Nguồn gốc vũ trụ học

Lý thuyết Big Bang, nói rằng vũ trụ ban đầu mở rộng từ mật độ cao hoặc vô hạn, được các nhà vật lý chấp nhận rộng rãi.

Nguồn gốc vũ trụ học là bất kỳ mô hình nào liên quan đến nguồn gốc của hệ vũ trụ hoặc vũ trụ. Phát triển một mô hình lý thuyết hoàn chỉnh có ý nghĩa trong cả triết học về khoa học và nhận thức luận.

Từ nguyên

Từ xuất phát từ tiếng Hy-lạp κοσμογονία (từ "κόσμος vũ trụ, thế giới") và thư mục gốc của γί (γ) νομαι / γέγονα ("đi vào một trạng thái mới trở thành"). Trong thiên văn học, nguồn gốc vũ trụ học đề cập đến nghiên cứu về nguồn gốc của các vật thể hoặc hệ vật lý thiên văn cụ thể và thường được sử dụng nhất để chỉ nguồn gốc của Vũ trụ, Hệ Mặt trời hay hệ Mặt trăng Trái đất.

Tổng quan

Lý thuyết Big Bang là mô hình vũ trụ thịnh hành của sự phát triển ban đầu của vũ trụ. Quan điểm phổ biến nhất là vũ trụ bắt nguồn từ một điểm kỳ dị hấp dẫn, nó mở rộng cực kỳ nhanh chóng từ trạng thái nóng và dày đặc của nó.

Chiếu một đa tạp Yau Calabi từ một lý thuyết dây. Trong vật lý lượng tử, vẫn còn những lý thuyết hợp lý, khác nhau về sự kết hợp giữa "vật chất", không gian hoặc thời gian xuất hiện cùng với điểm kỳ dị (và do đó là vũ trụ này). Sự bất đồng chính giữa các lý thuyết là liệu thời gian có tồn tại "trước" sự xuất hiện của vũ trụ của chúng ta hay không.

Nhà vũ trụ học và nhà truyền thông khoa học Sean M. Carroll giải thích hai loại giải thích cạnh tranh về nguồn gốc của điểm kỳ dị đó là sự bất đồng chính giữa các nhà khoa học nghiên cứu vũ trụ và tập trung vào câu hỏi liệu thời gian có tồn tại "trước" sự xuất hiện của vũ trụ của chúng ta hay không. Quan điểm vũ trụ coi thời gian là cơ bản và thậm chí là vĩnh cửu: Vũ trụ có thể chứa đựng sự kỳ dị bởi vì vũ trụ tiến hóa hoặc thay đổi từ trạng thái trước (trạng thái trước là "không gian trống", hoặc có thể là trạng thái không thể gọi là "không gian" ở tất cả). Quan điểm khác, được tổ chức bởi những người đề xướng như Stephen Hawking, nói rằng không có thay đổi theo thời gian bởi vì "thời gian" tự nó xuất hiện cùng với vũ trụ này (nói cách khác, không thể có "trước" vũ trụ). Do đó, vẫn chưa rõ sự kết hợp giữa "trước", không gian hay thời gian nổi lên với sự kỳ dị và vũ trụ này.

Một vấn đề trong nguồn gốc vũ trụ là hiện tại không có mô hình lý thuyết nào giải thích những thời điểm sớm nhất của sự tồn tại của vũ trụ (trong thời gian Planck) vì thiếu một lý thuyết có thể kiểm chứng về lực hấp dẫn lượng tử. Các nhà nghiên cứu về lý thuyết dây và các phần mở rộng của nó (ví dụ, lý thuyết M) và vũ trụ học lượng tử vòng, tuy nhiên, đã đề xuất các giải pháp thuộc loại vừa thảo luận.

So sánh với vũ trụ học

Nguồn gốc vũ trụ học là nghiên cứu về cấu trúc và những thay đổi trong vũ trụ hiện tại, trong khi lĩnh vực khoa học của vũ trụ liên quan đến nguồn gốc của vũ trụ. Các quan sát về vũ trụ hiện tại của chúng ta có thể không chỉ cho phép dự đoán được đưa ra về tương lai, mà chúng còn cung cấp manh mối cho các sự kiện xảy ra từ lâu khi... vũ trụ bắt đầu. Vì vậy, công việc của các nhà vũ trụ học và vũ trụ học chồng chéo...

National Aeronautics and Space Administration (NASA)

Nguồn gốc vũ trụ học có thể được phân biệt với vũ trụ học, nghiên cứu vũ trụ rộng lớn và trong suốt quá trình tồn tại của nó, và về mặt kỹ thuật không truy vấn trực tiếp vào nguồn gốc của nó. Có một sự mơ hồ giữa hai bộ môn này. Chẳng hạn, lập luận vũ trụ từ thần học liên quan đến sự tồn tại của Thiên Chúa về mặt kỹ thuật là một sự hấp dẫn đối với các ý tưởng vũ trụ hơn là vũ trụ học. Trong thực tế, có một sự phân biệt khoa học giữa các ý tưởng về vũ trụ và vũ trụ. Vũ trụ học vật lý là khoa học cố gắng giải thích tất cả các quan sát liên quan đến sự phát triển và đặc điểm của vũ trụ nói chung. Các câu hỏi liên quan đến lý do tại sao vũ trụ diễn tiến theo cách như vậy đã được các nhà vật lý và vũ trụ học mô tả là phi khoa học (nghĩa là siêu hình học), mặc dù các suy đoán được đưa ra từ nhiều quan điểm bao gồm ngoại suy các lý thuyết khoa học cho các chế độ chưa được kiểm chứng độ dài Planck), và các ý tưởng triết học hoặc tôn giáo.

Viễn cảnh lý thuyết

Các nhà vũ trụ chỉ có những lý thuyết dự kiến cho giai đoạn đầu của vũ trụ và sự khởi đầu của nó. Tính đến năm 2011, không có thí nghiệm máy gia tốc nào thăm dò năng lượng đủ lớn để cung cấp bất kỳ cái nhìn sâu sắc thực nghiệm nào về hành vi của vật chất ở các mức năng lượng chiếm ưu thế ngay sau Vụ nổ lớn Big Bang.

Các kịch bản lý thuyết được đề xuất khác nhau hoàn toàn, và bao gồm lý thuyết dây và lý thuyết M, trạng thái ban đầu của Hartleifer Hawking, khung cảnh lý thuyết dây, giãn nở mạnh mẽ, Vụ nổ lớn và vũ trụ Ekpyrotic. Một số mô hình này tương thích lẫn nhau, trong khi những mô hình khác thì không.

Xem thêm

• Thần thoại sáng thế
• Vật lý kỹ thuật số
• Đa vũ trụ
• Thuyết vạn vật
• Số phận sau cùng của vũ trụ