PDA

Просмотр полной версии : ДО Большого Взрыва


Vicont
13.07.2011, 23:41
http://filearchive.cnews.ru/img/reviews/2010/11/24/big_bang185x140_019d0.jpg

Найдены следы эпохи до Большого взрыва

Сэр Роджер Пенроуз (Roger Penrose) из Оксфорда, которого считают одним из самых ярких физиков современности, утверждает, что все началось не с Большого взрыва, а намного раньше, и, может быть, начала и вообще не было никогда - одному Бигбэнгу предшествовал другой, тому третий и так далее до бесконечности.

Гипотеза о пульсирующей Вселенной далеко не нова. Она понадобилась в свое время, чтобы объяснить одну теоретическую нестыковку, связанную с Большим взрывом. У теоретиков выходило, что в первые моменты после него Вселенная отличалась низкой энтропией (т.е. высокой упорядоченностью), и с точки зрения теории одного Большого взрыва (до которого, как считается вообще не было ничего, даже времени) это было необъяснимо. Пульсирующая Вселенная это противоречие снимала, но, знаете, гипотез много, а мир – один.

Теперь эта гипотеза стала приоритетной. Сэр Роджер Пенроуз вместе со своим армянским коллегой Ваче Гурджадяном из Ереванского физического института стали изучать данные о реликтовом излучении, полученные двумя космическими зондами Wilkinson Microwave Background Probe's (WMAP) и BOOMERanG98, и обнаружили там некие концентрические круги – области, где температурные флуктуации реликтового излучения оказались намного ниже, чем ожидалось.

Реликтовое излучение (очень слабый электромагнитный фон, одинаковый в любой точке Вселенной) считается одним из главных подтверждений теории Большого взрыва. В начале девяностых годов прошлого века было обнаружено, что этот фон не везде равномерен, хотя флуктуации в его температуре невелики – не более одной тысячной процента. Это было очень интересно, однако вполне согласовывалось с теорией Большого взрыва. Теория требовала от этих флуктуаций только одного – чтоб они вели себя хорошо и распределялись по пространству совершенно случайным образом. До последнего времени они так себя и вели, и вдруг нате-здрасьте – какие-то концентрические круги.

Пенроуз и Гурджадян для начала исключили возможность инструментальной ошибки, а потом поместили в "Арксиве" (онлайн-сборник научных сообщений) статью со своей интерпретацией их появления. По их мнению, эти круги есть свидетельство давнего столкновения двух сверхмассивных черных дыр, которое привело к почти мгновенному выбросу аномально большого количества энергии.

И тут получается странная вещь. С одной стороны, эти круги ничем, кроме такого энергетического выброса объяснить нельзя. Однако, если принять это объяснение, то выходит, что черные дыры тупо стукались друг о друга в разные времена практически в одном и том же месте Вселенной. Но самое-то интересное заключается в том, что внутренние круги свидетельствуют о столкновениях, которые, по предварительным расчетам Пенроуза-Гурджадяна, произошли задолго до Большого взрыва.

На сегодня гипотеза пульсирующей Вселенной так и остается гипотезой, она пока не может объяснить многих странностей, связанных с концентрическими кругами. Но, в конце концов, теория Коперника поначалу тоже намного хуже объясняла астрономические наблюдения, чем теория Птолемея. И где теперь Птолемей? rnd.cnews.ru

http://www.membrana.ru/storage/img/m/m0l.jpg
Боджовалд считает, что Вселенная развивалась так, как показано на этом графике. Сначала было состояние с малыми флуктуациями (слева). Затем в результате Большого бума (а не Большого взрыва) флуктуации усилились (справа). Соответственно, по условной вертикальной оси здесь отмеряется объём, а по горизонтальной — время (иллюстрация Martin Bojowald, Penn State).

Предыстория Большого взрыва открыла космическую забывчивость

Это весьма необычное открытие удалось сделать физику Мартину Боджовалду (Martin Bojowald) из Института гравитационной физики и геометрии (Institute for Gravitational Physics and Geometry) Пенсильванского университета (Pennsylvania State University). Как сообщил учёный, выяснить, что Вселенная существовала до Большого взрыва, и что тогда происходило, ему удалось с помощью нового математического аппарата, перевернувшего классические представления о ранней космической истории.

Математическая модель, которую Боджовалд создал в ходе работы над своей теорией, по его мысли, проливает свет на такое экзотическое понятие, как квантовое состояние Вселенной, и его изменения со временем. Особенно интересно то, что учёный был вынужден отказаться от категории «Большой взрыв» и заменить его на понятие «Большой бум» (Big Bounce).

По словам физика, идея о том, что Вселенная развивалась после того как случился Большой взрыв, серьёзно препятствует исследованию всего, происходившего в начале космической истории.

Как следует из Общей теории относительности (ОТО), Большой взрыв произошёл в результате резкого расширения Вселенной, пребывавшей так называемом в состоянии космологической сингулярности. Тогда вся материя и энергия локализовались в ничтожно малом объёме пространства, и, согласно этому подходу, именно с момента того взрыва следует начинать отсчёт мирового времени.

Применяя теорию петлевой квантовой гравитации (ПКГ), Боджовалд совместил её представления с ОТО и с квантовой физикой. Такой выбор методологии объясняется тем, что концепция ПКГ была как раз разработана для применения квантовой физики к ранним событиям Вселенной. Однако Мартин Боджовалд утверждает, что разработанный им математический аппарат получился менее сложным, но позволяет получать более точные результаты.

Рассказывая о том, откуда взялось такое высокое «качество» его теории, Мартин говорит, что в предыдущих работах по этой проблематике использовалась система уравнений со свободными параметрами, но было совершенно не понятно, какова их роль. Однако в своих вычислениях учёный смог выяснить их назначение и, решив упомянутые уравнения, легко сделать из них выводы.

Один из них давно известен последователям теории ПКГ. Он заключается в том, что наша Вселенная начала развиваться в процессе «Большого бума». Проще говоря, не было никакого Большого взрыва, а был лишь огромный «бабах», который ознаменовал переход Вселенной из одного состояния в другое. При этом «буме» не было никакого перехода через состояние с нулевым объёмом (следовательно, и бесконечной плотностью) Вселенной, что предполагается в общепринятой «взрывной» теории.

Переводя эту мысль на классические представления, можно сказать, что, выяснив предыдущее состояние Вселенной, можно узнать, что было до Большого взрыва.

А была – как вычислил Боджовалд – другая Вселенная, существовавшая до нашей, но она не была похожа на современную. Как показало исследование пенсильванского физика, никакого «вечного возвращения» не происходит. Это связано с механизмом, которому исследователь дал название «космической забывчивости».

Его действие состоит в том, что при Большом буме из уравнений, описывающих это событие, исчезает как минимум один из вышеупомянутых свободных параметров. Из-за этого точное «копирование» следующих друг за другом Вселенных становится невозможным.

Подробности концепции Мартина Боджовалда изложены в статье в Nature Physics под названием «Что произошло перед Большим взрывом?» (What happened before the Big Bang?).

Однако о том, что ожидает наш мир в будущем, учёный не сказал. А жаль, ведь в космологии существует огромное число концепций «конца света», которые порой весьма противоречивы – такие, как, например, теория Большого Сжатия и даже Большого Разрыва. membrana.ru

Что было до Большого взрыва?

Согласно общепринятой современной космологической теории, наша Вселенная началась с Большого взрыва — быстрого расширения первичного сверхплотного состояния материи. Это случилось примерно 13,7 миллиарда лет назад. На это указывает целый ряд хорошо проверенных наблюдательных фактов. Однако это не снимает вопрос о том, что было до того, как Вселенная начала расширяться из первичного состояния, то есть, до того, как произошел Большой взрыв. Однозначного ответа на этот вопрос на сегодня нет. Вот некоторые из существующих версий.

Сингулярность (Фридман). Вселенная возникла вместе со временем в момент Большого взрыва в состоянии сингулярности с бесконечной плотностью. Время есть способ упорядочивания последовательности событий во Вселенной. Если нет Вселенной, то нет событий, и, соответственно, не существует времени. В таком случае вопрос о том, что было до Большого взрыва лишен смысла, подобно вопросу о том, что напечатано в книге за краем бумаги или что находится севернее Северного полюса. Уравнения общей теории относительности допускают решения, в которых время имеет не бесконечную протяженность, и у него имеется начальная точка и/или конечная точка. Событий до/после таких точек не существует.

Теория пульсирующей Вселенной. Согласно этой теории спустя некоторое время современной расширение Вселенная сменится сжатием и в отдаленном будущем ее ждет "Большой хлопок", при котором все вещество будет стянуто гравитацией в одну точку. Существовали предположения, что это состояние может предшествовать новому Большому взрыву, порождающему новую Вселенную. Возможно, и нашему Большому взрыву предшествовал "Большой хлопок" предыдущей Вселенной. Однако теория пульсирующей Вселенной столкнулась с серьезными трудностями и сегодня большинством специалистов не рассматривается.

Квантовая теория гравитации. До момента 10–35 секунды после Большого взрыва плотности вещества была сравнима или выше так называемой планковской плотности (1093 г/см3). В таких условиях в уравнениях теории гравитации становятся существенными квантовые эффекты. Однако на сегодня квантовая теория гравитации еще не построена. Поэтому нельзя надежно сказать, что происходило ранее 10–35 с и, соответственно до Большого взрыва.

Пространственно-временная пена (Уиллер, Пенроуз). Некоторые из обсуждаемых теорий говорят, что в таких экстремальных условиях пространство-время совершенно непохоже на то, в котором мы привыкли жить. Оно представляет собой пространственно-временую пену, в которой непрерывно возникают и исчезают кротовые норы и крошечные автономные вселенные. Одна из таких вселенных могла по некоторым причинам разрастись до больших размеров и представляет собой нашу Вселенную. В таком случае можно говорить, что Большому взрыву предшествовало состояние квантовой пространственно-временной пены.

Теория инфляции (Гут, Линде, Виленкин). Согласно инфляционной космологической теории, Большой взрыв представляет собой момент фазового перехода вакуума из некоего первичного высокоэнергетического состояния в современное состояние с нулевой или близкой к нулю плотностью энергии. Разница энергий пошла на создание частиц материи во Вселенной. А до Большого взрыва высокая энергия вакуума заставляла Вселенную расширяться с огромным ускорением. Это расширение, согласно теории инфляции и сейчас происходит в очень отдаленных областях Вселенной, где фазовый переход (то есть, Большой взрыв) еще не случился, однако из-за огромной скорости расширения Вселенной (многократно превосходящей скорость света) попасть туда принципиально невозможно. genon.ru

shra
07.10.2015, 13:20
Упомянутый Пенроуз не один работал над этими кругами в реликтовом излучении. У ВВС снят по этому поводу фильм, где Пенроуз и Гурзадян (ученый из Армении) рассказывают о своей работе.

На сколько я понял из фильма, Пенроуз склоняется к версии, что вселенная циклически претерпевает феномен большого взрыва вследствие изменения масштаба пространства-времени.

Кое кто считает, что до большого взрыва вообще ничего не было. Обсуждение фильма и некоторые вопросы связанные с феноменом большого взрыва можно найти вот в этой статье (http://shra.ru/2015/10/po-tu-storonu-ot-bolshogo-vzryva/#axzz3ns8JBVjV).