Līdzsvara stāvokļa teorija bija 20. gadsimtā ierosināta teorija kosmoloģija izskaidrot pierādījumus tam, ka Visums paplašinājās, taču joprojām saglabā galveno ideju, ka Visums vienmēr izskatās vienāds, tāpēc praksē nemainās un tam nav sākuma un beigu. Šī ideja ir lielā mērā diskreditēta, pateicoties astronomiskiem pierādījumiem, kas liek domāt, ka Visums laika gaitā mainās.
Līdzsvara stāvokļa teorijas pamatojums un attīstība
Kad Einšteins izveidoja savu vispārējās relativitātes teorija, agrīnā analīze parādīja, ka tas rada Visumu, kas ir nestabils (paplašinās vai sarūk), nevis statisko Visumu, kas vienmēr tika pieņemts. Einšteins arī turēja šo pieņēmumu par statisko Visumu, tāpēc viņš ieviesa terminu savos vispārējās relativitātes lauka vienādojumos, ko sauca par kosmoloģiskā konstante. Tas kalpoja mērķa noturēt Visumu statiskā stāvoklī. Tomēr, kad Edvīns Habls atklāja pierādījumus tam, ka tālu galaktikas faktiski virzās prom no Zemes visos virzienos, zinātnieki (ieskaitot Einšteinu) saprata, ka Visums nešķiet statisks un termins bija noņemts.
Stabila stāvokļa teoriju pirmo reizi ierosināja sers Džeimss Džeins 1920. gados, bet tas patiešām guva stimulu 1948. gadā, kad to pārveidoja Freds Hoils, Tomass Zelts, un Hermans Bondi. Ir apšaubāms stāsts, ka viņi nāca klajā ar teoriju pēc filmas "Nakts mirušie" noskatīšanās, kas beidzas tieši tā, kā tā sākās.
Hoyle īpaši kļuva par galveno teorijas atbalstītāju, it īpaši pretstatā lielā sprādziena teorija. Faktiski britu radioraidījumā Hoyle nedaudz nicinoši izgudroja terminu “liels sprādziens”, lai izskaidrotu pretējo teoriju.
Savā grāmatā "Parallel Worlds", fiziķis Michio Kaku sniedz vienu saprātīgu attaisnojumu Hoyle veltījumam pastāvīga stāvokļa modelim un iebildumiem pret lielā sprādziena modeli:
Viens [lielā sprādziena] teorijas defekts bija tāds, ka Habls, ņemot vērā kļūdas no tālām galaktikām, mērot gaismu, bija nepareizi aprēķinājis Visuma vecumu 1,8 miljardus gadu. Ģeologi apgalvoja, ka Zeme un Saules sistēma, iespējams, bija vairākus miljardus gadu veca. Kā Visums varēja būt jaunāks par tā planētām?
Viņu grāmatā "Endless Universe: Beyond the Big Bang" kosmologi Pols Dž. Šteinhards un Neils Turoks ir mazliet mazāk simpātiski Hoilas nostājai un motivācijai:
Jo īpaši Hoyle uzskatīja, ka lielais sprādziens ir pretīgs, jo viņš bija dedzīgi antireliģiozs un, viņaprāt, kosmoloģiskā aina bija satriecoši tuva Bībeles pārskatam. Lai izvairītos no sprādziena, viņš un viņa līdzstrādnieki bija gatavi apsvērt domu, ka matērija un radiācija ir tiek nepārtraukti izveidoti visā Visumā tieši tādā veidā, lai blīvums un temperatūra būtu nemainīga kā Visums paplašinās. Šis līdzsvara stāvokļa attēls bija pēdējais stends nemainīgā Visuma koncepcijas aizstāvjiem, uzsākot trīs gadu desmitu kauju ar lielā sprādziena modeļa atbalstītājiem.
Kā norāda šie citāti, līdzsvara stāvokļa teorijas galvenais mērķis bija izskaidrot Visuma paplašināšanos, nesakot, ka Visums kopumā dažādos laika posmos tas izskatās savādāk. Ja Visums kādā konkrētā brīdī izskatās principā tāds pats, nav nepieciešams uzskatīt sākumu vai beigas. To parasti sauc par perfektu kosmoloģisko principu. Galvenais veids, kā Hoyle (un citi) spēja saglabāt šo principu, bija situācijas ierosināšana, kamēr Visums paplašinājās, tika izveidotas jaunas daļiņas. Atkal, kā iepazīstināja Kaku:
Šajā modelī visuma daļas faktiski paplašinājās, taču no matērijas nemitīgi tika radīta jauna matērija, lai Visuma blīvums paliktu tāds pats... Hoilai šķita neloģiski, ka no nekurienes varētu parādīties ugunīga kataklizma, lai sūtītu galaktikas, kas sāp visos virzienos; viņš deva priekšroku vienmērīgai masas veidošanai no nekā. Citiem vārdiem sakot, Visums bija mūžīgs. Tam nebija ne gala, ne sākuma. Tā vienkārši bija.
Pastāvīgā stāvokļa teorijas atspēkošana
Pierādījumi pret līdzsvara stāvokļa teoriju pieauga, kad tika atklāti jauni astronomiski pierādījumi. Piemēram, noteiktas tālu galaktiku iezīmes (piemēram, kvazāri un radio galaktikas) tuvākās galaktikās nebija redzamas. Tam ir jēga lielā sprādziena teorijā, kur attālās galaktikas patiesībā pārstāv "jaunākas" galaktikas un tuvākas galaktikas ir vecākas, bet līdzsvara stāvokļa teorijai nav īsta paņēmiena, kā ņemt vērā šo atšķirību. Faktiski tieši šī atšķirība ir tāda, no kuras teorija tika izstrādāta, lai izvairītos no tās.
Tomēr līdzsvara stāvokļa kosmoloģijas pēdējais "nagla zārkā" nāca no kosmoloģiskā stāvokļa atklāšanas mikroviļņu fona starojums, kas tika prognozēts kā daļa no lielā sprādziena teorijas, bet absolūti nebija iemesla pastāvēt līdzsvara stāvokļa teorijā.
1972. gadā Stīvens Veinbergs sacīja par pierādījumiem, kas pretojas līdzsvara stāvokļa kosmoloģijai:
Savā ziņā domstarpības ir kredīts modelim; vienatnē starp visām kosmoloģijām pastāvīgā stāvokļa modelis sniedz tik noteiktas prognozes, ka to var atspēkot pat ar mūsu rīcībā esošajiem ierobežotajiem novērošanas pierādījumiem.
Kvazi-līdzsvara stāvokļa teorija
Joprojām ir daži zinātnieki, kuri izpēta līdzsvara stāvokļa teoriju kā gandrīz līdzsvara stāvokļa teorija. Tas nav plaši atzīts zinātnieku vidū, un par to ir izteikta daudz kritika, kas nav pietiekami pievērsta.
Avoti
"Zelts, Tomass." Pilnīga zinātniskās biogrāfijas vārdnīca, Kārļa Sribnera dēli, Encyclopedia.com, 2008.
Kaku, Michio. "Paralēlas pasaules: ceļojums caur radīšanu, augstākas dimensijas un kosmosa nākotne." 1. izdevums, Doubleday, 2004. gada 28. decembrī.
Keims, Brendons. "Fiziķis Neils Turoks: Lielais sprādziens nebija sākums." Vadu, 2008. gada 19. februāris.
"Pols Dž. Steinhardts. "Prinstonas universitātes Fizikas nodaļa, 2019. gads, Prinstona, Ņūdžersija.
"Stacionārā stāvokļa teorija." Jaunā pasaules enciklopēdija, 2015. gada 21. oktobris.
Šteinhards, Pols Dž. "Bezgalīgs Visums: aiz lielā sprādziena." Neils Turoks, piektā vai jaunāka izdevuma izdevums, Doubleday, 2007. gada 29. maijs.
Dok. "Freds Hoils." Slaveni zinātnieki, 2019. gads.