photons that we currently observe of sources at co-moving distances of 10, 20, 30 and 40 Gly have redshifts of 0.87, 2.63, 8.20 and 53.22 respectively.
  • The edge of the observable universe is receding from us with a recession velocity of more than 3 times the speed of light. $3.18c$, to be exact. In other words, we can observe sources that are moving away from us faster than the speed of light. Sources at co-moving distances of 10, 20, 30 and 40 Gly are receding from us at 0.69, 1.38, 2.06 and 2.75 times the speed of light, respectively.
  • Sources outside our particle horizon are moving away even faster. There is no a priori limit to the maximum recession velocity: it is proportional to the size of the total universe, which could be infinite.
  • The Hubble distance lies completely inside the event horizon. It will asymptotically approach the event horizon (as well as the curve of constant redshift 1) as $t$ goes to infinity. The current Hubble distance is 14.5 Gly (corresponding with $z=1.48$) , while the current distance to the event horizon is 16.7 Gly ($z=1.87$). Photons emitted today by sources that are located between these two distances will still reach us at some time in the future.
  • Although the difference between the Hubble distance and the event horizon today is rather small, this difference was much larger in the past. Consider for example the photons that we observe today, emitted by a source at a co-moving distance of 30 Gly. It emitted those photons at $t=0.62$ Gy, when the source was moving away from us at $3.5c$. The source continued its path along the vertical dotted line, while the photons moved on our past light cone. At $t=0.83, 1.64, 4.06$ Gy those photons passed regions that were moving away from us at $3c, 2c, c$ respectively. Along the way, those photons accumulated a total redshift of 53.22.

From all the above, it should be clear that the Hubble distance is not a horizon. I should stress again that all these calculations are only valid for the standard ΛCDM-model.

Apologies for the very lengthy post, but I hope it has clarified a few things.


The Origins of the Universe: Inflation

According to the theory of inflation, the early Universe expanded exponentially fast for a fraction of a second after the Big Bang. Cosmologists introduced this idea in 1981 to solve several important problems in cosmology.

One of these problems is the horizon problem. Assume, for a moment, the Universe is not expanding. Now imagine a photon was released very early in the Universe and travelled freely until it hits the North Pole of the Earth. Now imagine another photon was released at the same time, but "opposite" to the first one. It will hit the Earth at the South Pole. Could these two photons exchange any information from the time when they are released? Clearly not, because the time required to send information from one photon to the other would be two times the age of the Universe. The photons are causally disconnected. They are outside of each other's horizon.

These photons could not have communicated with each other unless inflation took place during the very early Universe

However, we observe that photons from opposite directions must have communicated somehow, because the cosmic microwave background radiation has almost exactly the same temperature in all directions over the sky.

This problem can be solved by the idea that the Universe expanded exponentially for a short time period after the Big Bang. Before this period of inflation, the entire Universe could have been in causal contact and equilibrate to a common temperature. Widely separated regions today were actually very close together in the early Universe, explaining why photons from these regions have (almost exactly) the same temperature.

A simple model for the expansion of the Universe is to consider the inflation of the balloon. A person at any point on the balloon might consider themselves to be at the centre of the expansion, as all neighbouring points are getting further away.

As the balloon inflates, the distances between objects on the surface of the balloon increases

During inflation, the Universe expanded by a factor of about e 60 =10 26 . This number is a one followed by 26 zeros. It transcends normal political/economic discussions of inflation.

Quantum fluctuations

Let's suppose that before inflating the balloon, I write a message on the surface of the balloon which is so tiny that you cannot read it. Inflating the balloon will make the message readable for you. This means that inflation acts as a microscope, which magnifies what was written on the initial balloon.

In a similar manner we are able to observe quantum fluctuations that were created at the beginning of inflation. The expansion of the Universe during the inflationary epoch serves as a huge microscope that magnifies quantum fluctuations, corresponding to a scale less than 10 -28 cm, to cosmological distances. This leaves imprints in the cosmic microwave background radiation (hotter and colder regions) and in the distribution of galaxies.

Inflation works as a cosmic microscope to see the quantum fluctuations in the very early Universe

Using classical physics, the evolution of the inflationary Universe is homogeneous - each spatial point evolves exactly the same way. However, quantum physics introduces some uncertainty in the initial conditions for the different spatial points.

These variations act as seeds for structure formation. After the inflationary period, when fluctuations are amplified, the density of matter will vary slightly from place to place in the Universe. Gravity will cause the more dense regions to start contracting, leading to the formation of galaxies.

Probing the early Universe

The figure below shows how the image of quantum noise may appear imprinted on the cosmic microwave background. Red and blue denote hot and cold variations of the temperature, measured by the WMAP satellite over seven years. Comparing the statistics of the measured data with our theoretical calculations shows very good agreement.


Voir la vidéo: Inflation: causes et conséquences vidéo notionnelle (Décembre 2022).