Wetenschapsforum

Wie kan mij het vlakheidsprobleem uitleggen?

Ik heb erover gelezen op wikipedia maar ik snap er gewoon niks van. Wie helpt mij?

Google is je vriend:

http://nl.wikipedia.org/wiki/Inflatie_%28kosmologie%29

Je verwijzen naar Wikipedia helpt niet, dat had je al gelezen. Dus laat ik eens een poging wagen en je een eenvoudige uitleg van dit zonder wiskunde lastig te bevatten probleem te geven:

Einstein kwam op basis van zijn algemene relativiteitstheorie tot het concept van ruimtetijd als een vierde dimensie. Net zoals een tweedimensionaal vlak in de derde dimensie gekromd kan (het oppervlak van een een bal bijvoorbeeld) zijn kan ook de driedimensionale ruimte een kromming in de vierde dimensie (de ruimtetijd) hebben. Vanzelfsprekend kunnen wij beperkte driedimensionale wezens die kromming niet zien, maar wiskundig is er wel mee te werken.

Als we er vanuit gaan dat het heelal op wat grotere schaal homogeen is, blijven er voor deze kromming van de ruimtetijd maar 3 vormen over: Een bol (de som van de hoeken van een driehoek op een boloppervlak is groter dan 180 graden) een zadelvorm (de som van de hoeken van een driehoek op een zadelvlak is kleiner dan 180 graden) en een plat vlak (de som van die hoeken is dan natuurlijk 180 graden):
Als je aan die vormen gaat rekenen, dan blijkt dat als de ruimtetijd als een bolvorm kan worden beschreven, het heelal zoveel materie bevat, dat de uitdijing al vrij snel gestopt wordt en het heelal weer zal krimpen.

Bj een zadelvorm zal het heelal al vlug steeds sneller en sneller uitzetten.

Het heelal is echter al 13,7 miljard jaar oud en is niet ingestort, noch volledig uit elkaar gerukt; de ruimtetijd moet dus zeer vlak zijn, als er al een positieve of negatieve kromming is, is deze mogelijk niet eens waarneembaar.

Een vlak heelal is dus een heelal waarbij er uitdijing is, maar de verhouding uitdijingssnelheid-massa precies zo groot dat deze uitdijing steeds langzamer gaat, maar nooit helemaal stopt. Alleen bij een vrijwel vlakke manifestatie van de ruimtetijd komen we tot de resultaten die we nu waarnemen. Recente metingen geven ook aan dat de som van de hoeken van een driehoek 'in' de ruimtetijd vrijwel 180 graden is. (Omega is nagenoeg 1).

Het blijkt dat als je de Einstein vergelijkingen uitvoert het heelal in vrijwel alle omstandigheden snel zal instorten of snel uiteen gereten zal worden, en dat voor een vlak heelal, waarin de sterren(stelsels) dus de tijd krijgen om zich te kunnen ontwikkelen er wel een onwaarschijnlijk precieze verhouding moet zijn tussen de uitdijingssnelheid en de hoeveelheid materie. Hoe ongelofelijk nauwkeurig die balans zou moeten zijn blijkt uit dit grafiekje:
Het toevoegen maar 1 gram aan deze dichtheid 447 triljard gram per cm3 is al voldoende om het heelal na 11 miljard jaar ineen te doen storten.

Zie hier het vlakheidsprobleem.

Einstein realiseerde zich deze instabiliteit ook, en ging toen nog uit van een niet krimpend of uitdijend heelal. Dus voerde de kosmologische konstante in om aan deze instabiliteit een einde te maken. (later noemde hij dat zijn grootste blunder).

De inflatietheorie maakt een einde aan het vlakheidsprobleem. Misschien vind je deze ook voor een niet wiskundig onderlegde zeer leesbare samenvatting van een proefschrift ook wel prettig om door te lezen: KLIK