Какво представлява теорията на устойчивото състояние в космологията?

Теория за устойчиво състояние беше теория, предложена през 20-ти век космология да обясни доказателства, че Вселената се разширява, но все пак запазва основната идея, че Вселената винаги изглежда еднакво и следователно е непроменима на практика и няма начало и край. Тази идея до голяма степен е дискредитирана поради астрономически доказателства, които предполагат, че Вселената всъщност се променя с времето.

Кога Айнщайн създаде своето теория на общата относителност, ранният анализ показа, че създава вселена, която е нестабилна (разширяваща се или свиваща се), а не статичната вселена, която винаги се е предполагала. Айнщайн също държеше това предположение за статична вселена, така че той въведе термин в своите уравнения на общото поле на относителността, наречен космологична константа. Това послужи за целта на поддържане на Вселената в статично състояние. Въпреки това, кога Едвин Хъбъл откри доказателства, че далечните галактики всъщност се разширяват от Земята във всички посоки, учени (включително Айнщайн) разбраха, че Вселената не изглежда статична и терминът е такъв отстранени.

Стационарната теория е предложена за първи път от сър Джеймс Джинс през 20-те години, но тя наистина има тласък през 1948 г., когато е преформулирана от Фред Хойл, Томас Голд, и Херман Бонди. Има съмнителна история, че те излязоха с теорията, след като изгледаха филма „Мъртви от нощта“, който завършва точно както започна.

Хойл се превърна в основен привърженик на теорията, особено в противопоставяне на теория за Големия взрив. Всъщност в британско радио предаване Хойл измисли термина „голям взрив“ донякъде насмешливо, за да обясни противоречивата теория.

В книгата си „Паралелни светове“ физик Мичио Каку предоставя едно разумно оправдание за отдадеността на Хойл на устойчивия модел и противопоставянето на модела на големия взрив:

Един дефект в теорията на [големия взрив] беше, че Хъбъл, поради грешки в измерването на светлина от далечни галактики, е изчислил погрешно възрастта на Вселената на 1,8 милиарда години. Геолозите твърдяха, че Земята и Слънчевата система са били вероятно на много милиарди години. Как може Вселената да бъде по-млада от своите планети?

В книгата си „Безкрайна Вселена: Отвъд Големия взрив“, космолозите Пол Дж. Steinhardt и Нийл Турок са малко по-малко съпричастни към позицията и мотивациите на Хойл:

По-специално Хойл намери големия взрив за отвратителен, защото беше яростно антирелигиозен и смяташе, че космологичната картина е обезпокоително близка до библейския разказ. За да избегне взрива, той и неговите сътрудници бяха готови да обмислят идеята, че материята и радиацията са непрекъснато създаван в цялата Вселена по такъв начин, че да поддържа плътността и температурата постоянни като Вселената се разширява. Тази стационарна картина беше последната позиция за привържениците на непроменящата се концепция на Вселената, която поставя началото на три десетилетие битка с привърженици на модела на големия взрив.

Както показват тези цитати, основната цел на стационарната теория беше да обясни разширяването на Вселената, без да се налага да казва това Вселената като цяло изглежда различно в различни моменти от времето. Ако вселената в даден момент от време изглежда основно една и съща, няма нужда да приемаме начало или край. Това обикновено е известно като перфектният космологичен принцип. Основният начин, по който Хойл (и други) успяха да запазят този принцип, беше като предложи ситуация, докато Вселената се разшири, бяха създадени нови частици. Отново, както представи Каку:

В този модел частите на Вселената всъщност се разширяват, но нова материя непрекъснато се създава от нищото, така че плътността на Вселената остава същата... За Хойл изглеждаше нелогично, че огнен катаклизъм може да се появи от нищото, за да изпрати галактики, нахлуващи във всички посоки; той предпочита гладкото създаване на маса от нищото. С други думи, Вселената е била безвремие. Това нямаше нито край, нито начало. Просто беше.

Доказателствата срещу стационарната теория нарастваха с откриването на нови астрономически доказателства. Например, някои характеристики на далечни галактики (като напр квазари и радио галактики) не бяха наблюдавани в по-близки галактики. Това има смисъл в теорията за големия взрив, където далечните галактики всъщност представляват „по-млади“ галактики и по-близките галактики са по-стари, но теорията за устойчиво състояние няма реален начин да се отчете тази разлика. Всъщност именно тази разлика е била предназначена да избегне теорията.

Окончателният "гвоздей в ковчега" на стационарната космология обаче дойде от откриването на космологичната микровълнова фонова радиация, която беше предвидена като част от теорията за големия взрив, но нямаше абсолютно никаква причина да съществува в стационарната теория.

През 1972 г. Стивън Уайнбърг казва за доказателствата, противопоставящи се на устойчивата космология:

В известен смисъл несъгласието е заслуга на модела; Единствено сред всички космологии, стационарният модел прави толкова категорични прогнози, че може да бъде опроверган дори и с ограничените наблюдателни доказателства, с които разполагаме.

Продължават да съществуват учени, които изследват стационарната теория под формата на квазистационарна теория. Той не е широко приет сред учените и бяха отправени много критики към него, които не бяха адресирани адекватно.

"Злато, Тома." Пълен речник на научната биография, синовете на Чарлз Скрибнер, Encyclopedia.com, 2008.

Каку, Мичио. „Паралелни светове: пътуване през сътворението, по-големи измерения и бъдещето на Космоса.“ 1-во издание, Doubleday, 28 декември 2004 г.

Кейм, Брандън. "Физикът Нийл Турок: Големият взрив не беше началото." Кабелен, 19 февруари 2008 г.

„Пол Дж. Steinhardt. "Катедра по физика, Принстънски университет, 2019, Принстън, Ню Джърси.

"Теория за устойчиво състояние." Нова световна енциклопедия, 21 октомври 2015 г.

Щайнхард, Пол Дж. "Безкрайна Вселена: Отвъд Големия взрив." Нийл Турок, пето или по-късно издание, Doubleday, 29 май 2007 г.

Док. "Фред Хойл." Известни учени, 2019г.