В начале начал: что до этого

By vera |

В Стандартной модели происхождения Вселенной и в модели горячей Вселенной все начинается Большим Взрывом. Эффектное, превосходное начало, достойное кисти Мастера. Но если это было Начало, если до него ничего не было - ни пространства, ни времени, ни привычных нам форм вещества - значит была пустота? Такая странная пустота, в которой была огромная невидимая и не ощущаемая тяжесть, тяжесть Ничего, и спутанные в один клубок взаимодействия, опять же, никак себя не проявляющие. И вот в этой, вроде бы, и пустоте, но, как бы, и не совсем, там что- то происходит. Но никто не знает что. Ученые пытаются сделать Ничего, они соорудили специальную камеру, удалили вещество, понизили температуру почти до космической. Выяснилось, что в этом Ничего что- то есть и его можно исследовать. Ну хотя бы выяснить, что взорвалось- то, если взрываться было нечему.

Кстати, далеко не все согласны с тем, что Вселенная образовалась из Ничего. Вселенная была и до Большого Взрыва. Трудно представить какой она была, но что- то произошло и получился Большой Взрыв.

Может существовали две вселенные и их столкновение дало Большой Взрыв.

Или Вселенная существует вечно и Большой Взрыв - рядовое событие, которое чередуется с Большими Хлопками. Они могут происходить, если расширение сменяется сжатием.

В конце концов можно предположить, что в момент возникновения Вселенная стала разбухать, раздуваясь до огромных размеров и порождая множество мелких пузырьков- вселенных, формируя мультивселенную

В 2013 году российские астрофизики Вячеслав Муханов и Алексей Старобинский получили самую престижную награду в области мировой космологии - премию Грубера. Они доказали, что Вселенная развивается по определенному циклу и Большой Взрыв является его частью, но не началом. После него мир формировался по Стандартной модели. Однако и здесь не все описывается удачно. Наряду с дополняющими и объясняющими отдельные моменты теорией инфляции и струн, возникает альтернативная М- теория. Предложенная сотрудниками Принстонского университета Полом Штейнхардтом (Paul Steinhardt) и Нейлом Тьюроком (Neil Turok), она является самым крутым вариантом теории струн и многомерных пространств.

Теория утверждает, что мир имеет 11 измерений - десять пространственных и одно временное. В нем плавают пространства меньших размерностей, так называемые браны. Наша Вселенная просто одна из таких бран, в которой три измерения. Она заполнена различными квантовыми частицами - электронами, фотонами и так далее. Частицы эти на самом деле являются разомкнутыми вибрирующими струнами с единственной характеристикой - длиной. Концы каждой струны зафиксированы внутри трехмерной браны и покинуть ее струна не может. Но существуют и замкнутые струны, которые могут перемещаться между бранами. Это так называемые гравитоны, кванты поля тяготения.

Попробуем с позиций этой теории рассмотреть прошлое и будущее. Итак, нынешняя эпоха. Сейчас во главу угла становится темная энергия, которая заставляет нашу Вселенную расширяться по экспоненте, периодически удваивая размеры. Плотность материи и излучения падает, гравитационное искривление пространства слабеет и разворачивается в плоскость. В течение следующего триллиона лет размеры Вселенной удвоятся примерно сто раз и она раздуется до пустоты, практически лишившись материальной структуры. Но рядом с нами находится еще одна трехмерная брана, отделенная ничтожным расстоянием в четвертом измерении. И она тоже раздувается и становится все более плоской. Параллельные браны начинают сближаться. Их толкает навстречу силовое поле, которое зависит от расстояния между бранами. В данный период расширения плотность энергии такого поля положительна, поэтому обе они расширяются по экспоненте. То есть это поле дает эффект, приписываемый темной энергии. Однако эта характеристика постоянно уменьшается и через триллион лет упадет до нуля. Скорость расширения бран станет заметно меньше. Браны, двигаясь навстречу, сталкиваются, плотность энергии межбранового поля опускается ниже нуля и оно начинает проявляться подобно гравитации, потенциальная энергия которой отрицательна. Поле усиливает квантовые флуктуации сблизившихся бран, преобразуя их в макроскопические деформации геометрии пространства, комкая браны, как листки бумаги. В этих зонах выделяется значительная часть высвобождаемой при ударе кинетической энергии. Там возникает больше всего горячей плазмы с температурой 1023 К. Эти области становятся узлами тяготения, превращаясь в прообразы будущих галактик.

Такое столкновение является аналогом Большого Взрыва инфляционной модели. Накопленная отрицательная энергия межбранового поля переходит в положительную энергию рожденной материи. Плотность поля до столкновения достигает отрицательного минимума, затем нарастает и переходит через нуль в момент столкновения. Браны отталкиваются и начинают расходиться. Плотность поля проходит обратный цикл, становясь отрицательной, нулевой, положительной. Обогащенная материей и излучением, брана расширяется вначале с замедлением, потом экспоненциально. Цикл следует за циклом. Так было и до нашей эпохи, в этой модели время непрерывно. Последнее столкновение и обогащение нашей браны материей было 13,7 млрд лет назад. Но вопрос - что же было в самом- самом начале, так и не раскрывается. И откуда взялись эти все пространства и браны - теория тоже не разъясняет.

Зато неплохо разрешает проблемные места Стандартной модели и наблюдаемые явления. Наш мир плоский, поскольку брана к концу цикла сильно растянута и лишь перед столкновением слегка деформирована. Квантовые флуктуации, которые предвосхищают галактики, распределяются хаотично, но на большом промежутке равномерно. Поэтому сгустки материи в космосе размещены вполне однородно. Теория объясняет и неуловимость магнитных монополей, для их рождения нужна температура 1027 К, а максимальная температура возникшей плазмы 1023 К.

Есть несколько версий циклической теории, но различия между ними незначительны. Основные моменты неизменны. В них нет фазы начала. Один цикл сменяется другим и так до бесконечности. Есть периодические фазы рождения вещества и излучения, но это не начало вселенной, а один из циклов. Время и пространство существуют и до столкновения бран, и после. В циклической теории энергия межбранного поля обеспечивает повторение космологических процессов, решая проблему темной энергии.

Конечно же есть и слабые звенья. Пока нет ясного описания процесса столкновения и разбегания параллельных бран. И есть различия в том, как циклическая и инфляционная модели трактуют распределение температур фонового микроволнового излучения. Есть надежда, что помочь сделать выбор между теориями сможет космический телескоп "Планк", исследуя более и менее нагретые зоны Вселенной. И тогда станет на одну версию меньше. И наметятся горизонты дальнейших исследований.

Литература:

Левитан Е. "А было ли что- нибудь до Большого Взрыва?", Наука и жизнь, N5, 2012

www.elementy.ru

www.popmech.ru

WWW.scorcher.ru


Нет комментариев


Оставить комментарий