Warum behaupten manche Leute, dass der Urknall nie stattgefunden hat?

In den sozialen Netzwerken geht eine Nachricht viral, in der behauptet wird, dass zwei Physiker einen Weg gefunden haben, die Singularität des Urknalls zu beseitigen , oder in Laiensprache (wie in vielen sensationslüsternen Nachrichtenartikeln behauptet): Der Urknall hat überhaupt nie stattgefunden.

Die Arbeit wurde veröffentlicht in Phys. Lette. B, und es scheint mir, dass die Grundidee des Papiers darin besteht, dass es die Raychaudhuri-Gleichung nimmt und die Geodäten durch Bohmsche Trajektorien (aus Bohms Quantenanalog der Hamilton-Jacobi-Gleichung) ersetzt.

Ich habe keine Erfahrung auf diesem Gebiet, aber nach dem Wenigen, das ich verstanden habe (und wie von einem Freund von mir erklärt, der sich sehr gut irren kann), würden wir erhalten, wenn wir ein paar Substitutionen an dieser Quanten-Raychaudhuri-Gleichung vornehmen die Friedmann-Gleichungen mit einigen zusätzlichen Termen, von denen einer wie eine kosmologische Konstante aussieht und ein anderer die Urknall-Singularität eliminiert.

Nun meine Frage: Wie legitim sind die Behauptungen der Autoren dieses Papiers? Und wenn es einen Vorteil hat, beseitigt es wirklich die Urknall-Singularität?

Bildhöflichkeit: Wikimedia Commons

@lemon: Wenn es Ihnen nichts ausmacht, darf ich das Follow-up (Ihre Anfrage) mit meiner Frage als Nachtrag hinzufügen?
Eigentlich denke ich, dass der CMB(R) sehr gut vorhanden sein könnte, selbst wenn die Urknall-Singularität entfernt wird.
Für diejenigen, die bereit sind, die Chat-Protokolle durchzulesen, habe ich dieselbe Frage am Montag im Chat gestellt. Das Gefühl im Chat ist, dass das Papier nicht sehr zuverlässig ist.
@KyleKanos: Tausend Dank für den Link. Ich habe gestern seinen Blog überprüft und keinen Beitrag darüber gefunden, deshalb dachte ich, vielleicht sollte ich die Frage hier stellen. Ich schätze, ich sollte jetzt seinen Blogbeitrag lesen! :)
Ich wünschte, ich könnte eine bessere Bewertung dieses Papiers anbieten. Abgesehen davon, dass sie Annahmen verwendet haben, die sie nicht verteidigten, und mehr mit der Hand winkten, als ich im Allgemeinen akzeptieren möchte, kann ich nicht mehr Einblick bieten. Die Sache ist die, dass wenn das, was sie getan haben, richtig ist, dann könnten ihre Interpretationen richtig sein. Aber ich sehe keinen Grund zu glauben, dass das, was sie getan haben, richtig ist, außer weil sie sagen, dass es gültig ist, und sie behaupten, dass zuvor unterschiedliche, aber ähnliche Ansätze für leicht unterschiedliche Probleme verwendet wurden.
@Jim hat das Chat-Transkript effektiv nur für diejenigen zusammengefasst, die es nicht durchgegangen und gelesen haben. Seine Version ist viel kompakter!
@tpg2114 Ja, ich habe das Chat-Transkript gesehen, nachdem ich diese Frage gestellt habe (und einige Privilegien erhalten habe). Mir war nicht bewusst, dass Sie dieselbe Frage im Chat gestellt haben, und ich hatte auch nicht das Privileg (oder genügend Credits), das Chatprotokoll anzuzeigen.
Bitte beachten Sie, dass das Papier in PRL veröffentlicht und einem Peer-Review unterzogen wurde und seit April 2014 in Arbeit ist. Peer-Review sollte sicherstellen, dass die Mathematik und Annahmen in Ordnung sind
@annav Peer Review würde sicherstellen, dass die vorgestellten Berechnungen und Annahmen in Ordnung sind. Aber diese Arbeit ist stark abhängig von Mathematik und Annahmen, die nicht explizit präsentiert wurden. Ich verstehe auch, dass es von PRD abgelehnt wurde, was auch immer das wert ist
@Jim ja, es ist in PLB, nicht in PRL sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269314009381
Ich kann mir nicht vorstellen, was ihre Vorstellung von der Funktionsweise des Universums ist, wenn sie den Urknall leugnen.

Antworten (3)

Ich bin kein Quantenkosmologe, aber ich bin ein Kosmologe des frühen Universums, also kann ich Ihnen meine Meinung sagen, nachdem ich diesen Artikel gelesen habe.

Der Artikel behauptet, dass Bohmsche Trajektorien ein gültiger Ersatz für Geodäten sind. Dies wurde ganz am Anfang des Artikels behauptet, und es wird nicht viel zur Verteidigung dieser Annahme angeboten. Das soll nicht heißen, dass es eine ungültige Annahme ist, es ist nur, dass Hände geschwenkt wurden und sie sagten: „Geodäten sind nicht die Trajektorien, nach denen Sie suchen. Sie können Bohmsche Trajektorien verwenden. Bewegen Sie sich weiter.“

Als nächstes verweisen sie uns auf ein paar weitere Artikel, in denen leicht unterschiedliche Probleme mit ähnlichen, aber leicht unterschiedlichen Methoden angegangen wurden, und sie sagen (kein tatsächliches Zitat): "Ein ähnliches Ergebnis wie diese Arbeiten verwenden und willkürliche, aber nicht illegale Ersetzungen vornehmen, wir stellen die Friedman-Gleichungen mit Korrekturen höherer Ordnung wieder her" Das ist alles schön und gut, aber haben Sie tatsächlich die Arbeit gemacht oder haben Sie das Ergebnis aus ähnlichen, aber unterschiedlichen Problemen gezogen? Und die Ersetzungen, die Sie vorgenommen haben, machen keinen Sinn.

Von hier aus sind die Interpretationen, die sie anbieten, ziemlich offensichtlich. Die Verwendung von Bohmschen Trajektorien hat es erforderlich gemacht, dass es keine anfängliche Singularität gibt. Sie finden auch die richtige Größe für eine kosmologische Konstante in einer der Korrekturen, weil sie sich ihr nähern. Es gibt einen komplizierten Begriff, der unspezifizierte reellwertige Funktionen beinhaltet, und sie ersetzen diese durch Dinge, die der Gravitonmasse entsprechen, von der erwartet wird, dass sie den aktuellen Wert der kosmologischen Konstante ergibt . Dann finden sie jedoch einige ausgefallene Beinarbeit und "bequemere" Substitutionen, mit denen der Begriff zu einer kosmologischen Konstante führen würde, mit der er verwandt ist c 2 / H 0 2 , was die richtige Größenordnung ergibt.

Sie zeigen auch, dass mit den Bohmschen Trajektorien das Alter des Universums gegen unendlich tendiert. Was mich hier verwirrt hat, ist, dass sie die Standardmethode zur Berechnung des Alters des Universums verwendet haben; die Methode, die für die Verwendung mit dem Urknallmodell entwickelt wurde. Im Wesentlichen versuchen sie, die Zeit seit der Singularität zu finden, aber sie haben die Singularität automatisch entfernt, indem sie Bohmsche Trajektorien verwenden. Es ist also offensichtlich, dass sie die Unendlichkeit finden sollten.

Nichtsdestotrotz ist die gesamte Wissenschaft, die in der Abhandlung präsentiert wird, gültig. Das Problem ist, dass es sich so stark auf wissenschaftliche Erkenntnisse stützt, die in der Abhandlung nicht dargestellt werden. Wenn das, was sie getan haben, richtig ist, dann sind auch die Interpretationen richtig. Es gibt jedoch insgesamt zu viele Handbewegungen und unintuitive Annahmen, als dass ich es ohne weiteres Studium akzeptieren könnte. Und wie bereits gesagt, scheint vieles davon auf ähnlichen, aber unterschiedlichen Ansätzen zu beruhen, die von anderen Physikern verwendet wurden, um ähnliche, aber unterschiedliche Probleme anzugehen.

Das ist wahrscheinlich der Grund, warum die Medien damit verrückt werden konnten. Es gibt in diesem Papier nicht genug, um zu sagen, dass es falsch ist, oder es explizit zu diskreditieren. Es reicht auch nicht aus, es zu akzeptieren oder es zu benutzen, um andere Theorien zu diskreditieren. Die Medien sehen, dass sie die Möglichkeit haben, Recht zu haben, und dass sie Interpretationen haben, die keinen Urknall beinhalten, und sie wimmelten davon. Aber dieses Papier sagt nicht, dass es keinen Urknall gab; es sagt, dass der Urknall nicht notwendig war. Bestenfalls macht dieses Papier die Möglichkeit, dass es keinen Urknall gibt, genauso wahrscheinlich wie einen Urknall.

Aber ich möchte nicht zu pessimistisch klingen. Mein Standpunkt bleibt, dass, wenn die von ihnen getroffenen Annahmen richtig sind und wenn die Arbeit, die sie außerhalb ihrer Schriften geleistet haben, korrekt ist, die von ihnen präsentierten Interpretationen ebenfalls korrekt sein könnten .

+1, also scheinen sie einen viel nützlicheren Job gemacht zu haben, wenn sie sich nur darauf konzentriert hätten, ihren Punkt „Bohmsche Trajektorien sind bessere Geodäten im frühen Universum“ besser zu argumentieren, anstatt anzunehmen, dass alle damit einverstanden wären
Oder besser gesagt, das Papier hätte mit der Aussage beginnen sollen: " If we can replace goedesics with bohmian trajectories....". Es ist völlig richtig, auf der Grundlage von Annahmen zu arbeiten (dies wird in der Mathematik häufig gemacht), vorausgesetzt, man erkennt an, dass die Annahme noch bewiesen werden muss. (Deshalb sind Mathematiker aufgeregt, wenn eine alte Vermutung bewiesen ist – weil viel Arbeit auf der Grundlage von Annahmen geleistet wurde, dass diese Vermutungen wahr sind)
Können Sie erklären, was da war, wenn es keine Singularität gab? Gab es eine Inflation, oder wird die auch unnötig? Wenn es Inflation gab, ist das nicht effektiv immer noch "Urknall" für alle praktischen Zwecke?
@hyde Das ist die Sache - sie berechnen das Alter des Universums als unendlich. Wir können nicht „erklären, was da war“, denn mit „dort“ beziehst du dich auf „am Anfang des Universums“, und nach dieser Interpretation gab es keinen Anfang. Es impliziert im Wesentlichen, dass die Steady-State-Theorie richtig gewesen sein könnte und dass das Universum einfach immer hier war.
Natürlich gab es solche Handbewegungen vor langer Zeit in einem weit, weit entfernten Proto-Universum.
Ich höre dich @slebetman. Nun wollen wir hoffen, dass die Mehrheit der Leute, die Arbeiten über Physik schreiben, dies eines Tages auch tun.
@anaximander Das Steady-State-Universum und das Big-Bounce-Universum sind nicht dasselbe. Ein Steady-State-Universum hat keine Inflation oder signifikante Veränderung jeglicher Art. Dieses Papier schlägt ein Universum mit großem Aufprall vor, in dem es so etwas wie Inflation gibt, dem jedoch ein kollabierendes Universum vorausging, keine Krümmungssingularität
@JimdalftheGrey So ist es - ich hatte nur die Zusammenfassung und Zusammenfassungen in anderen Artikeln, als ich diesen Kommentar hinzufügte.
@anaximander Mit "was war da" meinte ich, wie war es für diese unendliche Zeit? Immer höhere Energiedichte je weiter man zurückgeht? Oder stationärer Zustand mit Zustandsübergang bei Inflation? An welchem ​​Punkt weicht das neue Modell in der Zeit zurück vom Mainstream Big Bang ab? Usw.
Ich kam so weit wie "Bohmsche Trajektorien sind gültig" und hatte das Gefühl, ich könnte den Rest der Diskussion getrost ignorieren, weil das Papier wahrscheinlich Müll ist. Ich fürchte, das bedeutet, dass ich ein schlechter Mensch bin.
Ist es überhaupt möglich, dass das Universum ein unendliches Alter hat? Würde es nicht irgendwann aufgrund der Schwerkraft aufhören, sich auszudehnen? oder ein langweiliges thermisches Gleichgewicht erreichen? oder ein riesiges Schwarzes Loch werden?
@ user2813274 Ja. Manchmal. Nicht gewöhnlich. Und nein. Es ist möglich , dass das Universum unendlich alt ist. In diesem Modell dehnt es sich aus, zieht sich dann zusammen und dehnt sich aus ... aber nicht alle Modelle brauchen es, um die Expansion zu stoppen (z. B. das am meisten akzeptierte Modell). Ein langweiliges thermisches Gleichgewicht ist eine mögliche , aber unwahrscheinliche Endlösung. Es wird kein riesiges Schwarzes Loch werden
Bohmsche Trajektorien sind Geodäten innerhalb der Bohmschen Mechanik ...
@ Marcel Aber das bedeutet nicht, dass in diesem Fall böhmische Mechanik verwendet werden kann. Ich verstehe, dass, wenn Sie Standard-GR mit Böhmischer Mechanik modifizieren, die Böhmischen Trajektorien Geodäten sind, aber sie hatten nicht gezeigt, dass die Böhmische Mechanik in diesem Regime angemessen und gültig ist, und daher haben sie nicht gezeigt, dass Standard-Geodäten durch ersetzt werden können Böhmische Bahnen
@ACuriousJim: Sie modifizieren GR nicht mit bohmischer Mechanik. Sie verwenden die Bohmsche Mechanik, die eine spezielle relativistische Theorie ist , die Quantenphänomene reproduziert, und wenden dann GR darauf an, erweitern sie zB auf gekrümmte Mannigfaltigkeiten, genau wie man es in der üblichen speziellen Relativitätstheorie + Elektrodynamik tut. Das ist dann in der Tat eine allgemeine Theorie der Quantengravitation.
@Marcel Und das ist etwas, was das Papier nicht zeigt, dass es eine gültige Erweiterung ist, um böhmische Mechanik auf gekrümmte Verteiler zu bringen. Wenn es sich um eine Modifikation handelt, wenn Geodäten unter GR normalerweise konvergieren können, aber nicht mit der Böhmischen Erweiterung, dann handelt es sich tatsächlich um eine Modifikation des Standard-GR. Zu behaupten, dies sei eine allgemeine Theorie der Quantengravitation, ist eine gewagte Behauptung.
Angesichts des erheblichen Interesses und der Arbeit, die in die Entwicklung von QG investiert wurde, wäre die Behauptung, dass die allgemeine Theorie davon so etwas wäre, sehr umstritten. Es würde viel Ausarbeitung und Validierung erfordern. Nichts davon ist in dem kurzen Brief enthalten, der geschrieben wurde. Im Wesentlichen beruht der Großteil des Papiers auf der Annahme, dass Böhmisch + GR = QG. Das muss definitiv noch rigoroser gezeigt werden, bevor diesem Papier der signifikante Fokus gegeben werden kann, den es verlangt.
Ohne eine gründlichere Arbeit, die zeigt, dass die Böhmische Mechanik gültig verwendet werden kann, um die allgemeine Theorie der QG zu erstellen, bleibt meine Einschätzung gültig. Beachten Sie, dass ich nie gesagt habe, dass es falsch ist, nur dass die Annahmen, auf denen man sich stützt, nicht etwas sind, das Sie als selbstverständlich ansehen können, und dass das Papier vorsichtig angegangen werden muss, ohne sie besser zu untermauern.

Während diese Arbeit sicherlich einen interessanten Punkt untersucht, denke ich, dass das einfache Ersetzen von Geodäten in GR durch ähnlich aussehende Quantentrajektorien die Probleme hier nicht löst. Es überrascht mich nicht, die Friedmann-Gleichungen unter der Annahme von Homogenität und Isotropie im großen Maßstab zu finden.

Es gibt eine Reihe von Leuten, die an sogenannten Big-Bounce-Kosmologien arbeiten . In diesen Modellen gibt es keine Urknall-Singularität - Flugbahnen von Partikeln können durch einen sehr dichten Zustand des Universums verfolgt werden, der nur singulär erscheint, wenn Sie nicht genau genug hinschauen (als wäre die Spitze einer Nadel nicht wirklich ein "Punkt"). aber wenn Sie genau hinsehen, ist jede Nadelspitze rund).

Das Problem ist dann, ob Sie an den Mechanismus glauben, durch den Sie den großen Aufschwung erzeugen. Um einen Sprung zu haben, müssen Sie ein konvergierendes Universum plötzlich expandieren lassen. Dies ist ein sehr seltsames Verhalten für den Hubble-Parameter um den Sprung herum. Innerhalb von GR wirft dies viele Probleme auf, da Sie eine von mehreren Konsistenzbedingungen verletzen müssen.

Auch wenn man den Sprung selbst innerhalb einer aktuellen Theorie konstruieren kann, ist es schwer zu glauben, dass unbekannte Quantengravitationseffekte in dieser turbulenten und dichten Phase der kosmischen Evolution keine Rolle spielen sollten.

Meiner Meinung nach gibt es bei Big Bounces sicherlich eine Reihe interessanter Aspekte, aber ich persönlich denke, dass dies von der Quantengravitation abhängt, die wir noch nicht verstehen oder gar nicht kennen.

Entscheidender Punkt hier: "Ich denke, das einfache Ersetzen von Geodäten in GR durch ähnlich aussehende Quantentrajektorien löst die Probleme hier nicht." Das Papier tut fast nichts, um diesen Schritt zu rechtfertigen, sie winken nur mit den Händen und sagen, dass die Bohmsche Mechanik nicht falsch ist, und schließen irgendwie daraus, dass das Ersetzen von GR-Geodäken durch Bohmsche Trajektorien gültige Quantenkorrekturen für GR erzeugt.
würden nicht verschiedene thermodynamische Gesetze ein unendliches „Big Bounce“-Universum verbieten?
@easymoden00b nicht unbedingt. Einige Frameworks eines Big-Bounce-Modells können leicht zeigen, dass die Erzeugung neuer möglicher Zustände, die den Maximalwert der Entropie erhöhen, im Durchschnitt die Zunahme der Entropie im Laufe der Zeit übertrifft, was bedeutet, dass diese Universen auf unbestimmte Zeit existieren könnten
@JimdalftheGrey, richtig. Das ist gleichbedeutend mit einem Physiker, der ein Perpetuum mobile auf der Grundlage eines Rahmens baut, den er einfach aus dem Nichts erschaffen hat.
@easymoden00b .... Nicht wirklich. Das Überholen der Entropiezunahme durch die Erzeugung neuer Zustände durch Schwerkraft und Expansion ist einer der Gründe, warum viele glauben, dass das Universum nicht in einem Hitzetod enden wird. Dies ist eine gültige Kosmologie, während eine PMD die lokale Energieerhaltung verletzt und ungültig ist
@JimdalftheGrey, wenn unser Universum unendlich alt wäre, hätten wir bereits unendlich viele Iterationen durchlaufen und dieses Gespräch hätte bereits unendlich oft stattgefunden (aufgrund von Einschränkungen der Gesamtkonfiguration der Materie in unserem (endlichen) Universum). Eine solche Kosmologie müsste wahnsinnig fein abgestimmt werden, um nicht (vor unendlich langer Zeit) einen Gleichgewichtszustand zu erreichen.
@easymoden00b ja, das ist eines der Probleme mit unendlich langlebigen Universen.
Es scheint, als könnte dieses Problem durch unendliche Teilbarkeit verschwinden: Wir sehen viel Teilung direkt vor unseren Augen, aber ab einem bestimmten Punkt würde die erforderliche Energie (bei Masse-Energie-Äquivalenz) eine Intensität erreichen, die einen Gravitationskollaps verursacht, was meiner Meinung nach der Fall ist im Grunde der Grund, warum die plausibleren hüpfenden Kosmologien (wie Nikodem J. Poplawskis torsionsbasiertes Modell, beschrieben in den vielen Artikeln, die er zwischen 2010 und 2020 auf Arxiv vorgedruckt hat) in kausal getrennten Regionen angesiedelt sind (wie den daraus resultierenden Schwarzen Löchern). durch Sternenkollaps).

Es gibt im Laufe der Jahre eine Reihe von Modellen für das Universum. Der Urknall, wie Sie ihn in der Abbildung zeigen, ist zum "Standardmodell" für die Entstehung des beobachteten Universums geworden, wie wir es kennen, weil es zu Beobachtungen , dh Daten, passt, die bekannte Theorien und Verhaltensweisen aus Elementarteilchentheorien verwenden.

Dieses Modell hat sich weiterentwickelt, da Daten in unseren Datenbanken hinzugefügt wurden. Als ich in den sechziger Jahren Kosmologie studierte, hatte der Urknall keine Inflation. Die Inflation wurde durch die kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlungsdaten erzwungen , die viel später als meine Studien kamen.

Nun meine Frage: Wie legitim sind die Behauptungen der Autoren dieses Papiers? Und wenn es irgendeinen Wert hat,

Wie viel Einfluss ein neuer Vorschlag auf die Forschung hat, ergibt sich aus der sofortigen Peer-Anerkennung in Zitaten zur Veröffentlichung. Wenn man zu INSPIRE-HEP geht, findet man ein Zitat seit der Veröffentlichung im November 2014, also erobert es die Peers nicht im Sturm. Man kann Physik nicht durch soziale Medien und die Popularität von Fernsehprogrammen betreiben.

Beseitigt es wirklich die Urknall-Singularität?

Nun, ein anderes Modell könnte die Notwendigkeit einer Singularität zur Beschreibung der Daten beseitigen, aber ich glaube nicht, dass dieses Papier die gesamte Inflationsgeschichte und die Fülle von Daten in sein skizzenhaftes Modell einbezieht. Es ist nicht mein Gebiet und wird warten, bis jemand anderes den Inhalt bespricht, aber wir haben ein griechisches Sprichwort: "Wenn Sie von vielen Kirschen hören, tragen Sie einen kleinen Korb."

Damit wird die Frage nicht beantwortet.
Für diejenigen, die denken, dass ich die Frage nicht anspreche, spreche ich die Fragen innerhalb der Frage an, imo, wie die Anführungszeichen zeigen.
Ich denke, die Antwort spricht die Frage an und ist möglicherweise sogar die beste Antwort, da sie daran erinnert, dass Wissenschaft Modell + experimentelle Validierung ist: Sie können immer behaupten, dass das Modell nicht gut ist, um dies zu modellieren (vielleicht gibt es im nächsten ein besseres Modell). Jahrzehnte, wie Newton dann Einstein).