Можетли вселенная возникнуть из ничего?

      Комментарии к записи Можетли вселенная возникнуть из ничего? отключены

Можетли вселенная возникнуть из ничего?

    Физики много лет пробуют выстроить квантовую теорию гравитации — до тех пор пока, к сожалению, бесполезно. Фактически все они согласны, что такая теория обязана объединить эйнштейновскую релятивистскую теорию тяготения с квантовой механикой, а это весьма и весьма сложная задача.

Квантовая механика при всех собственных парадоксах все же обрисовывает свойства объектов, существующих в неискривленном ньютоновском пространстве. Будущая теория гравитации обязана распространить вероятностные квантовомеханические законы на особенности самого пространства (правильнее, пространства-времени), деформированного в соответствии с уравнениями неспециализированной теории относительности. Как это сделать посредством строгих математических выкладок, никто еще толком не знает.

Холодное рождение

Но пути к подобному объединению возможно обдумать на качественном уровне, и здесь появляются очень увлекательные возможности. Одну из них разглядел узнаваемый космолог, доктор наук Аризонского университета Лоуренс Краусс в собственной сравнительно не так давно опубликованной книге «A Universe From Nothing» («Вселенная из ничего»). Его догадка выглядит фантастической, но отнюдь не противоречит установленным законам физики.

Считается, что отечественная Вселенная появилась из весьма тёплого начального состояния с температурой порядка 1032 кельвинов. Но вероятно представить и холодное рождение вселенных из чистого вакуума — правильнее, из его квантовых флуктуаций. Хорошо как мы знаем, что такие флуктуации порождают очень много виртуальных частиц, практически появившихся из небытия и потом бесследно провалившихся сквозь землю.

В соответствии с Крауссу, вакуумные флуктуации в принципе способны давать начало столь же эфемерным протовселенным, каковые при определенных условиях переходят из виртуального состояния в настоящее.

Вселенная без энергии

Что для этого необходимо? главное и Первое условие — зародыш будущей вселенной должен иметь нулевую полную энергию. В этом случае он не только не обречен на фактически мгновенное исчезновение, но, наоборот, может просуществовать сколь угодно продолжительно.

Это связано с тем, что, в соответствии с квантовой механике, произведение неопределенности величины энергии объекта на неопределенность его времени судьбе не должно быть меньше конечной величины — постоянной Планка.

Коль не так долго осталось ждать энергия объекта строго равна нулю, она известна без всяких неопределенностей, и потому время его жизни возможно вечно громадным. Как раз именно поэтому эффекту два заряженных тела, расположенных на больших расстояниях, притягиваются либо отталкиваются друг от друга. Они взаимодействуют благодаря обмену виртуальными фотонами, каковые, в силу собственной нулевой массы, распространяются на каждые дистанции.

Наоборот, калибровочные векторные бозоны, переносящие не сильный сотрудничества, в силу громадной веса существуют только около 10-25 секунды, благодаря чего эти сотрудничества владеют малый радиусом.

Что же за вселенная, пускай и эмбриональная, с нулевой энергией? Как растолковал «Популярной механике» доктор наук Краусс, в этом нет ничего мистического: «Энергия таковой вселенной складывается из излучений и положительной энергии частиц (и, быть может, кроме этого скалярных вакуумных полей) и отрицательной потенциальной энергии тяготения. Их сумма предположительно составит нулю — математика это допускает.

Но крайне важно, что таковой энергетический баланс вероятен только в замкнутых мирах, пространство которых имеет хорошую кривизну. Плоские и тем более открытые вселенные таким свойством не владеют».

Чудеса инфляции

Что случится, в случае если квантовые флуктуации вакуума породят виртуальную вселенную с нулевой энергией, которая в силу квантовых случайностей взяла какое-то время для жизни и эволюции? Это зависит от ее состава. В случае если пространство вселенной заполнено излучением и веществом, она сперва будет расширяться, достигнет большого размера и схлопнется в гравитационном коллапсе, просуществовав только ничтожную долю секунды.

Другое дело, в случае если в пространстве имеются скалярные поля, талантливые запустить процесс инфляционного расширения. Существуют сценарии, в которых это расширение не только предотвращает гравитационный коллапс «пузырьковой» вселенной, но и превращает ее в практически плоский и бесконечный мир. Тем самым неизмеримо вырастает и время ее жизни — фактически до бесконечности. Так, маленькая виртуальная вселенная делается в полной мере настоящей — огромной и долгоживущей.

Кроме того в случае если ее возраст конечен, он в полной мере может намного превышать сегодняшний возраст отечественной Вселенной. Исходя из этого в том месте смогут показаться звезды и звездные скопления, планеты а также, чем линия не шутит, разумная судьба. Полноценное мироздание, появившееся практически из ничего — вот на какие конкретно чудеса способна инфляция!

Горячее рождение

    Революции в эволюции Фазовый переход происходил в эволюции Вселенной три раза: при температуре 1028 К (распалось Великое объединение сотрудничеств), 1015 К (распад электрослабого сотрудничества) и 1012 К (кварки стали объединяться в адроны)

Разделение фундаментальных сотрудничеств в отечественной ранней Вселенной носило темперамент фазового перехода. При высоких температурах фундаментальные сотрудничества были объединены, но при остывании ниже критической температуры разделения не случилось (это возможно сравнить с переохлаждением воды).

Сейчас энергия скалярного поля, связанного с объединением, превысила температуру Вселенной, что наделило поле отрицательным давлением и послужило обстоятельством космологической инфляции. Вселенная стала весьма скоро расширяться, и в момент нарушения симметрии (при температуре около 1028 К) ее размеры увеличились в 1050 раз. Скалярное поле, которое связано с объединением сотрудничеств, провалилось сквозь землю, а его энергия трансформировалась в предстоящее расширение Вселенной.

Статья «Миры из пустоты» размещена в издании «Популярная механика» (№117, июль 2012).

Лоуренс Краусс Вселенная из ничего на русском)


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: