Steady-state teori var en teori foreslået i det 20. århundrede kosmologi for at forklare bevis for, at universet ekspanderede, men stadig beholder kernetanken om, at universet altid ser det samme ud, og at det derfor er uændret i praksis og ikke har nogen begyndelse og ingen ende. Denne idé er i vid udstrækning misforstået på grund af astronomiske beviser, der antyder, at universet faktisk ændrer sig over tid.
Steady-state teori Baggrund og udvikling
Hvornår Einstein skabte sin teori om generel relativitet, den tidlige analyse viste, at det skabte et univers, der var ustabilt (ekspanderende eller kontraherende) snarere end det statiske univers, der altid var antaget. Einstein havde også denne antagelse om et statisk univers, så han introducerede et udtryk i sine generelle relativitetsfeltligninger, der kaldes the kosmologisk konstant. Dette tjente formålet med at holde universet i en statisk tilstand. Men når Edwin Hubble opdagede bevis for, at fjerne galakser faktisk ekspanderede væk fra Jorden i alle retninger, videnskabsfolk (inklusive Einstein) indså, at universet ikke syntes at være statisk, og udtrykket var fjernet.
Steady state-teorien blev først foreslået af Sir James Jeans i 1920'erne, men den fik virkelig et løft i 1948, da den blev omformuleret af Fred Hoyle, Thomas Guld, og Hermann Bondi. Der er en tvivlsom historie, som de kom på med teorien efter at have set filmen "Dead of Night", som slutter nøjagtigt, da den begyndte.
Hoyle blev især en vigtig talsmann for teorien, især i modsætning til teorien om Big Bang. I en britisk radioudsendelse opfandt faktisk Hoyle udtrykket "big bang" noget spottende for at forklare den modsatte teori.
I sin bog "Parallelle verdener" fysiker Michio Kaku giver en rimelig begrundelse for Hoyle's dedikation til stabilitetsmodellen og modstand mod big bang-modellen:
En mangel i [big bang] -teorien var, at Hubble på grund af fejl i måling af lys fra fjerne galakser havde beregnet forkert universets alder til 1,8 milliarder år. Geologer hævdede, at Jorden og solsystemet sandsynligvis var mange milliarder år gamle. Hvordan kunne universet være yngre end dets planeter?
I deres bog "Endless Universe: Beyond the Big Bang" kosmologer Paul J. Steinhardt og Neil Turok er lidt mindre sympatiske for Hoyles holdning og motivation:
Hoyle fandt især big bang afsky, fordi han var voldsomt antireligiøst, og han troede, at det kosmologiske billede var forstyrrende tæt på den bibelske beretning. For at undgå pesten var han og hans samarbejdspartnere villige til at overveje ideen om, at stof og stråling var kontinuerligt skabt i hele universet på en sådan måde, at tætheden og temperaturen holdes konstant som univers udvides. Dette stabiliserede billede var den sidste stand for fortalere for det uforanderlige univers-koncept, idet det startede en tre-årti kamp med fortalere for big bang-modellen.
Som disse citater antyder, var det vigtigste mål med stabilitetsteorien at forklare udvidelsen af universet uden at skulle sige, at universet som helhed ser anderledes ud på forskellige tidspunkter. Hvis universet på et givet tidspunkt ser stort set det samme, er det ikke nødvendigt at antage en begyndelse eller en ende. Dette er generelt kendt som det perfekte kosmologiske princip. Den største måde, hvorpå Hoyle (og andre) var i stand til at bevare dette princip, var ved at foreslå en situation, mens universet ekspanderede, og der blev skabt nye partikler. Igen som præsenteret af Kaku:
I denne model ekspanderede dele af universet faktisk, men der blev konstant skabt ny materie ud af intet, så universets densitet forblev den samme... For Hoyle virkede det ulogisk, at der kunne optræde en ildkatastrofe ud af intetsteds for at sende galakser, der sårede i alle retninger; han foretrak den glatte oprettelse af masse ud af intet. Med andre ord, universet var tidløst. Det havde ingen ende eller en begyndelse. Det var det bare.
At modbevise den stadige teori
Beviserne mod stabilitetsteorien voksede, efterhånden som nye astronomiske beviser blev fundet. For eksempel visse funktioner i fjerne galakser (som f.eks kvasarer og radiogalakser) blev ikke set i nærmere galakser. Dette giver mening i big bang-teorien, hvor de fjerne galakser faktisk repræsenterer "yngre" galakser og nærmere galakser er ældre, men stabilitetsteorien har ingen reel måde at redegøre for denne forskel på. Faktisk er det netop den slags forskel, som teorien blev designet til at undgå.
Den endelige "søm i kisten" af stabil tilstand-kosmologi kom imidlertid fra opdagelsen af den kosmologiske mikrobølge baggrundstråling, som var blevet forudsagt som en del af big bang-teorien, men som absolut ikke havde nogen grund til at eksistere inden for stabil tilstandsteorien.
I 1972 sagde Steven Weinberg om bevisene, der modsætter sig en stabil tilstandskosmologi:
På en måde er uenigheden en kredit til modellen; alene blandt alle kosmologier frembringer steady state-modellen så konkrete forudsigelser, at den kan modbevises, selv med de begrænsede observationsbeviser, der er til rådighed.
Quasi-Steady State Theory
Der er fortsat nogle videnskabsfolk, der udforsker stabilitetsteorien i form af kvasi-stabil tilstand teori. Det er ikke almindeligt accepteret blandt forskere, og der er fremsat mange kritik af det, som ikke er blevet behandlet tilstrækkeligt.
Kilder
"Guld, Thomas." Komplet ordbog for videnskabelig biografi, Charles Scribners sønner, Encyclopedia.com, 2008.
Kaku, Michio. "Parallelle verdener: En rejse gennem skabelse, højere dimensioner og kosmos fremtid." 1. udgave, Doubleday, 28. december 2004.
Keim, Brandon. "Fysiker Neil Turok: Big Bang var ikke begyndelsen." Kablet, 19. februar 2008.
"Paul J. Steinhardt. "Institut for fysik, Princeton University, 2019, Princeton, New Jersey.
"Steady state theory." New World Encyclopedia, 21. oktober 2015.
Steinhardt, Paul J. "Endless Universe: Beyond the Big Bang." Neil Turok, femte eller senere udgave, Doubleday, 29. maj 2007.
Dok. "Fred Hoyle." Berømte forskere, 2019.