A teoria das cordas ea ideia de um Universo em Expansão

Antes de a teoria das cordas, Albert Einstein foi fortemente influenciada pelo conceito de um universo imutável. Sua teoria da relatividade geral previa um universo dinâmico - que mudou substancialmente ao longo do tempo - para que ele introduziu um termo, o chamado constante cosmológica, na teoria para tornar o universo estático e eterno.

Este viria a ser um erro quando, alguns anos mais tarde, o astrônomo Edwin Hubble descobriu que o universo estava se expandindo! Ainda hoje, a consequência da constante cosmológica na relatividade geral tem um enorme impacto sobre a física, fazendo com que os teóricos das cordas de repensar toda a sua abordagem.

As equações da relatividade geral que Einstein desenvolvidos mostraram que o próprio tecido do espaço estava se expandindo ou contraindo. Isso não fazia sentido para Einstein, por isso, em 1917, acrescentou a constante cosmológica para as equações. Este termo representa uma forma de gravidade repulsiva que exatamente equilibrado a força atrativa da gravidade.

Quando Hubble mostrou que o universo foi de fato expandindo, Einstein chamou a introdução da constante cosmológica sua # 147-maior erro # 148- e removido a partir das equações. Este conceito voltaria ao longo dos anos, no entanto. Com a descoberta da energia escura, Einstein # 147 # 148- erro foi encontrado para ser um parâmetro necessário na teoria (embora físicos para mais de um século assume o valor da constante cosmológica foi zero).

Descobrir que a energia ea pressão tem gravidade

No gravidade de Newton, corpos com massa foram atraídos um pelo outro. relatividade de Einstein mostrou que massa e energia foram relacionados. Portanto, massa e energia, tanto exerceu influência gravitacional. Não só isso, mas era possível que o próprio espaço poderia exercer uma pressão que entortado espaço.

Quando Einstein criou seu primeiro modelo baseado na teoria geral da relatividade, ele percebeu que isso implicava um universo em expansão. Na época, ninguém tinha qualquer razão particular para pensar o universo estava se expandindo, e Einstein assumido que esta era uma falha em sua teoria.

Em um espaço de Sitter, a única coisa que existe é a energia do vácuo - a própria constante cosmológica. Mesmo num universo contendo não importa em tudo, isto significa que o espaço vai expandir. Um espaço de Sitter tem um valor positivo para a constante cosmológica, que também pode ser descrito como uma curvatura positiva de espaço-tempo.

Um modelo semelhante com uma constante cosmológica negativa (ou curvatura negativa, em que a expansão está se desacelerando) é chamada de anti-de Sitter espaço.

Em 1922, o físico russo Aleksandr Friedmann virou a mão para resolver as equações da relatividade geral elaborados, mas decidiu fazê-lo no caso mais geral, aplicando o princípio cosmológico (Que pode ser visto como um caso mais geral do princípio Copernicana), que consiste em duas hipóteses:

• O universo parece o mesmo em todas as direções (é isotrópico).

• O universo é uniforme, não importa onde você vá (é homogénea).

Com estes pressupostos, as equações tornam-se muito mais simples. modelo original de Einstein e modelo de de Sitter, tanto acabou sendo casos especiais desta análise mais geral. Friedmann foi capaz de definir a solução dependendo apenas três parâmetros:

• constante de Hubble (a taxa de expansão do universo)

• Lambda (a constante cosmológica)

• Omega (densidade média matéria no universo)

Para este dia, os cientistas estão tentando determinar esses valores de forma tão precisa quanto possível, mas mesmo sem valores reais podem definir três soluções possíveis. Cada solução corresponde a uma certa # 147 # 148--geometria do espaço, que pode ser representado de uma maneira simplificada pela forma naturalmente espaço no universo curvas, como se mostra na figura:

• universo fechado: Há matéria suficiente no universo que a gravidade acabará por superar a expansão do espaço. A geometria de uma tal universo é uma curvatura positiva, tal como a esfera na extremidade esquerda na figura imagem. (Este combinado modelo original de Einstein sem uma constante cosmológica.)

• Abrir universo: Não existe matéria suficiente para impedir a expansão, de modo que o universo continuará a expandir-se sempre à mesma velocidade. Este espaço de tempo tem uma curvatura negativa, como a forma de sela mostrado na imagem do meio na figura.

• universo plano: A expansão do universo e da densidade da matéria perfeitamente equilibrar, de modo a expansão do universo diminui ao longo do tempo, mas nunca parar completamente. Este espaço tem nenhuma curvatura geral, como mostrado na imagem mais à direita da figura. (O próprio Friedmann não descobrir esse solução que consistiria verificou-se anos mais tarde.)

  

Estes modelos são altamente simplificado, mas eles precisavam de ser porque as equações de Einstein ficou muito complexa nos casos em que o universo foi preenchido com um monte de matéria e supercomputadores ainda não existia para executar toda a matemática.