ფიზიკა,

ასტრონომია

• თარგმანი

ეს უკვე აღარ არის სპეკულაციური თეორია, რადგან ოთხი მათგანი დადასტურდა.

სამეცნიერო იდეები უნდა იყოს მარტივი, განმარტებითი და პროგნოზირებადი. და რამდენადაც დღეს ვიცით, ინფლაციურ მულტი სამყაროს არ გააჩნია ასეთი თვისებები.
- პოლ სტეინჰარტი, 2014 წ

როდესაც ვფიქრობთ დიდ აფეთქებაზე, წარმოვიდგენთ სამყაროს საწყის წერტილს: ცხელ, მკვრივ, გაფართოებულ მდგომარეობას, საიდანაც ყველაფერი გაჩნდა. სამყაროს ამჟამინდელი გაფართოების შემჩნევით და გაზომვით - გალაქტიკები, რომლებიც ერთმანეთისგან შორდებიან, ჩვენ შეგვიძლია არა მხოლოდ სამყაროს ბედის დადგენა, არამედ მისი დასაწყისიც.

მაგრამ მხოლოდ ეს ცხელი და მკვრივი მდგომარეობა სავსეა მრავალი კითხვით, მათ შორის:

რატომ არის სივრცის ძალიან შორეული, სხვადასხვა რეგიონები, რომლებსაც არ შეეძლოთ ინფორმაციის გაცვლა ოდითგანვე, სავსეა მატერიის ერთი და იგივე სიმკვრივით და იმავე ტემპერატურის გამოსხივებით?

რატომ დაინგრევა სამყარო, რომელიც რომ ყოფილიყო მეტი ნივთიერება, ან გაფართოვდებოდა არარსებულობის მდგომარეობამდე, თუ მას ჰქონდა ნაკლები მატერია, ასე იდეალურად გაწონასწორებული?

და სად, თუ სამყარო ადრე ძალიან ცხელ და მკვრივ მდგომარეობაში იყო, არის მთელი ეს მაღალი ენერგიის რელიქტური ნაწილაკები (როგორიცაა მაგნიტური მონოპოლები), რომელთა აღმოჩენა დღეს თეორიულად ადვილი უნდა იყოს?

კითხვებზე პასუხები ნაპოვნი იქნა 1979 წლის ბოლოს, 1980 წლის დასაწყისში, როდესაც ალან გუტმა წამოაყენა კოსმიური ინფლაციის თეორია.

ვივარაუდოთ, რომ დიდ აფეთქებას წინ უძღოდა მდგომარეობა, რომელშიც სამყარო არ იყო სავსე მატერიით და რადიაცია, არამედ მხოლოდ დიდი რაოდენობითთავად კოსმოსის ქსოვილში თანდაყოლილი ენერგია, გუტმა მოახერხა ყველა ამ პრობლემის გადაჭრა. გარდა ამისა, 1980-იან წლებში იყო სხვა განვითარება, რამაც შესაძლებელი გახადა მოდელების ახალი კლასების მოძიება, რომლებიც ეხმარებიან ინფლაციურ მოდელებს ამჟამინდელი სამყაროს რეპროდუცირებაში:

ივსება ნივთიერებითა და გამოსხივებით
იზოტროპული (იგივე ყველა მიმართულებით),
ერთგვაროვანი (ერთნაირი ყველა წერტილში),
ცხელი, მკვრივი და საწყის მდგომარეობაში გაფართოება.

ასეთი მოდელები შეიმუშავეს ანდრეი ლინდემ, პოლ სტეინჰარტმა, ენდი ალბრეხტმა და დამატებითი დეტალები დაამუშავეს ჰენრი ტაიმ, ბრიუს ალენმა, ალექსეი სტარობინსკიმ, მაიკლ ტერნერმა, დევიდ შრამმა, როკი კოლბმა და სხვებმა.

ჩვენ აღმოვაჩინეთ რაღაც აღსანიშნავი: ორი ზოგადი კლასიმოდელებმა მოგვცეს ყველაფერი, რაც გვჭირდებოდა. იყო ახალი ინფლაცია, ზევით პოტენციური სიბრტყით, საიდანაც ინფლაციური ველი შეიძლებოდა „ნელა დაეგორა“ ქვევით და იყო ქაოტური ინფლაცია U-ს ფორმის პოტენციალით, საიდანაც ასევე შეიძლებოდა ნელ-ნელა სრიალება.

ორივე შემთხვევაში სივრცე ექსპონენტურად გაფართოვდა, გასწორდა, მისი თვისებები ყველგან ერთნაირი იყო და როდესაც ინფლაცია დასრულდა, თქვენ დაბრუნდით სამყაროში, რომელიც ძალიან ჰგავს ჩვენს სამყაროს. გარდა ამისა, თქვენ მიიღეთ ხუთი დამატებითი პროგნოზი, რომლებზეც იმ დროს დაკვირვება არ ყოფილა.

1) ბრტყელი სამყარო. 1980-იანი წლების დასაწყისში ჩვენ დავასრულეთ გალაქტიკების, გალაქტიკათა გროვების კვლევები და დავიწყეთ სამყაროს ფართომასშტაბიანი სტრუქტურის გაგება. რაც ვნახეთ, ჩვენ შევძელით ორი ინდიკატორის გაზომვა:

სამყაროს კრიტიკული სიმკვრივე, ანუ მატერიის სიმკვრივე, რომელიც აუცილებელია სამყაროს იდეალური ბალანსისთვის უკუქცევასა და მარადიულ გაფართოებას შორის.
რეალური სიმკვრივემატერია სამყაროში, არა მხოლოდ მანათობელი მატერია, გაზი, მტვერი და პლაზმა, არამედ ყველა წყარო, ბნელი მატერიის ჩათვლით, რომელსაც აქვს გრავიტაციული ეფექტი.

ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ მეორე მაჩვენებელი იყო პირველის 10%-დან 35%-მდე, რაც დამოკიდებულია მონაცემთა წყაროზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სამყაროში მატერია კრიტიკულ რაოდენობაზე გაცილებით ნაკლები იყო - რაც ნიშნავს, რომ სამყარო ღიაა.

მაგრამ ინფლაციამ იწინასწარმეტყველა ბრტყელი სამყარო. იგი იღებს სამყაროს ნებისმიერი ფორმის და აჭიმავს მას ბრტყელ მდგომარეობაში, ან, შესაბამისად მინიმუმ, ბინისგან განსხვავებულ მდგომარეობამდე. ბევრმა ადამიანმა სცადა შეექმნა ინფლაციის მოდელები, რომლებიც სამყაროს ანიჭებენ უარყოფით გამრუდებას (ღია), მაგრამ წარმატებას ვერ მიაღწიეს.

ბნელი ენერგიის ეპოქის მოსვლასთან ერთად, სუპერნოვაზე დაკვირვება 1998 წელს, რასაც მოჰყვა მონაცემების შეგროვება WMAP პროექტისგან, რომელიც პირველად გამოქვეყნდა 2003 წელს (და ბუმერანგის პროექტის მონაცემები, ცოტა ადრე გამოქვეყნდა), მივედით დასკვნამდე, რომ სამყარო რეალურად ბრტყელია და მატერიის დაბალი სიმკვრივის მიზეზი იყო ენერგიის ამ ახალი, მოულოდნელი ფორმის არსებობა.

2) სინათლეზე დიდი მასშტაბების რყევების მქონე სამყაროს შეუძლია გადალახოს. ინფლაცია - სამყაროს სივრცის ექსპონენციურად გაფართოების გამო - ადიდებს იმას, რაც ხდება ძალიან მცირე მასშტაბებში ძალიან დიდზე. დღევანდელ სამყაროს აქვს თანდაყოლილი გაურკვევლობა კვანტური დონე, ენერგიის მცირე რყევები ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპის გამო.

მაგრამ ინფლაციის დროს ეს მცირემასშტაბიანი ენერგეტიკული რყევები უნდა ყოფილიყო გადაჭიმული მთელ სამყაროში გიგანტურ მაკროსკოპულ მასშტაბებამდე, რომელიც გადაჭიმულიყო მთელ მის მასშტაბზე! (ზოგადად და კიდევ უფრო შორს, ვინაიდან ჩვენ ვერ დავაკვირდებით ვერაფერს, რაც დაკვირვებადი სამყაროს მიღმა დევს).

მაგრამ ვუყურებ რყევებს რელიქტური გამოსხივებაყველაზე დიდი მასშტაბით, რაც COBE-ის პროექტმა გარკვეულწილად შეძლო 1992 წელს, ჩვენ აღმოვაჩინეთ ეს რყევები. და WMAP-ის გაუმჯობესებული შედეგებით, ჩვენ შევძელით მათი სიდიდის გაზომვა და დანახვა, რომ ისინი შეესაბამება ინფლაციის პროგნოზებს.

3) სამყარო ადიაბატური რყევებით, ანუ ყველგან ერთნაირი ენტროპიით. რყევები შეიძლება იყოს განსხვავებული: ადიაბატური, მუდმივი გამრუდება ან ორივე ტიპის ნაზავი. ინფლაციამ იწინასწარმეტყველა 100% ადიაბატური რყევები, რაც გულისხმობს კარგად განსაზღვრული CMB პარამეტრების არსებობას, რომლებიც შეიძლება გაზომილი იყოს WMAP-ში და ფართომასშტაბიანი სტრუქტურების გაზომვა 2dF და SDSS პროექტებში. თუ CMB და ფართომასშტაბიანი რყევები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, ისინი ადიაბატურია და თუ არა, შეიძლება იყოს მუდმივი გამრუდება. სამყაროს განსხვავებული რყევების ნაკრები რომ ჰქონოდა, ამის შესახებ 2000 წლამდე ვერ ვიცოდით!

მაგრამ ინფლაციის თეორიის დანარჩენი მიღწევების წყალობით ეს პუნქტი იმდენად მიჩნეულია, რომ მისი დადასტურება თითქმის შეუმჩნეველი დარჩა. ეს იყო მხოლოდ იმის დადასტურება, რაც ჩვენ უკვე "ვიცით", როდესაც სინამდვილეში ის ისეთივე რევოლუციური იყო, როგორც ნებისმიერი სხვა.

4) სამყარო, რომელშიც რყევების სპექტრი ოდნავ მცირე იყო, ვიდრე მასშტაბის ინვარიანტული (n s< 1). Это серьёзное предсказание! Конечно, инфляция, в общем, предсказывает, что флуктуации должны быть масштабно-инвариантными. Но есть подвох, или уточнение: форма инфляционных потенциалов влияет на то, как спектр флуктуаций отличается от идеальной масштабной инвариантности.

1980-იან წლებში აღმოჩენილმა სამუშაო მოდელებმა იწინასწარმეტყველეს, რომ რყევების სპექტრი (სკალარული სპექტრული ინდექსი, n s) უნდა იყოს ოდნავ ნაკლები 1-ზე, სადღაც 0.92-დან 0.98-მდე, გამოყენებული მოდელის მიხედვით.

როდესაც მივიღეთ დაკვირვების მონაცემები, აღმოვაჩინეთ, რომ გაზომილი რაოდენობა, n s, იყო დაახლოებით 0,97, შეცდომით (BAO პროექტის CMB გაზომვების მიხედვით) 0,012. ისინი პირველად WMAP-ში შენიშნეს და ეს დაკვირვება არა მხოლოდ დადასტურდა, არამედ დროთა განმავლობაში განმტკიცდა სხვების მიერ. ეს მართლაც ერთზე ნაკლებია და მხოლოდ ინფლაციამ გააკეთა ეს პროგნოზი.

5) და ბოლოს, სამყარო გრავიტაციული ტალღების რყევების გარკვეული სპექტრით. ეს არის უახლესი პროგნოზი, ერთადერთი დიდი, რომელიც ჯერ არ დადასტურებულა. ზოგიერთი მოდელი, როგორიცაა ლინდეს ქაოტური ინფლაციის მოდელი, წარმოქმნის დიდ გრავიტაციულ ტალღებს (რაც BICEP2-ს უნდა შეემჩნია), სხვებს, როგორიცაა ალბრეხტ-შტეინჰარდის მოდელი, შეუძლია წარმოქმნას ძალიან მცირე გრავიტაციული ტალღები.

ჩვენ ვიცით რა სპექტრი უნდა ჰქონდეთ მათ და როგორ ურთიერთქმედებენ ეს ტალღები CMB პოლარიზაციის რყევებთან. გაურკვევლობა მხოლოდ მათ სიძლიერეშია, რაც შეიძლება ძალიან მცირე იყოს დასაკვირვებლად, იმისდა მიხედვით, თუ რომელი ინფლაციის მოდელია სწორი.

გაითვალისწინეთ ეს მომდევნო ჯერზე, როცა წაიკითხავთ სტატიას ინფლაციის თეორიის სპეკულაციური ხასიათის შესახებ, ან იმის შესახებ, თუ როგორ ეჭვობს თეორიის ერთ-ერთი დამფუძნებელი მის სიმართლეში. დიახ, ადამიანები ცდილობენ იპოვონ ხვრელები საუკეთესო თეორიებიდა მოძებნეთ ალტერნატივები; ჩვენ მეცნიერები ამას ვაკეთებთ.

მაგრამ ინფლაცია არ არის დაკვირვებისგან მოწყვეტილი თეორიული მონსტრი. მან გააკეთა ხუთი ახალი პროგნოზი, რომელთაგან ოთხი ჩვენ დავადასტურეთ! მან შეიძლება იწინასწარმეტყველა ის, რაც ჩვენ ჯერ არ ვიცით როგორ გამოვცადოთ, მაგალითად, მულტი სამყარო, მაგრამ ეს არ არღვევს მის წარმატებას.

კოსმოსური ინფლაციის თეორია აღარ არის სპეკულაციური. CMB-ზე დაკვირვებისა და სამყაროს ფართომასშტაბიანი სტრუქტურების წყალობით, ჩვენ შევძელით მისი პროგნოზების დადასტურება. ეს არის პირველი მოვლენა, რაც მოხდა ჩვენს სამყაროში. კოსმოსური ინფლაცია ადრეც იყო დიდი აფეთქებადა მოამზადა ყველაფერი მისი გარეგნობისთვის. და იქნებ ჩვენ კიდევ ბევრი რამ ვისწავლოთ მისი წყალობით!

სამყაროს წარმოშობის საკითხის გარდა, თანამედროვე კოსმოლოგებს მრავალი სხვა პრობლემა აწყდებათ. იმისათვის, რომ სტანდარტმა შეძლოს მატერიის განაწილების პროგნოზირება, რომელსაც ჩვენ ვაკვირდებით, მისი საწყისი მდგომარეობა უნდა ხასიათდებოდეს ორგანიზებულობის ძალიან მაღალი ხარისხით. მაშინვე ჩნდება კითხვა: როგორ შეიძლებოდა ასეთი სტრუქტურის ჩამოყალიბება?

ფიზიკოსი ალან გუთი მასაჩუსეტსიდან ტექნოლოგიის ინსტიტუტიშესთავაზა საკუთარი ვერსია, რომელიც ხსნის ამ ორგანიზაციის სპონტანურ გაჩენას, აღმოფხვრის ზუსტი პარამეტრების ხელოვნურად შეყვანის აუცილებლობას სამყაროს საწყისი მდგომარეობის აღწერის განტოლებებში. მის მოდელს "ინფლაციური სამყარო" უწოდეს. მისი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ სწრაფად გაფართოებული, ზედმეტად გახურებული სამყაროს შიგნით, სივრცის მცირე ფართობი კლებულობს და იწყებს უფრო ძლიერ გაფართოებას, ისევე როგორც სუპერგაციებული წყალი სწრაფად იყინება და ამავე დროს ფართოვდება. სწრაფი გაფართოების ეს ეტაპი აღმოფხვრის ზოგიერთ პრობლემას, რომლებიც თან ახლავს სტანდარტული დიდი აფეთქების თეორიებს.

თუმცა, Guth-ის მოდელი ასევე არ არის ხარვეზების გარეშე. იმისათვის, რომ გუთის განტოლებები სწორად აღეწერა ინფლაციური სამყარო, მას ძალიან ზუსტად უნდა დაეყენებინა მისი განტოლებების საწყისი პარამეტრები. ამრიგად, მას იგივე პრობლემა შეექმნა, რაც სხვა თეორიების შემქმნელებს. ის იმედოვნებდა, რომ თავიდან აიცილებდა დიდი აფეთქების პირობების ზუსტი პარამეტრების დაზუსტების აუცილებლობას, მაგრამ ამისთვის მას საკუთარი პარამეტრიზაციის დანერგვა მოუწია, რაც აუხსნელი დარჩა. Guth და მისი თანაავტორი P. Steingart აღიარებენ, რომ მათ მოდელში „გამოთვლები მივყავართ მისაღები წინასწარმეტყველებამდე მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ განტოლებების მოცემული საწყისი პარამეტრები განსხვავდება ძალიან ვიწრო დიაპაზონში. თეორეტიკოსთა უმეტესობა (მათ შორის ჩვენც) ასეთ საწყის პირობებს ნაკლებად სავარაუდო თვლის“. ავტორები აგრძელებენ საუბარს თავიანთ იმედებზე, რომ ერთ დღეს შეიქმნება ახალი მათემატიკური თეორიები, რაც მათ საშუალებას მისცემს გახადონ თავიანთი მოდელი უფრო დამაჯერებელი.

ეს დამოკიდებულება ჯერ არ არის ღია თეორიებიგუთის მოდელის კიდევ ერთი ნაკლია. თეორია ერთიანი ველი, რომელზედაც დაფუძნებულია ინფლაციური სამყაროს მოდელი, სრულიად ჰიპოთეტურია და „ცუდად ექვემდებარება ექსპერიმენტულ შემოწმებას, ვინაიდან ყველაზემისი პროგნოზები არ შეიძლება რაოდენობრივად შემოწმდეს ლაბორატორიაში“. (ერთიანი ველის თეორია არის მეცნიერთა საკმაოდ საეჭვო მცდელობა, დააკავშირონ სამყაროს ზოგიერთი ფუნდამენტური ძალა.)

გუთის თეორიის კიდევ ერთი ნაკლი არის ის, რომ იგი არაფერს ამბობს ზედმეტად გახურებული და გაფართოებული მატერიის წარმოშობაზე. გუთმა გამოსცადა მისი ინფლაციური თეორიის თავსებადობა სამყაროს წარმოშობის სამ ჰიპოთეზთან. მან პირველად განიხილა სტანდარტული დიდი აფეთქების თეორია. ამ შემთხვევაში, გუტის აზრით, ინფლაციური ეპიზოდი უნდა მომხდარიყო სამყაროს ევოლუციის ერთ-ერთ ადრეულ ეტაპზე. თუმცა, ეს მოდელი უქმნის სინგულარობის გადაუჭრელ პრობლემას. მეორე ჰიპოთეზა ამტკიცებს, რომ სამყარო წარმოიშვა ქაოსიდან. მისი ზოგიერთი ნაწილი ცხელი იყო, ზოგი ცივი, ზოგი ფართოვდებოდა და ზოგიც იკუმშებოდა. ამ შემთხვევაში, ინფლაცია უნდა დაწყებულიყო სამყაროს გადახურებულ და გაფართოებულ რეგიონში. მართალია, გუთი აღიარებს, რომ ეს მოდელი ვერ ხსნის პირველადი ქაოსის წარმოშობას.

მესამე შესაძლებლობა, რომელსაც გუტი უჭერს მხარს, არის ის, რომ მატერიის ზედმეტად გახურებული, გაფართოებული გროვა სიცარიელიდან კვანტურ-მექანიკურად გამოდის. სტატიაში, რომელიც გამოქვეყნდა Scientific American-ში 1984 წელს, გუთი და სტეინგარტი ამტკიცებდნენ: „სამყაროს ინფლაციური მოდელი გვაძლევს წარმოდგენას. შესაძლო მექანიზმი, რომლის დახმარებითაც დაკვირვებადი სამყარო შეიძლება გამოჩნდეს სივრცის უსასრულოდ მცირე რეგიონიდან. ამის გაცნობიერებით, ძნელია გაუძლო ცდუნებას, გადადგა ნაბიჯი წინ და დაასკვნი, რომ სამყარო ფაქტიურად არაფრისგან გაჩნდა“.

რაც არ უნდა მიმზიდველი იყოს ეს იდეა მეცნიერებისთვის, რომლებიც მზად არიან აიღონ იარაღი ყოველგვარი ხსენების წინააღმდეგ უმაღლესი ცნობიერების არსებობის შესაძლებლობის შესახებ, რომელმაც შექმნა სამყარო, უფრო მჭიდრო შემოწმებისას ის წყალს არ იკავებს. „არაფერზე“, რაზეც გუთი საუბრობს, არის ჰიპოთეტური კვანტური მექანიკური ვაკუუმი, რომელიც აღწერილია ჯერ კიდევ განუვითარებელი ველის ერთიანი თეორიით, რომელმაც უნდა გააერთიანოს განტოლებები. კვანტური მექანიკადა ფარდობითობის ზოგადი თეორია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ამ დროისთვის ეს ვაკუუმი თეორიულადაც კი შეუძლებელია.

უნდა აღინიშნოს, რომ ფიზიკოსებმა აღწერეს კვანტური მექანიკური ვაკუუმის უფრო მარტივი ტიპი, რომელიც არის ეგრეთ წოდებული "ვირტუალური ნაწილაკების" ზღვა, ატომების ფრაგმენტები, რომლებიც "თითქმის არსებობს". დროდადრო, ზოგიერთი ამ სუბატომური ნაწილაკი ვაკუუმიდან გადადის სამყაროში. მატერიალური რეალობა. ამ ფენომენს ეწოდება ვაკუუმის რყევები. ვაკუუმის რყევების პირდაპირ დაკვირვება შეუძლებელია, მაგრამ თეორიები, რომლებიც ამტკიცებენ მათ არსებობას, ექსპერიმენტულად დადასტურდა. ამ თეორიების თანახმად, ნაწილაკები და ანტინაწილაკები წარმოიქმნება ვაკუუმიდან უმიზეზოდ და თითქმის მაშინვე ქრება, ანადგურებს ერთმანეთს. გუთმა და მისმა კოლეგებმა ივარაუდეს, რომ რაღაც მომენტში, პატარა ნაწილაკების ნაცვლად, მთელი სამყარო გაჩნდა ვაკუუმიდან და იმის ნაცვლად, რომ დაუყოვნებლივ გაქრეს, ეს სამყარო რატომღაც გადარჩა მილიარდობით წლის განმავლობაში. ამ მოდელის ავტორებმა სინგულარობის პრობლემა გადაჭრეს პოსტულაციის მიხედვით, რომ მდგომარეობა, რომელშიც სამყარო გამოდის ვაკუუმიდან, გარკვეულწილად განსხვავდება სინგულარობის მდგომარეობისგან.

თუმცა, ამ სცენარს ორი ძირითადი ნაკლი აქვს. ჯერ ერთი, შეიძლება მხოლოდ გაოცებული იყოს მეცნიერთა წარმოსახვის გამბედაობით, რომლებმაც გაავრცელეს საკმაოდ შეზღუდული გამოცდილება. სუბატომური ნაწილაკებიმთელ სამყაროს. ს. ჰოკინგი და გ. ელისი გონივრულად აფრთხილებენ თავიანთ ზედმეტად ენთუზიასტ კოლეგებს: ”ვარაუდი, რომ ლაბორატორიაში აღმოჩენილი და შესწავლილი ფიზიკის კანონები მოქმედი იქნება სივრცე-დროის კონტინუუმის სხვა წერტილებში, რა თქმა უნდა, ძალიან თამამია. ექსტრაპოლაცია.” მეორეც, მკაცრად რომ ვთქვათ, კვანტურ მექანიკურ ვაკუუმს არ შეიძლება ეწოდოს "არაფერი". კვანტური მექანიკური ვაკუუმის აღწერა, თუნდაც უმარტივესში არსებული თეორიებიიკავებს უაღრესად აბსტრაქტული მათემატიკური გამოთვლების ბევრ გვერდს. ასეთი სისტემა უდავოდ არის „რაღაც“ და მაშინვე ჩნდება იგივე ჯიუტი კითხვა: „როგორ გაჩნდა ასეთი კომპლექსურად ორგანიზებული „ვაკუუმი“?

დავუბრუნდეთ თავდაპირველ პრობლემას, რომლის გადასაჭრელად გუთმა შექმნა ინფლაციური მოდელი: სამყაროს საწყისი მდგომარეობის ზუსტი პარამეტრიზაციის პრობლემა. ასეთი პარამეტრიზაციის გარეშე შეუძლებელია მატერიის დაკვირვებული განაწილების მიღება სამყაროში. როგორც ვნახეთ, გუტმა ვერ გადაჭრა ეს პრობლემა. უფრო მეტიც, საეჭვოა იმის შესაძლებლობა, რომ დიდი აფეთქების თეორიის ნებისმიერ ვერსიას, მათ შორის გუთის ვერსიას, შეუძლია სამყაროში მატერიის დაკვირვებული განაწილების პროგნოზირება.

გუტის მოდელში უაღრესად ორგანიზებული საწყისი მდგომარეობა, მისივე სიტყვებით, საბოლოოდ იქცევა 10 სანტიმეტრი დიამეტრის „სამყაროდ“, სავსე ერთგვაროვანი, სუპერ მკვრივი, ზედმეტად გახურებული გაზით. ის გაფართოვდება და გაცივდება, მაგრამ არ არსებობს საფუძველი ვირწმუნოთ, რომ ის ოდესმე გადაიქცევა უფრო მეტად, ვიდრე გაზის ერთგვაროვანი ღრუბელი. სინამდვილეში, ყველა დიდი აფეთქების თეორია იწვევს ამ შედეგს. თუ გუთს მოუწევდა მრავალი ხრიკის გამოყენება და საეჭვო ვარაუდების გაკეთება, რათა საბოლოოდ მიეღო სამყარო ერთგვაროვანი აირის ღრუბლის სახით, მაშინ შეიძლება წარმოვიდგინოთ, როგორი უნდა იყოს თეორიის მათემატიკური აპარატი, რომელიც მიგვიყვანს სამყარომდე, როგორც ვიცით. ეს!

კარგი სამეცნიერო თეორია შესაძლებელს ხდის მრავალი რთული ბუნებრივი მოვლენის წინასწარმეტყველებას მარტივიდან თეორიული სქემა. მაგრამ გუთის თეორიაში (და ნებისმიერ სხვა ვერსიაში) პირიქითაა: რთული მათემატიკური გამოთვლების შედეგად ვიღებთ ერთგვაროვანი აირის გაფართოებულ ბუშტს. ამის მიუხედავად, სამეცნიერო ჟურნალები ბეჭდავენ ენთუზიაზმით სავსე სტატიებს ინფლაციური თეორიის შესახებ, რომელსაც თან ახლავს მრავალი ფერადი ილუსტრაცია, რამაც მკითხველს უნდა შექმნას შთაბეჭდილება, რომ გუტმა საბოლოოდ მიაღწია თავის სანუკვარ მიზანს - მან იპოვა სამყაროს წარმოშობის ახსნა. უფრო პატიოსანი იქნებოდა უბრალოდ მუდმივი რუბრიკის გახსნა სამეცნიერო ჟურნალებიგამოაქვეყნოს მასში სამყაროს წარმოშობის თეორია, რომელიც მოდურია ამ თვეში.

ძნელი წარმოსადგენია საწყისი მდგომარეობის სირთულე და ჩვენი სამყაროს გაჩენისთვის აუცილებელი პირობები მისი სტრუქტურებისა და ორგანიზმების მთელი მრავალფეროვნებით. ჩვენი სამყაროს შემთხვევაში, ამ სირთულის ხარისხი ისეთია, რომ მისი ახსნა მხოლოდ ფიზიკური კანონებით შეუძლებელია.

რა მოხდებოდა, თუ შორეულ წარსულში სამყაროს სივრცე ცრუ ვაკუუმში იქნებოდა? იმ ეპოქაში მატერიის სიმკვრივე იმაზე ნაკლები რომ ყოფილიყო, ვიდრე საჭიროა სამყაროს დასაბალანსებლად, მაშინ ამაღელვებელი გრავიტაცია დომინირებდა. ეს გამოიწვევს სამყაროს გაფართოებას, თუნდაც ის თავდაპირველად არ გაფართოვდეს.

ჩვენი იდეების უფრო გარკვევისთვის, ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ სამყარო დახურულია. შემდეგ ის ისე იფეთქებს ცხელი საჰაერო ბუშტი. როდესაც სამყაროს მოცულობა იზრდება, მატერია იშვიათდება და მისი სიმკვრივე მცირდება. თუმცა, ცრუ ვაკუუმის მასის სიმკვრივე არის ფიქსირებული მუდმივი; ის ყოველთვის იგივე რჩება. ასე რომ, ძალიან სწრაფად მატერიის სიმკვრივე ხდება უმნიშვნელო, ჩვენ ვტოვებთ ცრუ ვაკუუმის ერთგვაროვან გაფართოებულ ზღვას.

გაფართოება გამოწვეულია ცრუ ვაკუუმის დაძაბულობით, რომელიც აღემატება მის მასის სიმკვრივესთან დაკავშირებულ მიზიდულობას. ვინაიდან არცერთი ეს რაოდენობა არ იცვლება დროთა განმავლობაში, გაფართოების ტემპი რჩება მუდმივი სიზუსტის მაღალი ხარისხით. ეს მაჩვენებელი ხასიათდება იმ პროპორციით, რომლითაც სამყარო ფართოვდება დროის ერთეულზე (ვთქვათ, ერთ წამში). მნიშვნელობით, ეს მნიშვნელობა ძალიან ჰგავს ეკონომიკაში ინფლაციის მაჩვენებელს - ფასების პროცენტულ ზრდას წელიწადში. 1980 წელს, როდესაც გუთი ჰარვარდში სემინარს ასწავლიდა, აშშ-ში ინფლაციის მაჩვენებელი 14% იყო. თუ ეს მნიშვნელობა უცვლელი დარჩებოდა, ფასები გაორმაგდებოდა ყოველ 5,3 წელიწადში ერთხელ. ანალოგიურად, სამყაროს გაფართოების მუდმივი ტემპი გულისხმობს, რომ არსებობს დროის ფიქსირებული ინტერვალი, რომლის დროსაც სამყაროს ზომა გაორმაგდება.
ზრდას, რომელსაც ახასიათებს მუდმივი გაორმაგების დრო, ეწოდება ექსპონენციალური ზრდა. ცნობილია, რომ ის ძალიან სწრაფად იწვევს გიგანტურ რიცხვებს. თუ დღეს პიცის ერთი ნაჭერი ღირს $1, მაშინ 10 გაორმაგების ციკლის შემდეგ (ჩვენს მაგალითში 53 წელი) მისი ფასი იქნება $10^(24)$ დოლარი, ხოლო 330 ციკლის შემდეგ მიაღწევს $10^(100)$$$-ს. ამ კოლოსალურ რიცხვს, რომელსაც მოჰყვება 100 ნული, აქვს განსაკუთრებული სახელი - googol. გუტმა შესთავაზა კოსმოლოგიაში ტერმინი ინფლაციის გამოყენება სამყაროს ექსპონენციალური გაფართოების აღსაწერად.

ცრუ ვაკუუმით სავსე სამყაროს გაორმაგების დრო წარმოუდგენლად მოკლეა. და რაც უფრო მაღალია ვაკუუმის ენერგია, მით უფრო მოკლეა ის. ელექტროსუსტი ვაკუუმის შემთხვევაში, სამყარო გაფართოვდება გუგოლის კოეფიციენტით მიკროწამის ერთ ოცდამეათედში, ხოლო დიდი გაერთიანების ვაკუუმის არსებობისას ეს მოხდება $10^(26)$-ჯერ უფრო სწრაფად. წამის ასეთ მოკლე ნაწილად, ატომის ზომის რეგიონი გაიზრდება იმ ზომით, ვიდრე დღეს მთელ დაკვირვებად სამყაროს აქვს.

იმის გამო, რომ ცრუ ვაკუუმი არასტაბილურია, ის საბოლოოდ იშლება და მისი ენერგია აანთებს ნაწილაკების ბურთულას. ეს მოვლენა აღნიშნავს ინფლაციის დასასრულს და ნორმალური კოსმოლოგიური ევოლუციის დასაწყისს. ამრიგად, პატარა საწყისი ემბრიონიდან ვიღებთ უზარმაზარ ცხელ გაფართოებულ სამყაროს. და როგორც დამატებითი ბონუსი, ეს სცენარი სასწაულებრივად გამორიცხავს ჰორიზონტსა და ბრტყელ გეომეტრიის პრობლემებს, რომლებიც დამახასიათებელია დიდი აფეთქების კოსმოლოგიაში.

ჰორიზონტის პრობლემის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ დაკვირვებადი სამყაროს ზოგიერთ ნაწილს შორის მანძილი ისეთია, რომ ისინი, როგორც ჩანს, ყოველთვის აღემატებოდა სინათლის მიერ გავლილ მანძილს დიდი აფეთქების შემდეგ. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ ისინი არასოდეს ურთიერთობდნენ ერთმანეთთან და შემდეგ ძნელია იმის ახსნა, თუ როგორ მიაღწიეს ტემპერატურისა და სიმკვრივის თითქმის ზუსტ თანასწორობას. დიდი აფეთქების სტანდარტულ თეორიაში, სინათლის მიერ გავლილი გზა სამყაროს ასაკის პროპორციულად იზრდება, ხოლო რეგიონებს შორის მანძილი უფრო ნელა იზრდება, რადგან კოსმოსური გაფართოება შენელდება გრავიტაციით. ტერიტორიები, რომლებსაც არ შეუძლიათ ურთიერთქმედება დღეს, შეძლებენ ერთმანეთზე გავლენის მოხდენას მომავალში, როდესაც სინათლე საბოლოოდ დაფარავს მათ გამყოფ მანძილს. მაგრამ წარსულში სინათლის მიერ გავლილი მანძილი იმაზე უფრო მოკლე ხდება, ვიდრე უნდა იყოს, ასე რომ, თუ რეგიონებს დღეს არ შეუძლიათ ურთიერთქმედება, ისინი ნამდვილად ვერ ახერხებდნენ ამას ადრე. ამრიგად, პრობლემის საფუძველი დაკავშირებულია გრავიტაციის მიმზიდველ ბუნებასთან, რის გამოც გაფართოება თანდათან ნელდება.

თუმცა, ცრუ ვაკუუმურ სამყაროში გრავიტაცია ამაღელვებელია და გაფართოების შენელების ნაცვლად, ის აჩქარებს მას. ამ შემთხვევაში სიტუაცია საპირისპიროა: ადგილები, რომლებსაც შეუძლიათ სინათლის სიგნალების გაცვლა, მომავალში დაკარგავენ ამ შესაძლებლობას. და, რაც მთავარია, ის ადგილები, რომლებიც დღეს ერთმანეთისთვის მიუწვდომელია, წარსულში უნდა ურთიერთობდნენ. ჰორიზონტის პრობლემა გაქრა!
ბრტყელი სივრცის პრობლემაც ისევე მარტივად წყდება. გამოდის, რომ სამყარო კრიტიკულ სიმკვრივეს მხოლოდ მაშინ შორდება, თუ მისი გაფართოება შენელდება. დაჩქარებული ინფლაციური გაფართოების შემთხვევაში პირიქითაა: სამყარო უახლოვდება კრიტიკულ სიმკვრივეს, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის უფრო ბრტყელი ხდება. იმის გამო, რომ ინფლაცია აფართოებს სამყაროს კოლოსალური ფაქტორით, ჩვენ მის მხოლოდ მცირე ნაწილს ვხედავთ. ეს დაკვირვებადი რეგიონი, როგორც ჩანს, ბრტყელია, ჩვენი დედამიწის მსგავსი, რომელიც ასევე ბრტყელი ჩანს ზედაპირთან ახლოს დანახვისას.

ასე რომ, ინფლაციის ხანმოკლე პერიოდი სამყაროს დიდ, ცხელ, ერთგვაროვან და ბრტყელს ხდის, რაც ქმნის ზუსტად ისეთ საწყის პირობებს, რაც საჭიროა სტანდარტული დიდი აფეთქების კოსმოლოგიისთვის.
ინფლაციის თეორიამ დაიწყო მსოფლიოს დაპყრობა. რაც შეეხება თავად გუტს, მისი პოსტდოქტორის სტატუსი დასრულდა. მან მიიღო შემოთავაზება მისი ალმა მატერის, მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტისგან, სადაც დღესაც აგრძელებს მუშაობას.

ნაწყვეტი ა.ვილენკინის წიგნიდან "ბევრი სამყარო ერთში: სხვა სამყაროების ძიება"

ნაკლებად სავარაუდო ჩანდა, რომ სამყაროს დაბადების პირველ მილიწამებში მომხდარი მოვლენების ექო ჩვენამდე მოაღწია. თუმცა, ეს შესაძლებელი აღმოჩნდა.

კოსმოლოგია, სამყაროს სტრუქტურა, ჩვენი სამყაროს წარსული, აწმყო და მომავალი - ეს კითხვები ყოველთვის აწუხებდა საუკეთესო გონებაკაცობრიობა. კოსმოლოგიისა და ზოგადად მეცნიერების განვითარებისთვის ძალზე მნიშვნელოვანია სამყაროს მთლიანობაში გაგება. განსაკუთრებულ როლს ასრულებს აბსტრაქტული კონსტრუქციების ექსპერიმენტული გადამოწმება, დაკვირვების მონაცემებით მათი დადასტურება, კვლევის შედეგების გააზრება და შედარება და გარკვეული თეორიების ადეკვატური შეფასება. ახლა ჩვენ იმ გზის შუაში ვართ, რომელიც აინშტაინის განტოლებების ამოხსნიდან სამყაროს დაბადებისა და სიცოცხლის საიდუმლოების შეცნობამდე მივყავართ.

შემდეგი ნაბიჯი ამ გზაზე გადადგა ქაოტური ინფლაციის თეორიის შემქმნელმა, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის კურსდამთავრებულმა, ახლა სტენფორდის უნივერსიტეტის პროფესორმა, ანდრეი დმიტრიევიჩ ლინდემ, რომელმაც მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა განვითარების ადრეული ეტაპის გაგებაში. სამყარო. მრავალი წლის განმავლობაში მუშაობდა ერთ-ერთ წამყვან აკადემიაში რუსული ინსტიტუტები- ფიზიკური ინსტიტუტი. ლებედევის მეცნიერებათა აკადემია (FIAN), სწავლობდა ელემენტარული ნაწილაკების თანამედროვე თეორიების შედეგებს, მუშაობდა პროფესორ დევიდ აბრამოვიჩ კირჟნიცთან ერთად.

1972 წელს კირჟნიცი და ლინდე მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ქ ადრეული სამყაროიყო თავისებური ფაზური გადასვლები, როდესაც განსხვავებები განსხვავებული ტიპებიურთიერთქმედება მოულოდნელად გაქრა: ძლიერი და ელექტროსუსტი ურთიერთქმედება გაერთიანდა ერთ ძალაში. ( ერთიანი თეორიასუსტი და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებები, რომლებსაც ახორციელებენ კვარკები და ლეპტონები უმასური ფოტონების (ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება) და მძიმე შუალედური ნივთიერების გაცვლის გზით. ვექტორული ბოზონები(სუსტი ურთიერთქმედება), შეიქმნა 1960-იანი წლების ბოლოს. სტივენ ვაინბერგი, შელდონ გლაშოუ და აბდუს სალამი.) შემდგომში, ლინდემ ყურადღება გაამახვილა სამყაროს განვითარების უფრო ადრეულ ეტაპებზე, მისი დაბადებიდან პირველ 10-30 წმ-ში პროცესების შესწავლაზე. ადრე, ნაკლებად სავარაუდო ჩანდა, რომ სამყაროს დაბადების პირველ მილიწამებში მომხდარი მოვლენების გამოძახილი ჩვენამდე მოაღწია. თუმცა, in ბოლო წლები თანამედროვე მეთოდებიასტრონომიულმა დაკვირვებებმა შესაძლებელი გახადა შორეულ წარსულში ჩახედვა.

კოსმოლოგიის პრობლემები

დიდი აფეთქების თეორიის გათვალისწინებით, მკვლევარებს შეექმნათ პრობლემები, რომლებიც ადრე მეტაფიზიკურად აღიქმებოდა. თუმცა, კითხვები ყოველთვის ჩნდებოდა და პასუხს ითხოვდა.

რა მოხდა, როცა არაფერი იყო? თუ სამყარო სინგულარობიდან დაიბადა, მაშინ ის ერთ დროს არ არსებობდა. ლანდაუსა და ლიფშიცის თეორიულ ფიზიკაში ნათქვამია, რომ აინშტაინის განტოლებების ამოხსნა არ შეიძლება გაგრძელდეს ნეგატიური დროის რეგიონში და ამიტომ ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ფარგლებში ჩნდება კითხვა „რა იყო სამყაროს დაბადებამდე? ?" აზრი არ აქვს. თუმცა, ეს კითხვა კვლავაც აღელვებს ყველა ჩვენგანს.

იკვეთება თუ არა პარალელური ხაზები? სკოლაში გვითხრეს არაო. თუმცა, რაც შეეხება კოსმოლოგიას, პასუხი არც ისე მკაფიოა. მაგალითად, სფეროს ზედაპირის მსგავს დახურულ სამყაროში, ხაზები, რომლებიც პარალელურად იყვნენ ეკვატორზე, იკვეთება ჩრდილოეთით და სამხრეთ პოლუსები. მართალია ევკლიდე? რატომ ჩანს სამყარო ბრტყელი? ის თავიდანვე ასეთი იყო? ამ კითხვებზე პასუხის გასაცემად აუცილებელია დადგინდეს, როგორი იყო სამყარო განვითარების ძალიან ადრეულ ეტაპზე.

რატომ არის სამყარო ერთგვაროვანი? სინამდვილეში ეს სიმართლეს არ შეესაბამება. არის გალაქტიკები, ვარსკვლავები და სხვა არაჰომოგენურობები. თუ შეხედავ სამყაროს იმ ნაწილს, რომელიც თანამედროვე ტელესკოპების ხედვის ფარგლებშია და გააანალიზე საშუალო სიმკვრივემატერიის განაწილება კოსმოსური მასშტაბით, გამოდის, რომ ის ყველა მიმართულებით ერთნაირია 10 -5 სიზუსტით. რატომ არის სამყარო ერთგვაროვანი? რატომ შიგნით სხვადასხვა ნაწილებიმოქმედებს თუ არა ფიზიკის იგივე კანონები სამყაროზე? რატომ არის სამყარო ასეთი დიდი? საიდან გაჩნდა მის შესაქმნელად საჭირო ენერგია?

ეჭვები ყოველთვის ჩნდებოდა და რაც უფრო მეტს სწავლობდნენ მეცნიერები ჩვენი სამყაროს არსებობის სტრუქტურისა და ისტორიის შესახებ, მეტი კითხვაუპასუხოდ დარჩა. თუმცა, ადამიანები ცდილობდნენ არ ეფიქრათ მათზე, აღიქვამდნენ დიდ ერთგვაროვან სამყაროს და არაგადაკვეთის პარალელურ ხაზებს, როგორც მოცემულობას, რომელიც არ ექვემდებარება განხილვას. ბოლო წვეთი, რომელმაც აიძულა ფიზიკოსები გადაეხედათ თავიანთი დამოკიდებულება ადრეული სამყაროს თეორიისადმი, იყო რელიქტური მონოპოლების პრობლემა.

მაგნიტური მონოპოლების არსებობა 1931 წელს შემოგვთავაზა ინგლისელმა ფიზიკოსმა პოლ დირაკმა. თუ ასეთი ნაწილაკები ნამდვილად არსებობს, მაშინ ისინი მაგნიტური მუხტიზოგიერთის ნამრავლი უნდა იყოს მოცემული ღირებულება, რომელიც, თავის მხრივ, განისაზღვრება ფუნდამენტური რაოდენობით ელექტრული მუხტი. თითქმის ნახევარი საუკუნის განმავლობაში ეს თემა პრაქტიკულად დავიწყებული იყო, მაგრამ 1975 წელს გაკეთდა სენსაციური განცხადება, რომ მაგნიტური მონოპოლიაღმოჩენილი კოსმოსური სხივები. ინფორმაცია არ დადასტურდა, მაგრამ შეტყობინებამ კვლავ გააღვიძა პრობლემისადმი ინტერესი და ხელი შეუწყო ახალი კონცეფციის შემუშავებას.

ელემენტარული ნაწილაკების თეორიების ახალი კლასის მიხედვით, რომელიც წარმოიშვა 1970-იან წლებში, მონოპოლები შეიძლება გამოჩნდნენ ადრეულ სამყაროში კირჟნიცისა და ლინდეს მიერ ნაწინასწარმეტყველები ფაზური გადასვლების შედეგად. თითოეული მონოპოლის მასა მილიონ მილიარდჯერ არის მეტი მასაპროტონი. 1978–1979 წლებში ზელდოვიჩმა, ხლოპოვმა და პრესკილმა აღმოაჩინეს, რომ საკმაოდ ბევრი ასეთი მონოპოლი დაიბადა, ასე რომ, ახლა თითოეული პროტონისთვის იქნებოდა მონოპოლი, რაც ნიშნავს, რომ სამყარო ძალიან მძიმე იქნებოდა და სწრაფად უნდა დაიშალოს საკუთარი წონის ქვეშ. ის ფაქტი, რომ ჩვენ ჯერ კიდევ ვარსებობთ, უარყოფს ამ შესაძლებლობას.

ადრეული სამყაროს თეორიის გადახედვა

ამ კითხვების უმეტესობაზე პასუხი მხოლოდ ინფლაციური თეორიის გაჩენის შემდეგ იქნა მიღებული.

ინფლაციის თეორიას აქვს ხანგრძლივი ისტორია. ამ ტიპის პირველი თეორია შემოგვთავაზა 1979 წელს ალექსეი ალექსანდროვიჩ სტარობინსკიმ, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის წევრმა. მისი თეორია საკმაოდ რთული იყო. შემდგომი სამუშაოსგან განსხვავებით, იგი არ ცდილობდა აეხსნა, თუ რატომ არის სამყარო დიდი, ბრტყელი, ერთგვაროვანი, იზოტროპული. თუმცა, მას ბევრი მნიშვნელოვანი თვისება ჰქონდა. ინფლაციური კოსმოლოგია.

1980 წელს მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის თანამშრომელი ალან გუზი ( ალან გუთი) სტატიაში „გაბერილი სამყარო: შესაძლო გამოსავალიჰორიზონტისა და სიბრტყის პრობლემები“ ასახული საინტერესო სცენარიგაფართოებული სამყარო. მისი მთავარი განსხვავება დიდი აფეთქების ტრადიციული თეორიისგან იყო სამყაროს დაბადების აღწერა 10-35-დან 10-32 წმ-მდე პერიოდში. გასმა ვარაუდობს, რომ ამ დროს სამყარო იმყოფებოდა ეგრეთ წოდებული "ცრუ" ვაკუუმის მდგომარეობაში, რომელშიც მისი ენერგიის სიმკვრივე განსაკუთრებით მაღალი იყო. ამრიგად, გაფართოება უფრო სწრაფად მოხდა, ვიდრე დიდი აფეთქების თეორიის მიხედვით. ექსპონენტურად სწრაფი გაფართოების ამ ეტაპს სამყაროს ინფლაცია (ინფლაცია) ეწოდა. შემდეგ ცრუ ვაკუუმი დაიშალა და მისი ენერგია გადავიდა ჩვეულებრივი მატერიის ენერგიაში.

ბატის თეორია ეფუძნებოდა კირჟნიცისა და ლინდეს მიერ შემუშავებულ ადრეულ სამყაროში ფაზური გადასვლების თეორიას. სტარობინსკისგან განსხვავებით, გუსმა მიზნად ისახავდა ერთი მარტივი პრინციპის გამოყენებით აეხსნა, თუ რატომ არის სამყარო დიდი, ბრტყელი, ერთგვაროვანი, იზოტროპული და ასევე რატომ არ არსებობს მონოპოლები. ინფლაციის ეტაპს შეუძლია ამ პრობლემების გადაჭრა.

სამწუხაროდ, გოოს მოდელში ყალბი ვაკუუმის დაშლის შემდეგ, სამყარო აღმოჩნდა ან ძალიან არაჰომოგენური ან ცარიელი. ფაქტია, რომ ცრუ ვაკუუმის დაშლა, როგორც ქვაბში მდუღარე წყალი, მოხდა ახალი ფაზის ბუშტების წარმოქმნის გამო. იმისთვის, რომ ამ შემთხვევაში გამოთავისუფლებული ენერგია გადაექცია სამყაროს თერმულ ენერგიად, საჭირო იყო უზარმაზარი ბუშტების კედლები შეეჯახებინათ და ამას უნდა გამოეწვია სამყაროს ერთგვაროვნებისა და იზოტროპიის დარღვევა ინფლაციის შემდეგ. , რაც ეწინააღმდეგება დასმულ პრობლემას.

მიუხედავად იმისა, რომ გასის მოდელი არ მუშაობდა, მან ხელი შეუწყო გაბერილი სამყაროს ახალი სცენარების განვითარებას.

ახალი ინფლაციური თეორია

1981 წლის შუა რიცხვებში ლინდემ შემოგვთავაზა გაფართოებული სამყაროს ახალი სცენარის პირველი ვერსია, რომელიც ეფუძნება დიდი გაერთიანების მოდელში ფაზის გადასვლების უფრო დეტალურ ანალიზს. იგი მივიდა დასკვნამდე, რომ ზოგიერთ თეორიაში ექსპონენციური გაფართოება არ მთავრდება ბუშტების წარმოქმნისთანავე, ასე რომ, ინფლაცია შეიძლება წავიდეს არა მხოლოდ ფაზურ გადასვლამდე ბუშტების წარმოქმნით, არამედ მის შემდეგაც, უკვე მათ შიგნით. ამ სცენარში სამყაროს დაკვირვებადი ნაწილი ითვლება ერთ ბუშტში მოთავსებულად.

ახალ სცენარში ლინდემ აჩვენა, რომ ინფლაციის შემდეგ გათბობა ხდება ნაწილაკების შექმნის გამო სკალარული ველის რხევების დროს (იხ. ქვემოთ). ამრიგად, ბუშტების კედლების შეჯახება, რამაც გამოიწვია არაერთგვაროვნება, გახდა არასაჭირო და ამით გადაიჭრა სამყაროს ფართომასშტაბიანი ჰომოგენურობისა და იზოტროპიის პრობლემა.

ახალი სცენარი შეიცავდა ორ ძირითად პუნქტს: პირველი, ბუშტების შიგნით ფიზიკური მდგომარეობის თვისებები ნელ-ნელა უნდა შეიცვალოს ბუშტის შიგნით ინფლაციის უზრუნველსაყოფად; მეორეც, მეტისთვის გვიანი ეტაპებიუნდა არსებობდეს პროცესები, რომლებიც უზრუნველყოფენ სამყაროს გათბობას ფაზური გადასვლის შემდეგ. ერთი წლის შემდეგ მკვლევარმა გადახედა თავის მიდგომას, შესთავაზა ახალ ინფლაციურ თეორიაში და მივიდა დასკვნამდე, რომ ფაზური გადასვლები საერთოდ არ არის საჭირო, ასევე სუპერგაგრილება და ცრუ ვაკუუმი, საიდანაც დაიწყო ალან ჰუსი. ეს იყო ემოციური შოკი, რადგან საჭირო იყო უარი ეთქვა ცხელი სამყაროს შესახებ იდეებზე, რომლებიც ჭეშმარიტად ითვლებოდა. ფაზური გადასვლებიდა ჰიპოთერმია. საჭირო იყო მოძებნა ახალი გზაპრობლემის გადაჭრა. შემდეგ წამოაყენეს ქაოტური ინფლაციის თეორია.

ქაოტური ინფლაცია

იდეა, რომელიც საფუძვლად უდევს ლინდეს ქაოტური ინფლაციის თეორიას, ძალიან მარტივია, მაგრამ მის ასახსნელად საჭიროა შემოვიტანოთ სკალარული ველის კონცეფცია. არის მიმართულების ველები – ელექტრომაგნიტური, ელექტრული, მაგნიტური, გრავიტაციული, მაგრამ შეიძლება იყოს კიდევ ერთი მაინც – სკალარი, რომელიც არსად არ არის მიმართული, უბრალოდ კოორდინატების ფუნქციაა.

სკალარული ველის უახლოესი (თუმცა არა ზუსტი) ანალოგი არის ელექტროსტატიკური პოტენციალი. შეერთებული შტატების ელექტრულ ქსელებში ძაბვა არის 110 ვ, ხოლო რუსეთში 220 ვ. თუ ადამიანს ერთი ხელით დაეჭირა ამერიკულ სადენს, მეორეთი კი რუსულს, პოტენციური სხვაობა მოკლავს მას. ძაბვა ყველგან ერთნაირი რომ იყოს, პოტენციური სხვაობა არ იქნებოდა და დენი არ მოედინებოდა. ასე რომ, მუდმივ სკალარ ველში პოტენციური განსხვავება არ არის. აქედან გამომდინარე, ჩვენ ვერ ვხედავთ მუდმივ სკალარულ ველს: ის ჰგავს ვაკუუმს, რომელიც ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება ჰქონდეს მაღალი სიმკვრივისენერგია.

ითვლება, რომ ამ ტიპის ველების გარეშე ძალიან რთულია ელემენტარული ნაწილაკების რეალისტური თეორიის შექმნა. ბოლო წლებში აღმოჩენილია ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების თეორიით ნაწინასწარმეტყველები თითქმის ყველა ნაწილაკი, გარდა სკალარულისა. ასეთი ნაწილაკების ძიება არის შვეიცარიის CERN-ში ამჟამად მშენებარე უზარმაზარი ამაჩქარებლის ერთ-ერთი მთავარი მიზანი.

სკალარული ველი იყო თითქმის ყველა ინფლაციურ სცენარში. გუსმა შესთავაზა პოტენციალის გამოყენება რამდენიმე ღრმა დაბალთან. ლინდეს ახალ ინფლაციურ თეორიას სჭირდებოდა პოტენციალი თითქმის ბრტყელი ზედა, მაგრამ მოგვიანებით, ქაოტური ინფლაციის სცენარში, აღმოჩნდა, რომ საკმარისია ჩვეულებრივი პარაბოლის აღება და ყველაფერი მუშაობს.

განვიხილოთ უმარტივესი სკალარული ველი, სიმკვრივე პოტენციური ენერგიარომელიც პროპორციულია მისი სიდიდის კვადრატისა, ისევე როგორც ქანქარის ენერგია წონასწორობის პოზიციიდან მისი გადახრის კვადრატის პროპორციულია:

პატარა ველი არაფერი იცის სამყაროს შესახებ და დაიწყებს რყევას მის მინიმუმთან ახლოს. თუმცა, თუ ველი საკმარისად დიდია, მაშინ ის ძალიან ნელა დაეშვება და აჩქარებს სამყაროს მისი ენერგიის გამო. თავის მხრივ, სამყაროს სიჩქარე (და არა რომელიმე ნაწილაკი) შეანელებს სკალარული ველის დაცემას.

ამრიგად, დიდი სკალარული ველი იწვევს სამყაროს გაფართოების მაღალ ტემპს. სამყაროს გაფართოების მაღალი ტემპი ხელს უშლის ველის დაცემას და ამით არ აძლევს საშუალებას შემცირდეს ენერგიის პოტენციური სიმკვრივე. მაგრამ მაღალი სიმკვრივისენერგია აგრძელებს სამყაროს მზარდი სიჩქარით აჩქარებას. ეს თვითშენარჩუნებული რეჟიმი იწვევს ინფლაციას, სამყაროს ექსპონენტურად სწრაფ გაფართოებას.

ამ საოცარი ეფექტის ასახსნელად საჭიროა ერთობლივად ამოხსნათ აინშტაინის განტოლება სამყაროს მასშტაბის ფაქტორისთვის:

და მოძრაობის განტოლება სკალარული ველისთვის:

აქ H არის ეგრეთ წოდებული ჰაბლის მუდმივა, პროპორციული m მასის სკალარული ველის ენერგიის სიმკვრივისა (ეს მუდმივი რეალურად დროზეა დამოკიდებული); G - გრავიტაციული მუდმივი.

მკვლევარებმა უკვე განიხილეს, თუ როგორ მოიქცევა სკალარული ველი შავი ხვრელის სიახლოვეს და სამყაროს კოლაფსის დროს. მაგრამ რატომღაც ექსპონენციური გაფართოების რეჟიმი ვერ მოიძებნა. და უბრალოდ უნდა დამეწერა სრული განტოლებასკალარული ველისთვის, რომელიც სტანდარტულ ვერსიაში (ანუ სამყაროს გაფართოების გათვალისწინების გარეშე) ქანქარის განტოლებას ჰგავდა:

მაგრამ ჩაერია რაღაც დამატებითი ტერმინი - ხახუნის ძალა, რომელიც ასოცირდებოდა გეომეტრიასთან; თავიდან არავინ გაითვალისწინა. ეს არის ჰაბლის მუდმივისა და ველის სიჩქარის ნამრავლი:

როდესაც ჰაბლის მუდმივი იყო დიდი, ხახუნი ასევე დიდი იყო და სკალარული ველი ძალიან ნელა მცირდებოდა. ამიტომ, ჰაბლის მუდმივა, რომელიც სკალარული ველის ფუნქციაა, დიდი ხნის განმავლობაში თითქმის უცვლელი დარჩა. აინშტაინის განტოლების ამოხსნა ნელა ცვალებადი ჰაბლის მუდმივით აღწერს ექსპონენტურად სწრაფად გაფართოებულ სამყაროს.

სამყაროს ექსპონენტურად სწრაფი გაფართოების ამ ეტაპს ინფლაცია ეწოდება.

რით განსხვავდება ეს რეჟიმი ჩვეულებრივი მატერიით სავსე სამყაროს ჩვეულებრივი გაფართოებისგან? დავუშვათ, რომ მტვრით სავსე სამყარო 2-ჯერ გაფართოვდა. შემდეგ მისი მოცულობა 8-ჯერ გაიზარდა. ეს ნიშნავს, რომ 1 სმ 3-ში 8-ჯერ ნაკლები მტვერია. თუ ჩვენ ამოვხსნით აინშტაინის განტოლებას ასეთი სამყაროსთვის, გამოვა, რომ დიდი აფეთქების შემდეგ მატერიის სიმკვრივე სწრაფად დაეცა და სამყაროს გაფართოების სიჩქარე სწრაფად შემცირდა.

იგივე იქნება სკალარული ველის შემთხვევაში. მაგრამ სანამ ველი ძალიან დიდი რჩებოდა, ის თავს იჭერდა, ისევე როგორც ბარონ მუნჰაუზენი ჭაობიდან თავისი გოჭით გამოყვანილი. ეს შესაძლებელი გახდა ხახუნის ძალის გამო, რომელიც მნიშვნელოვანი იყო მაღალი ველის მნიშვნელობებზე. ახალი ტიპის თეორიების შესაბამისად, სამყარო სწრაფად გაფართოვდა და ველი თითქმის უცვლელი რჩებოდა; შესაბამისად, არც ენერგიის სიმკვრივე შეცვლილა. ასე რომ, გაფართოება იყო ექსპონენციალური.

თანდათან შემცირდა ველი, შემცირდა ჰაბლის მუდმივიც, ხახუნი შემცირდა და ველმა დაიწყო რხევა და ელემენტარული ნაწილაკების წარმოქმნა. ეს ნაწილაკები ერთმანეთს შეეჯახნენ, გაცვალეს ენერგია და თანდათან მივიდნენ თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში. შედეგად, სამყარო გაცხელდა.

სამყარო თავიდანვე ცხელი იყო. ამ დასკვნამდე მიღწეული იქნა მიკროტალღური გამოსხივების შესწავლა, რომელიც ინტერპრეტირებული იყო, როგორც დიდი აფეთქების და შემდგომი გაგრილების შედეგი. შემდეგ მათ დაიწყეს ფიქრი, რომ თავდაპირველად სამყარო ცხელდა, შემდეგ მოხდა ინფლაცია და ამის შემდეგ სამყარო კვლავ გახურდა. თუმცა, ქაოტური ინფლაციის თეორიაში პირველი ცხელი ეტაპი არასაჭირო აღმოჩნდა. მაგრამ რატომ გვჭირდება ინფლაციის ეტაპი, თუ ამ ეტაპის ბოლოს სამყარო მაინც გახურდა, როგორც ძველ დიდი აფეთქების თეორიაში?

ექსპონენციალური გაფართოება

არსებობს სამყაროს სამი მარტივი მოდელი: ბრტყელი, ღია და დახურული. ბრტყელი სამყარო ბრტყელი მაგიდის ზედაპირს ჰგავს; პარალელური ხაზები ასეთ სამყაროში ყოველთვის პარალელურად რჩება. ღია სამყარო ჰიპერბოლოიდის ზედაპირის მსგავსია, ხოლო დახურული სამყარო ბურთის ზედაპირის მსგავსია. პარალელური ხაზები ასეთ სამყაროში იკვეთება მის ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსებზე.

დავუშვათ, რომ ჩვენ ვცხოვრობთ დახურულ სამყაროში, რომელიც თავიდან ბურთივით პატარა იყო. დიდი აფეთქების თეორიის თანახმად, ის გაიზარდა ღირსეულ ზომამდე, მაგრამ მაინც შედარებით მცირე დარჩა. და ინფლაციური თეორიის თანახმად, პატარა ბურთი, რომელიც წარმოიქმნება ექსპონენციური აფეთქების შედეგად ძალიან მოკლე დროუზარმაზარი გახდა. მასზე ყოფნისას დამკვირვებელი დაინახავდა ბრტყელ ზედაპირს.

წარმოიდგინეთ ჰიმალაი, სადაც არის მრავალი სხვადასხვა ბორცვი, ნაპრალები, უფსკრულები, ღრუები, ლოდები, ანუ არაერთგვაროვნება. მაგრამ მოულოდნელად ვიღაცამ ან რაღაცამ აბსოლუტურად წარმოუდგენლად გაზარდა მთები გიგანტურ პროპორციებამდე, ან ჩვენ შევმცირდით, როგორც ალისა საოცრებათა ქვეყანაში. შემდეგ, ევერესტის მწვერვალზე ყოფნისას, დავინახავთ, რომ იგი მთლიანად ბრტყელია - ის, როგორც იქნა, დაჭიმულია და არაერთგვაროვნებას აღარ აქვს რაიმე მნიშვნელობა. მთები რჩება, მაგრამ იმისთვის, რომ ერთი მეტრი მაინც ახვიდე, წარმოუდგენლად შორს უნდა წახვიდე. ამრიგად, ჰომოგენურობის პრობლემა შეიძლება მოგვარდეს. ეს ასევე განმარტავს, თუ რატომ არის სამყარო ბრტყელი, რატომ არ იკვეთება პარალელური ხაზები და რატომ არ არსებობს მონოპოლები. პარალელური ხაზები შეიძლება გადაკვეთოს და მონოპოლები შეიძლება არსებობდეს, მაგრამ მხოლოდ იმდენად შორს, რომ ჩვენ ვერ ვხედავთ მას.

გალაქტიკების გაჩენა

პატარა სამყარო კოლოსალური გახდა და ყველაფერი ერთგვაროვანი გახდა. მაგრამ რაც შეეხება გალაქტიკებს? აღმოჩნდა, რომ სამყაროს ექსპონენციური გაფართოების დროს მცირე კვანტური რყევები, რომლებიც ყოველთვის არსებობს, თუნდაც ცარიელი სივრცეკვანტური მექანიკური გაურკვევლობის პრინციპის გამო, გადაჭიმული იყო კოლოსალურ ზომებამდე და გადაიქცა გალაქტიკებად. ინფლაციური თეორიის მიხედვით, გალაქტიკები არის გაზრდილი კვანტური რყევების შედეგი, ანუ გაძლიერებული და გაყინული კვანტური ხმაური.

პირველად ეს გასაოცარი შესაძლებლობა მიუთითეს FIAN-ის მკვლევარებმა ვიაჩესლავ ფედოროვიჩ მუხანოვმა და გენადი ვასილევიჩ ჩიბისოვმა ნაშრომში, რომელიც დაფუძნებულია სტარობინსკის მიერ შემოთავაზებულ მოდელზე 1979 წელს. ცოტა ხნის შემდეგ მსგავსი მექანიზმი აღმოაჩინეს ახალ ინფლაციურ სცენარში და ქაოტური ინფლაციის თეორიაში.

წერტილოვანი ცა

კვანტურმა რყევებმა განაპირობა არა მხოლოდ გალაქტიკების დაბადება, არამედ კოსმოსური მიკროტალღური ფონის გამოსხივების ანიზოტროპიის გამოჩენა, რომლის ტემპერატურაა დაახლოებით 2,7 კ. შორეულ რეგიონებშისამყარო.

თანამედროვე ტექნოლოგიები მეცნიერებს ეხმარება რელიქტური გამოსხივების შესწავლაში. ხელოვნური თანამგზავრებიᲓედამიწა. ყველაზე ღირებული მონაცემები მიღებული იქნა WMAP კოსმოსური ზონდის გამოყენებით ( ვილკინსონის მიკროტალღური ანიზოტროპიული ზონდიასტროფიზიკოსის დევიდ უილკინსონის სახელით ( დევიდ უილკინსონი). მისი აღჭურვილობის გარჩევადობა 30-ჯერ მეტია, ვიდრე მისი წინამორბედის - კოსმოსური ხომალდი COBE.

ადრე ითვლებოდა, რომ ცის ტემპერატურა ყველგან იყო 2,7 K, მაგრამ WMAP-მა შეძლო მისი გაზომვა 10-5 K ფარგლებში მაღალი კუთხური გარჩევადობით. პირველი 3 წლის დაკვირვების შედეგად მიღებული მონაცემების მიხედვით, ცა არაერთგვაროვანი აღმოჩნდა: სადღაც ცხელი და სადღაც ცივი. ინფლაციური თეორიის უმარტივესი მოდელები წინასწარმეტყველებდნენ ტალღებს ცაში. მაგრამ სანამ ტელესკოპებმა დააფიქსირეს მისი ლაქა, დაფიქსირდა მხოლოდ სამ გრადუსიანი გამოსხივება, რომელიც ემსახურებოდა ცხელი სამყაროს თეორიის ყველაზე მძლავრ დადასტურებას. ახლა აღმოჩნდა, რომ ცხელი სამყაროს თეორია საკმარისი არ არის.

შესაძლებელი გახდა ადიდებულმა კვანტური რყევების ფოტოების მოპოვება, რომლებიც სამყაროს დაბადებიდან 10-30 წმ-ში გამოჩნდა და დღემდე შემორჩა. მკვლევარებმა არა მხოლოდ აღმოაჩინეს ცის ლაქები, არამედ შეისწავლეს ლაქების სპექტრი, ანუ სიგნალის ინტენსივობა სხვადასხვა კუთხური მიმართულებით.

WMAP-ის გამოყენებით განხორციელებული რადიაციის პოლარიზაციის მაღალი სიზუსტის გაზომვების შედეგებმა დაადასტურა სამყაროს გაფართოების თეორია და შესაძლებელი გახადა იმის დადგენა, თუ როდის მოხდა გალაქტიკათშორისი აირის იონიზაცია, გამოწვეული პირველივე ვარსკვლავებით. თანამგზავრიდან მიღებულმა ინფორმაციამ დაადასტურა ინფლაციური თეორიის პოზიცია, რომ ჩვენ ვცხოვრობთ დიდ ბრტყელ სამყაროში.

ნახატზე წითელი ხაზი აჩვენებს ინფლაციის თეორიის პროგნოზს, ხოლო შავი წერტილები შეესაბამება WMAP ექსპერიმენტულ მონაცემებს. სამყარო ბრტყელი რომ არ იყოს, მაშინ გრაფიკის პიკი იქნება მარჯვნივ ან მარცხნივ.

მარადიული და უსასრულო

მოდით კიდევ ერთხელ გადავხედოთ ფიგურას, რომელიც აჩვენებს სკალარული ველის უმარტივეს პოტენციალს (იხ. ზემოთ). რეგიონში, სადაც სკალარული ველი მცირეა, ის რხევა და სამყარო ექსპონენტურად არ ფართოვდება. რეგიონში, სადაც ველი საკმაოდ ძლიერია, ის ნელ-ნელა ცვივა და მასზე მცირე რყევები ჩნდება. ამ დროს არის ექსპონენციალური გაფართოება და მიმდინარეობს ინფლაციის პროცესი. სკალარული ველი კიდევ უფრო დიდი რომ ყოფილიყო (გრაფიკაზე ლურჯად მონიშნული), მაშინ ის ძნელად შემცირდებოდა უზარმაზარი ხახუნის გამო, კვანტური რყევები იქნებოდა უზარმაზარი და სამყარო შეიძლება გახდეს ფრაქტალი.

წარმოიდგინეთ, რომ სამყარო სწრაფად ფართოვდება და რაღაც მომენტში სკალარული ველი ენერგეტიკული მინიმალისკენ მიმავალი ველის ნაცვლად მაღლა ხტება კვანტური რყევების გამო (იხ. ზემოთ). სადაც ველი გადახტა, სამყარო ექსპონენტურად უფრო სწრაფად ფართოვდება. დაბალი ველის გადახტომა ნაკლებად სავარაუდოა, მაგრამ რაც უფრო მაღალია ის, მით უფრო დიდია მოვლენების ასეთი განვითარების ალბათობა და, შესაბამისად, ექსპონენტურად დიდი მოცულობა. ახალი ტერიტორია. თითოეულ ამ ბრტყელ რაიონში, ველი ასევე შეიძლება გადახტეს, რაც იწვევს სამყაროს ახალი ექსპონენტურად მზარდი ნაწილების შექმნას. ამის შედეგად, იმის ნაცვლად, რომ გამოიყურებოდეს ერთი უზარმაზარი მზარდი ბურთი, ჩვენი სამყარო ემსგავსება მუდმივად მზარდ ხეს, რომელიც შედგება მრავალი ასეთი ბურთისგან.

ინფლაციური თეორია გვაძლევს ერთადერთ ახსნას, რომელიც ამჟამად ცნობილია სამყაროს დაკვირვებადი ნაწილის ჰომოგენურობის შესახებ. პარადოქსულად, იგივე თეორია პროგნოზირებს, რომ უკიდურესად დიდი მასშტაბით, ჩვენი სამყარო აბსოლუტურად არაერთგვაროვანია და უზარმაზარ ფრაქტალს ჰგავს.

ნახატი სქემატურად გვიჩვენებს, თუ როგორ წარმოქმნის სამყაროს ერთი გაბერილი რეგიონი უფრო და უფრო მეტ ნაწილს. ამ თვალსაზრისით, ის ხდება მარადიული და თვითაღდგენითი.

სივრცე-დროის თვისებები და ელემენტარული ნაწილაკების ერთმანეთთან ურთიერთქმედების კანონები სხვადასხვა სფეროებშისამყარო შეიძლება იყოს განსხვავებული, ისევე როგორც სივრცის ზომები და ვაკუუმის ტიპები.

ეს ფაქტი უფრო დეტალურ ახსნას იმსახურებს. უმარტივესი თეორიის თანახმად, ერთი პოტენციური ენერგიის მინიმუმით, სკალარული ველი იკლებს ამ მინიმუმამდე. თუმცა, უფრო რეალისტური ვერსიები იძლევა მრავალი დაბალი ფიზიკის საშუალებას, რაც მსგავსია წყლისა, რომელიც გვხვდება სხვადასხვა სახელმწიფოები: თხევადი, აირისებრი და მყარი. სამყაროს სხვადასხვა ნაწილი ასევე შეიძლება იყოს განსხვავებულად ფაზის მდგომარეობები; ეს შესაძლებელია ინფლაციურ თეორიაში კვანტური რყევების გარეშეც.

შემდეგი ნაბიჯი, რომელიც დაფუძნებულია კვანტური რყევების შესწავლაზე, არის თვითგანკურნებადი სამყაროს თეორია. ეს თეორია ითვალისწინებს შეშუპებული უბნების მუდმივად ხელახალი შექმნის პროცესს და კვანტური ნახტომებიერთი ვაკუუმური მდგომარეობიდან მეორეში, სხვადასხვა შესაძლებლობებისა და განზომილებების დახარისხება.

ამრიგად, სამყარო ხდება მარადიული, უსასრულო და მრავალფეროვანი. მთელი სამყარო არასოდეს დაინგრევა. თუმცა, ეს არ ნიშნავს, რომ არ არსებობს სინგულარები. პირიქით, სამყაროს ფიზიკური მოცულობის მნიშვნელოვანი ნაწილი ყოველთვის სინგულასთან ახლოსაა. მაგრამ ვინაიდან სხვადასხვა ტომი მას სხვადასხვა დროს გადის, არ არსებობს სივრცე-დროის ერთი დასასრული, რის შემდეგაც ყველა რეგიონი ქრება. და მაშინ დროში და სივრცეში სამყაროების სიმრავლის საკითხი სულ სხვა მნიშვნელობას იძენს: სამყაროს შეუძლია საკუთარი თავის უსასრულოდ რეპროდუცირება ყველა შესაძლო მდგომარეობაში.

ეს პრეტენზია, რომელიც ეფუძნებოდა ლინდეს 1986 წლის ნაშრომს, ახალი მნიშვნელობა მიიღო რამდენიმე წლის წინ, როდესაც სიმების თეორეტიკოსებმა (ყველა ფუნდამენტური ძალის თეორიის წამყვანი კანდიდატი) დაასკვნეს, რომ ამ თეორიაში შესაძლებელია 10 100 -10 1000. სხვადასხვა ვაკუუმი. შტატები. ეს სახელმწიფოები განსხვავდება ულტრა მცირე დისტანციებზე მსოფლიოს შესაძლო სტრუქტურის არაჩვეულებრივი მრავალფეროვნების გამო.

თვითგანკურნებადი ინფლაციური სამყაროს თეორიასთან ერთად, ეს ნიშნავს, რომ სამყარო ინფლაციის დროს იშლება უსასრულოდ ბევრ ნაწილად, წარმოუდგენლად დიდი რაოდენობით. სხვადასხვა თვისებები. კოსმოლოგები ამ სცენარს მარადიულ ინფლაციურ მულტივერსიის თეორიას უწოდებენ ( მრავალმხრივი), სიმების თეორეტიკოსები კი მას სიმების ლანდშაფტს უწოდებენ.

25 წლის წინ ინფლაციური კოსმოლოგია რაღაც შუალედს ჰგავდა ფიზიკური თეორიადა სამეცნიერო ფანტასტიკა. დროთა განმავლობაში, ამ თეორიის მრავალი პროგნოზი გამოცდილი იყო და თანდათანობით შეიძინა სტანდარტული კოსმოლოგიური პარადიგმის თვისებები. მაგრამ დამშვიდება ჯერ ადრეა. ეს თეორია აგრძელებს განვითარებას და სწრაფად იცვლება. მთავარი პრობლემა არის ინფლაციური კოსმოლოგიის მოდელების შემუშავება ელემენტარული ნაწილაკების თეორიისა და სიმების თეორიის რეალისტურ ვერსიებზე დაყრდნობით. ეს საკითხი შესაძლოა ცალკე მოხსენების საგანი გახდეს.

დიდი აფეთქების თეორიის შესწავლის შემდეგ საკუთარ თავს დავუსვი კითხვა, საიდან გაჩნდა ეს აფეთქება?
სამყაროს წარმოშობის საკითხი მისი ყველა ცნობილი და ჯერ კიდევ უცნობი თვისებებით უხსოვარი დროიდან აწუხებდა ადამიანს. მაგრამ მხოლოდ მეოცე საუკუნეში, კოსმოლოგიური გაფართოების აღმოჩენის შემდეგ, სამყაროს ევოლუციის საკითხი თანდათან უფრო ნათელი გახდა. ბოლო სამეცნიერო მონაცემებმა მიგვიყვანა დასკვნამდე, რომ ჩვენი სამყარო 15 მილიონი წლის წინ დიდი აფეთქების შედეგად დაიბადა. მაგრამ რა აფეთქდა იმ მომენტში და რა არსებობდა რეალურად დიდ აფეთქებამდე, მაინც საიდუმლოდ დარჩა. ჩვენი სამყაროს გარეგნობის ინფლაციურმა თეორიამ, რომელიც შეიქმნა მე-20 საუკუნეში, შესაძლებელი გახადა მნიშვნელოვანი პროგრესის მიღწევა ამ საკითხების გადაჭრაში, სამყაროს პირველი მომენტების ზოგადი სურათი დღეს უკვე კარგად არის დახატული, თუმცა ბევრი პრობლემა ჯერ კიდევ ელოდება. ფრთებში.
გასული საუკუნის დასაწყისამდე ჩვენი სამყაროს წარმოშობის შესახებ მხოლოდ ორი შეხედულება არსებობდა. მეცნიერებს მიაჩნდათ, რომ ის მარადიული და უცვლელია, ხოლო თეოლოგები ამბობდნენ, რომ სამყარო შეიქმნა და მას ექნება აღსასრული. მეოცე საუკუნემ გაანადგურა ბევრი რამ, რაც შეიქმნა წინა ათასწლეულებში, მოახერხა საკუთარი პასუხის გაცემა იმ კითხვებზე უმეტესობაზე, რომლებიც წარსულის მეცნიერთა გონებას იკავებდა. და ალბათ ერთ-ერთი უდიდესი მიღწევებიგასული საუკუნის არის გარკვევა კითხვაზე, თუ როგორ წარმოიშვა სამყარო, რომელშიც ჩვენ ვცხოვრობთ და რა ჰიპოთეზები არსებობს მის მომავალზე. უბრალო ასტრონომიულმა ფაქტმა - ჩვენი სამყაროს გაფართოებამ - გამოიწვია ყველა კოსმოგონიური კონცეფციის სრული გადახედვა და განვითარება. ახალი ფიზიკა- განვითარებადი და გაქრება სამყაროების ფიზიკა. სულ რაღაც 70 წლის წინ ედვინ ჰაბლმა აღმოაჩინა, რომ უფრო შორეული გალაქტიკების შუქი უფრო „წითელია“, ვიდრე ახლო გალაქტიკების სინათლე. უფრო მეტიც, რეცესიის სიჩქარე დედამიწიდან დაშორების პროპორციული აღმოჩნდა (ჰაბლის გაფართოების კანონი). ეს აღმოაჩინეს დოპლერის ეფექტის წყალობით (შუქის ტალღის სიგრძის დამოკიდებულება სინათლის წყაროს სიჩქარეზე). ვინაიდან უფრო შორეული გალაქტიკები უფრო „წითლად“ გამოიყურებიან, ვარაუდობდნენ, რომ ისინი უფრო სწრაფი ტემპით შორდებიან. სხვათა შორის, ვარსკვლავები და ცალკეული გალაქტიკებიც კი არ იფანტებიან, არამედ გალაქტიკათა გროვები. უახლოესი ვარსკვლავები და გალაქტიკები ერთმანეთთან დაკავშირებულია გრავიტაციული ძალებით და ქმნიან მდგრად სტრუქტურებს. უფრო მეტიც, რა მიმართულებითაც არ უნდა შეხედოთ, გალაქტიკათა გროვები დედამიწიდან იმავე სიჩქარით იფანტება და შეიძლება ჩანდეს, რომ ჩვენი გალაქტიკა სამყაროს ცენტრია, მაგრამ ეს ასე არ არის. სადაც არ უნდა იყოს დამკვირვებელი, ის ყველგან დაინახავს ერთსა და იმავე სურათს - ყველა გალაქტიკა გარბის მისგან. მაგრამ მატერიის ასეთ გაფართოებას დასაწყისი უნდა ჰქონდეს. ეს ნიშნავს, რომ ყველა გალაქტიკა ერთ წერტილში უნდა იყოს დაბადებული. გამოთვლები აჩვენებს, რომ ეს მოხდა დაახლოებით 15 მილიარდი წლის წინ. ასეთი აფეთქების მომენტში ტემპერატურა ძალიან მაღალი იყო და ბევრი მსუბუქი კვანტა უნდა გამოჩენილიყო. რა თქმა უნდა, დროთა განმავლობაში ყველაფერი კლებულობს და კვანტები იფანტება მიღებულ სივრცეში, მაგრამ დიდი აფეთქების გამოძახილები დღემდე უნდა შემორჩენილიყო. აფეთქების ფაქტის პირველი დადასტურება მოვიდა 1964 წელს, როდესაც ამერიკელმა რადიოასტრონომებმა რ. უილსონმა და ა. პენზიასმა აღმოაჩინეს რელიქტური ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, რომლის ტემპერატურა დაახლოებით 3°კელვინი (–270°C) იყო. სწორედ ამ აღმოჩენამ, მეცნიერთათვის მოულოდნელმა, დაარწმუნა ისინი, რომ დიდი აფეთქება მართლაც მოხდა და რომ სამყარო თავიდან ძალიან ცხელი იყო. დიდი აფეთქების თეორია დაეხმარა კოსმოლოგიის მრავალი პრობლემის ახსნას. მაგრამ, სამწუხაროდ, ან შესაძლოა საბედნიეროდ, მან ასევე გააჩინა მრავალი ახალი კითხვა. კერძოდ: რა მოხდა დიდ აფეთქებამდე? რატომ აქვს ჩვენს სივრცეს ნულოვანი გამრუდება და რატომ არის სწორი ევკლიდეს გეომეტრია, რომელსაც სკოლაში სწავლობენ? თუ დიდი აფეთქების თეორია სწორია, მაშინ რატომ არის ჩვენი სამყაროს ამჟამინდელი ზომა ასე უფრო დიდი ვიდრე თეორიის მიერ ნაწინასწარმეტყველები 1 სანტიმეტრი? რატომ არის სამყარო საოცრად ერთგვაროვანი, მაშინ როცა ნებისმიერი აფეთქებისას მატერია უკიდურესად არათანაბრად იფანტება სხვადასხვა მიმართულებით? რამ განაპირობა სამყაროს საწყისი გათბობა 10 13 K-ზე მეტი წარმოუდგენელ ტემპერატურამდე?
ეს ყველაფერი მიუთითებდა, რომ დიდი აფეთქების თეორია არასრული იყო. Დიდი დროჩანდა, რომ უფრო შორს წასვლა შეუძლებელი იყო. მხოლოდ მეოთხედი საუკუნის წინ რუსი ფიზიკოსების ე.გლინერისა და ა.სტარობინსკის, ასევე ამერიკელი ა.გუსის ნაშრომების წყალობით, აღწერილი იქნა ახალი ფენომენი - სამყაროს ზესწრაფი ინფლაციური გაფართოება. ამ ფენომენის აღწერა ეფუძნება კარგად შესწავლილ მონაკვეთებს თეორიული ფიზიკა- აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორია და ველის კვანტური თეორია. დღეს ზოგადად მიღებულია, რომ ეს პერიოდი, რომელსაც "ინფლაცია" უწოდებენ, წინ უძღოდა დიდ აფეთქებას.
როდესაც ცდილობთ წარმოდგენას არსზე საწყისი პერიოდისამყაროს ცხოვრება ისეთი ულტრაპატარა და სუპერდიდი რიცხვებით უნდა მოქმედებდეს, რომ ჩვენი ფანტაზია მათ ძნელად აღიქვამს. შევეცადოთ გამოვიყენოთ რაიმე ანალოგი, რათა გავიგოთ ინფლაციის პროცესის არსი.
წარმოიდგინეთ თოვლით დაფარული მთის ფერდობი, რომელიც გადახლართულია არაერთგვაროვანი პატარა ობიექტებით - კენჭებით, ტოტებითა და ყინულის ნაჭრებით. ვიღაცამ ამ ფერდობის თავზე პატარა თოვლის ბურთი გააკეთა და მთაზე ჩამოაგდო. ქვევით გადაადგილებისას, თოვლის ბურთი იზრდება ზომით, რადგან მასზე მიმაგრებულია თოვლის ახალი ფენები ყველა ჩანართებით. და ვიდრე უფრო დიდი ზომისთოვლის ბურთი, მით უფრო სწრაფად გაიზრდება. ძალიან მალე, პატარა თოვლის ბურთიდან, ის გადაიქცევა უზარმაზარ სიმსივნედ. თუ ფერდობი უფსკრულში მთავრდება, მაშინ ის მასში მუდმივად მზარდი სიჩქარით ჩაფრინდება. ფსკერს რომ მიაღწია, ერთიანად მოხვდება უფსკრულის ფსკერზე და მისი კომპონენტები გაიფანტება ყველა მიმართულებით (სხვათა შორის, სიმსივნის კინეტიკური ენერგიის ნაწილი წავა გარემოსა და მფრინავი თოვლის გასათბობად).
ახლა აღვწეროთ თეორიის ძირითადი დებულებები ზემოაღნიშნული ანალოგიის გამოყენებით. უპირველეს ყოვლისა, ფიზიკოსებს უნდა დაენერგათ ჰიპოთეტური ველი, რომელსაც ეწოდა „ინფლატონი“ (სიტყვიდან „ინფლაცია“). ამ ველმა შეავსო მთელი სივრცე (ჩვენს შემთხვევაში, თოვლი ფერდობზე). შემთხვევითი რყევების გამო დასჭირდა სხვადასხვა მნიშვნელობათვითნებურ სივრცულ რეგიონებში და დროის სხვადასხვა მომენტში. არაფერი მნიშვნელოვანი არ მომხდარა, სანამ შემთხვევით არ ჩამოყალიბდა ამ ველის ერთგვაროვანი კონფიგურაცია 10 -33 სმ-ზე მეტი ზომით. რაც შეეხება სამყაროს, რომელსაც ჩვენ ვაკვირდებით, მისი სიცოცხლის პირველ წუთებში, როგორც ჩანს, მას ჰქონდა ზომა 10-27 სმ. ვარაუდობენ, რომ ასეთ მასშტაბებზე დღეს ჩვენთვის ცნობილი ფიზიკის ძირითადი კანონები უკვე მოქმედებს, ასე რომ. შესაძლებელია სისტემის შემდგომი ქცევის პროგნოზირება. გამოდის, რომ ამის შემდეგ დაუყოვნებლივ, რყევებით დაკავებული სივრცითი რეგიონი (ლათინური fluctuatio - "რყევა", შემთხვევითი გადახრებიდაფიქსირდა ფიზიკური რაოდენობები მათი საშუალო მნიშვნელობებიდან), იწყებს ზომით ძალიან სწრაფად მატებას და ინფლატონის ველი მიდრეკილია დაიკავოს პოზიცია, რომელშიც მისი ენერგია მინიმალურია (თოვლის ბურთი შემოვიდა). ასეთი გაფართოება გრძელდება მხოლოდ 10-35 წამი, მაგრამ ეს დრო საკმარისია იმისთვის, რომ სამყაროს დიამეტრი მინიმუმ 1027-ჯერ გაიზარდოს და ინფლაციური პერიოდის ბოლოს ჩვენმა სამყარომ შეიძინა ზომა დაახლოებით 1 სმ. ინფლაცია მთავრდება, როდესაც ინფლატონის ველი აღწევს ენერგიის მინიმალურ რაოდენობას - სხვაგან დაცემა არსად არის. ამ შემთხვევაში, დაგროვილი კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება დაბადებული და გაფართოებული ნაწილაკების ენერგიად, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ხდება სამყაროს გათბობა. სწორედ ამ მომენტს ეწოდება დღეს დიდი აფეთქება.
ზემოხსენებულ მთას შეიძლება ჰქონდეს ძალიან რთული რელიეფი - რამდენიმე სხვადასხვა დაბლობი, ქვემო ხეობები და ყველა სახის ბორცვები და მუწუკები. თოვლის ბურთები (მომავალი სამყაროები) მუდმივად იბადებიან მთის მწვერვალზე ველის რყევების გამო. თითოეულ ნაწილს შეუძლია ნებისმიერ მინიმუმში გადაიჩეხოს, რითაც წარმოშობს საკუთარ სამყაროს კონკრეტული პარამეტრებით. უფრო მეტიც, სამყაროები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს ერთმანეთისგან. ჩვენი სამყაროს თვისებები საოცრადმორგებულია დასაბამს ინტელექტუალური ცხოვრება. სხვა სამყაროებს შეიძლება არ ჰქონოდათ ასეთი იღბლიანი.
კიდევ ერთხელ მინდა ხაზგასმით აღვნიშნო, რომ სამყაროს დაბადების აღწერილი პროცესი „პრაქტიკულად არაფრისგან“ ეფუძნება მკაცრად მეცნიერულ გათვლებს. მიუხედავად ამისა, ნებისმიერ ადამიანს, ვინც პირველად გაეცნობა ზემოთ აღწერილ ინფლაციურ მექანიზმს, ბევრი კითხვა აქვს.
დღეს ჩვენი სამყარო შედგება ვარსკვლავების დიდი რაოდენობით, რომ აღარაფერი ვთქვათ ფარულ მასაზე. და შეიძლება ჩანდეს, რომ სამყაროს მთლიანი ენერგია და მასა უზარმაზარია. და სრულიად გაუგებარია, როგორ ეტევა ეს ყველაფერი საწყის მოცულობაში 10-99 სმ3. თუმცა, სამყაროში არის არა მხოლოდ მატერია, არამედ გრავიტაციული ველიც. ცნობილია, რომ ამ უკანასკნელის ენერგია უარყოფითია და, როგორც გაირკვა, ჩვენს სამყაროში, გრავიტაციის ენერგია ზუსტად ანაზღაურებს ნაწილაკებში, პლანეტებს, ვარსკვლავებსა და სხვა მასიურ ობიექტებში არსებულ ენერგიას. ამრიგად, ენერგიის შენარჩუნების კანონი სრულყოფილად არის შესრულებული და ჩვენი სამყაროს მთლიანი ენერგია და მასა პრაქტიკულად ნულის ტოლია. ეს არის ის გარემოება, რომელიც ნაწილობრივ განმარტავს, თუ რატომ არ გადაიქცა ახალშობილი სამყარო უზარმაზარ შავ ხვრელად მისი გამოჩენისთანავე. მისი მთლიანი მასა სრულიად მიკროსკოპული იყო და თავიდან უბრალოდ დასანგრევი არაფერი იყო. და მხოლოდ განვითარების გვიანდელ ეტაპებზე გამოჩნდა მატერიის ადგილობრივი გროვები, რომლებსაც შეეძლოთ შექმნან ისეთი გრავიტაციული ველები თავის მახლობლად, საიდანაც სინათლეც კი ვერ გაექცევა. შესაბამისად, ნაწილაკები, რომლებზეც ვარსკვლავები „მზადდება“. საწყისი ეტაპიგანვითარება უბრალოდ არ არსებობდა. ელემენტარული ნაწილაკების დაბადება დაიწყო სამყაროს განვითარების იმ პერიოდში, როდესაც ინფლატონის ველმა მიაღწია მინიმალურ პოტენციურ ენერგიას და დაიწყო დიდი აფეთქება.
ინფლატონის ველის მიერ დაკავებული ფართობი გაიზარდა სინათლის სიჩქარეზე ბევრად მეტი სიჩქარით, მაგრამ ეს ოდნავადაც არ ეწინააღმდეგება აინშტაინის ფარდობითობის თეორიას. სინათლეზე სწრაფიმხოლოდ მატერიალურ სხეულებს არ შეუძლიათ გადაადგილება და შიგნით ამ საქმესმოძრაობდა იმ რეგიონის წარმოსახვითი, არამატერიალური საზღვარი, სადაც სამყარო დაიბადა (მაგალითი სუპერნათური მოძრაობაარის მსუბუქი ლაქის მოძრაობა მთვარის ზედაპირზე ლაზერის სწრაფი ბრუნვის დროს მთვარის ზედაპირზე).
უფრო მეტიც, გარემო სულაც არ უწევდა წინააღმდეგობას სივრცის რეგიონის გაფართოებას, რომელიც დაფარული იყო უფრო სწრაფად მზარდი ინფლატონის ველით, რადგან ის თითქოს არ არსებობდა განვითარებადი სამყაროსთვის. ზოგადი თეორიაფარდობითობა ამბობს, რომ ფიზიკური სურათი, რომელსაც დამკვირვებელი ხედავს, დამოკიდებულია იმაზე, თუ სად არის და როგორ მოძრაობს. ასე რომ, ზემოთ აღწერილი სურათი მოქმედებს ამ ტერიტორიის შიგნით მდებარე „დამკვირვებლისთვის“. უფრო მეტიც, ამ დამკვირვებელმა ვერასოდეს გაიგოს რა ხდება სივრცის რეგიონის გარეთ, სადაც ის იმყოფება. კიდევ ერთი „დამკვირვებელი“, რომელიც ამ ტერიტორიას გარედან შეხედავს, გაფართოებას საერთოდ ვერ აღმოაჩენს. AT საუკეთესო შემთხვევაის დაინახავს მხოლოდ პატარა ნაპერწკალს, რომელიც, მისი საათის მიხედვით, თითქმის მყისიერად გაქრება. ყველაზე დახვეწილი ფანტაზიაც კი უარს ამბობს ასეთი სურათის აღქმაზე. და მაინც, როგორც ჩანს, სიმართლეა. ყოველ შემთხვევაში, ასე ფიქრობენ თანამედროვე მეცნიერები, რომლებიც დარწმუნდებიან ბუნების უკვე აღმოჩენილ კანონებში, რომელთა სისწორე არაერთხელ დადასტურდა.
უნდა ითქვას, რომ ეს ინფლატონის ველი კვლავ აგრძელებს არსებობას და მერყეობას. მაგრამ მხოლოდ ჩვენ, შინაგან დამკვირვებლებს არ შეგვიძლია ამის დანახვა - ბოლოს და ბოლოს, ჩვენთვის პატარა ტერიტორია გადაიქცა კოლოსალურ სამყაროდ, რომლის საზღვრებსაც სინათლე ვერ აღწევს.
ასე რომ, ინფლაციის დასრულებისთანავე, ჰიპოთეტური შინაგანი დამკვირვებელი დაინახავს სამყაროს ენერგიით სავსეს მატერიალური ნაწილაკების და ფოტონების სახით. თუ მთელი ენერგია, რომლის გაზომვაც შესაძლებელია შიდა დამკვირვებლის მიერ, გარდაიქმნება ნაწილაკების მასად, მაშინ მივიღებთ დაახლოებით 10 80 კგ. ნაწილაკებს შორის მანძილი სწრაფად იზრდება მთლიანი გაფართოების გამო. ნაწილაკებს შორის მიზიდულობის მიზიდულობის ძალები ამცირებს მათ სიჩქარეს, ამიტომ სამყაროს გაფართოება ინფლაციური პერიოდის დასრულების შემდეგ თანდათან ნელდება.
დაბადებისთანავე სამყარო განაგრძობდა ზრდას და გაციებას. ამავდროულად, გაციება მოხდა, სხვა საკითხებთან ერთად, სივრცის ბანალური გაფართოების გამო. Ელექტრომაგნიტური რადიაციაახასიათებს ტალღის სიგრძე, რომელიც შეიძლება დაკავშირებული იყოს ტემპერატურასთან - მით უფრო საშუალო სიგრძერადიაციული ტალღები, დაბალი ტემპერატურა. მაგრამ თუ სივრცე გაფართოვდება, მაშინ გაიზრდება მანძილი ტალღის ორ „კეხს“ შორის და, შესაბამისად, მისი სიგრძეც. ეს ნიშნავს, რომ სივრცის გაფართოებისას რადიაციის ტემპერატურაც უნდა შემცირდეს. რაც მტკიცედ ადასტურებს დაბალი ტემპერატურათანამედროვე რელიქტური გამოსხივება.
მისი გაფართოებისას იცვლება მატერიის შემადგენლობაც, რომელიც ავსებს ჩვენს სამყაროს. კვარკები ერთიანდებიან პროტონებად და ნეიტრონებად და სამყარო ივსება ჩვენთვის უკვე ნაცნობით ელემენტარული ნაწილაკები- პროტონები, ნეიტრონები, ელექტრონები, ნეიტრინოები და ფოტონები. ასევე არის ანტინაწილაკები. ნაწილაკებისა და ანტინაწილაკების თვისებები თითქმის იდენტურია. როგორც ჩანს, მათი რიცხვი იგივე უნდა იყოს ინფლაციის შემდეგ. მაგრამ მაშინ ყველა ნაწილაკი და ანტინაწილაკი ორმხრივად განადგურდებოდა და არ იქნებოდა სამშენებლო მასალა გალაქტიკებისთვის და ჩვენთვის. და აქ ისევ გაგვიმართლა. ბუნებამ დარწმუნდა, რომ ანტინაწილაკებზე ცოტა მეტი ნაწილაკი იყო. ამის დამსახურებაა მცირე განსხვავებადა ჩვენი სამყარო არსებობს. და რელიქტური გამოსხივება მხოლოდ ნაწილაკებისა და ანტინაწილაკების განადგურების (ანუ ურთიერთ განადგურების) შედეგია. რა თქმა უნდა, საწყის ეტაპზე გამოსხივების ენერგია ძალიან მაღალი იყო, მაგრამ სივრცის გაფართოების და შედეგად, რადიაციის გაციების გამო, ეს ენერგია სწრაფად შემცირდა. ახლა რელიქტური გამოსხივების ენერგია დაახლოებით ათი ათასჯერ (104-ჯერ) ნაკლებია მასიური ელემენტარული ნაწილაკების ენერგიაზე.
თანდათან სამყაროს ტემპერატურა 1010 კ-მდე დაეცა. ამ დროისთვის სამყაროს ასაკი იყო დაახლოებით 1 წუთი. მხოლოდ ახლა შეძლეს პროტონებისა და ნეიტრონების გაერთიანება დეიტერიუმის, ტრიტიუმის და ჰელიუმის ბირთვებში. ეს გამოწვეული იყო ბირთვული რეაქციებით, რომლებიც ხალხმა უკვე კარგად შეისწავლა, თერმობირთვული ბომბების აფეთქება და დედამიწაზე ატომური რეაქტორების ფუნქციონირება. მაშასადამე, თამამად შეიძლება ვიწინასწარმეტყველოთ რამდენი და რა ელემენტი შეიძლება გამოჩნდეს ასეთ ბირთვულ გროვაში. აღმოჩნდა, რომ სინათლის ელემენტების ამჟამად დაფიქსირებული სიმრავლე კარგად ეთანხმება გამოთვლებს. ეს ნიშნავს, რომ ჩვენ ვიცით ფიზიკური კანონებიიგივეა სამყაროს მთელ დაკვირვებად ნაწილში და ასეთი იყო ჩვენი სამყაროს გამოჩენიდან უკვე პირველ წამებში. უფრო მეტიც, ბუნებაში არსებული ჰელიუმის დაახლოებით 98% წარმოიქმნა დიდი აფეთქების შემდეგ ზუსტად პირველ წამებში.
დაბადებისთანავე, სამყარომ გაიარა განვითარების ინფლაციური პერიოდი - ყველა დისტანცია სწრაფად გაიზარდა (თვალსაზრისით შიდა დამკვირვებელი). თუმცა, ენერგიის სიმკვრივე სივრცის სხვადასხვა წერტილში არ შეიძლება იყოს ზუსტად იგივე - ზოგიერთი არაჰომოგენურობა ყოველთვის არსებობს. დავუშვათ, რომ ზოგიერთ მხარეში ენერგია ოდნავ მეტია, ვიდრე მეზობელში. მაგრამ რადგან ყველა ზომა სწრაფად იზრდება, ამ ტერიტორიის ზომაც უნდა გაიზარდოს. ინფლაციური პერიოდის დასრულების შემდეგ ამ გაფართოებულ ზონაში ოდნავ მეტი ნაწილაკი იქნება, ვიდრე მის გარშემო არსებულ სივრცეში და მისი ტემპერატურა ოდნავ მაღალი იქნება.
გააცნობიერეს ასეთი ტერიტორიების გაჩენის გარდაუვალობა, ინფლაციური თეორიის მხარდამჭერებმა მიმართეს ექსპერიმენტატორებს: "აუცილებელია ტემპერატურის მერყეობის აღმოჩენა..." - განაცხადეს მათ. და 1992 წელს ეს სურვილი ასრულდა. თითქმის ერთდროულად რუსულმა თანამგზავრმა „Relikt-1“ და ამერიკულმა „COBE“-მ დააფიქსირეს კოსმოსური მიკროტალღური ფონის გამოსხივების ტემპერატურის საჭირო რყევები. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, თანამედროვე სამყაროაქვს 2.7 K ტემპერატურა და მეცნიერთა მიერ ნაპოვნი საშუალოდან ტემპერატურული გადახრები იყო დაახლოებით 0.00003 K. გასაკვირი არ არის, რომ ასეთი გადახრები ადრე რთული იყო. ასე რომ, ინფლაციურმა თეორიამ კიდევ ერთი დადასტურება მიიღო.
ტემპერატურის მერყეობის აღმოჩენით გაჩნდა კიდევ ერთი საინტერესო შესაძლებლობა - აეხსნა გალაქტიკების წარმოქმნის პრინციპი. ყოველივე ამის შემდეგ, იმისათვის, რომ გრავიტაციული ძალებიშეკუმშული მატერია, საჭიროა საწყისი ემბრიონი - ფართობი გაზრდილი სიმკვრივე. თუ მატერია თანაბრად არის განაწილებული სივრცეში, მაშინ გრავიტაციამ, ისევე როგორც ბურიდანის ვირის, არ იცის რა მიმართულებით იმოქმედოს. მაგრამ სწორედ ენერგიის ჭარბი ტერიტორიები წარმოქმნის ინფლაციას. ახლა გრავიტაციულმა ძალებმა იციან, რაზე უნდა იმოქმედონ, კერძოდ ინფლაციურ პერიოდში შექმნილ უფრო მჭიდრო უბნებზე. გრავიტაციის გავლენით ეს თავდაპირველად ოდნავ მკვრივი რეგიონები შემცირდება და სწორედ მათგან წარმოიქმნება ვარსკვლავები და გალაქტიკები მომავალში.
სამყაროს ევოლუციის ამჟამინდელი მომენტი ძალიან კარგად არის ადაპტირებული სიცოცხლისთვის და ის გაგრძელდება კიდევ მრავალი მილიარდი წლის განმავლობაში. ვარსკვლავები დაიბადებიან და დაიღუპებიან, გალაქტიკები ბრუნავენ და დაეჯახებიან, გალაქტიკათა გროვები უფრო და უფრო დაშორდებიან ერთმანეთს. ამიტომ, კაცობრიობას უამრავი დრო აქვს თვითგანვითარებისთვის. მართალია, ასეთი კონცეფცია "ახლა". უზარმაზარი სამყარო, ისევე როგორც ჩვენი, ცუდად არის განსაზღვრული. ასე, მაგალითად, ასტრონომების მიერ დაკვირვებული კვაზარების სიცოცხლე, რომლებიც დედამიწიდან 10-14 მილიარდი სინათლის წლით დაშორებულია, დაშორებულია ჩვენი „ახლა“ მხოლოდ იმავე 10-14 მილიარდი წლით. და რაც უფრო შორს ვიყურებით სამყაროს სიღრმეში სხვადასხვა ტელესკოპების დახმარებით, მით უფრო ადრეული პერიოდიჩვენ თვალს ვადევნებთ მის განვითარებას.
დღეს მეცნიერებს შეუძლიათ ახსნან ჩვენი სამყაროს თვისებების უმეტესი ნაწილი, 10-42 წამიდან დღემდე და მის ფარგლებს გარეთ. მათ ასევე შეუძლიათ გალაქტიკების ფორმირების კვალი და სამყაროს მომავლის წინასწარმეტყველება გარკვეული დარწმუნებით. მიუხედავად ამისა, მთელი რიგი „პატარა“ გაუგებრობა მაინც რჩება. უპირველეს ყოვლისა, ეს არის ფარული მასის (ბნელი მატერიის) და ბნელი ენერგიის არსი. გარდა ამისა, არსებობს მრავალი მოდელი, რომელიც ხსნის, თუ რატომ შეიცავს ჩვენი სამყარო ბევრად მეტ ნაწილაკს, ვიდრე ანტინაწილაკებს, და ჩვენ გვსურს საბოლოოდ გადავწყვიტოთ ერთი სწორი მოდელის არჩევა.
როგორც მეცნიერების ისტორია გვასწავლის, ჩვეულებრივ იხსნება „მცირე არასრულყოფილება“. შემდგომი გზებიგანვითარება, რათა მეცნიერთა მომავალ თაობებს აუცილებლად ექნებათ რაიმე გასაკეთებელი. გარდა ამისა, უფრო ღრმა კითხვები ასევე უკვე ფიზიკოსთა და მათემატიკოსთა დღის წესრიგშია. რატომ არის ჩვენი სივრცე სამგანზომილებიანი? რატომ არის ბუნებაში არსებული ყველა მუდმივი „მორგებული“ ისე, რომ გაჩნდეს გონიერი სიცოცხლე? და რა არის გრავიტაცია? მეცნიერები უკვე ცდილობენ ამ კითხვებზე პასუხის გაცემას.
და რა თქმა უნდა, დატოვეთ ადგილი სიურპრიზებისთვის. არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ ისეთი ფუნდამენტური აღმოჩენები, როგორიცაა სამყაროს გაფართოება, რელიქტური ფოტონების არსებობა და ვაკუუმური ენერგია, შეიძლება ითქვას, შემთხვევით მოხდა და არ იყო მოსალოდნელი სამეცნიერო საზოგადოების მიერ.