Andrey Dmitrievich Linde, Stanford University (USA), propesor. Hunyo 10, 2007, Moscow, FIAN
Una, dapat kong sabihin na medyo nahihiya ako. Maraming beses na akong nagsalita sa bulwagan na ito. Noong una ay dito ako nag-aral, at nang magsimula ang lahat, estudyante ako sa Moscow University, pumunta ako dito para sa mga seminar, sa FIAN. At sa tuwing uupo ako sa mga seminar na ito, ito ay masakit, ako ay lubhang kawili-wili, at napakahirap din. Lahat ng sinabi, naintindihan ko, well, mga ten percent. Naisip ko na, marahil, ako, mabuti, tulad ng isang tulala, wala na akong naiintindihan, ang pisika ay hindi gagana sa akin ... Ngunit talagang gusto ko, nagpatuloy ako sa paglalakad. I still have these ten percent understanding: basically, sa mga seminars na pinupuntahan ko, mga ten percent ang naiintindihan ko. At pagkatapos ay ginawa ko ang aking unang ulat dito. Tiningnan ko ang mga mukha ng mga tao, at nagkaroon ako ng impresyon na naiintindihan din nila ang sampung porsyento. At pagkatapos ay nawala ang aking inferiority complex, bahagyang dahil sa kahit na. Kaunti, malamang, nanatili pa rin ... Bakit ko sinasabi ito? Ang paksa ay medyo kumplikado. At kung sampung porsyento ay malinaw, ikaw ay nasa tamang landas.
Ang tatalakayin ko ngayon ay konektado sa teorya ng inflationary Universe. Inflationary Universe, sa Russian ito ay tinawag na "inflating Universe", ngunit ang karaniwang pangalan ay "inflationary". AT kamakailang mga panahon nagkaroon ng ganitong termino - "Multi-verse". Ito ay isang termino na pumapalit sa salitang "Universe". Kaya, sa halip na isang uniberso - maraming uniberso nang sabay-sabay sa isa. Well, sa Russian, marahil, ang pinaka-sapat na pagsasalin ay "ang maraming panig na Uniberso". At iyon ang pag-uusapan ko ngayon.
Ngunit una, isang pangkalahatang panimula sa kosmolohiya sa pangkalahatan. Saan nagmula ang inflationary cosmology (bakit ito kailangan)? Ano ang nauna rito (teorya ng Big Bang). Una, ilang talambuhay na impormasyon. Ang edad ng Uniberso, ayon sa pinakabagong naobserbahang data... Kapag pinag-uusapan ko ang tungkol sa edad, sa tuwing sasabihin ko at sa isang lugar sa aking kaluluwa ay naglalagay ako ng isang maliit na kuwit na dapat kong ibalik dito at pagkatapos ay sasabihin na sa katunayan ang Uniberso ay maaaring maging matanda nang walang katapusan. Buweno, ang tinatawag ng mga tao na edad ng uniberso ay humigit-kumulang 13.7 bilyong taon na tumpak sa ... marahil ay mas mahusay kaysa sa 10%. Ngayon, alam na ito ng mga tao. Ang laki ng nakikitang bahagi ng uniberso... Ano ang ibig sabihin ng "nakikita"? Buweno, ang liwanag ay naglalakbay patungo sa atin sa loob ng 13.7 bilyong taon, kaya i-multiply iyon sa bilis ng liwanag at makuha mo ang distansya kung saan nakikita natin ngayon ang mga bagay. Sinasabi ko ito, ngunit sa aking kaluluwa ang isang kuwit ay agad na inilagay muli: sa katunayan, hindi ito ganoon. Dahil nakikita natin ang ilang beses na mas malayo kaysa dito, dahil iyong mga bagay na nagpadala ng liwanag sa atin 13.7 bilyong taon na ang nakalilipas, mas malayo na sila ngayon sa atin. At nakikita natin ang liwanag mula sa kanila, at ang mga ito ay mas malayo, kaya sa katotohanan nakikita natin ang higit pa kaysa sa bilis ng liwanag na pinarami ng panahon ng pagkakaroon ng Uniberso.
Mas malayo. Ang average na density ng isang substance ay humigit-kumulang 10 -29 g / cm 3. Napaka konti. Ngunit kami ay nakatira sa lugar kung saan ito condensed... Ang bigat ng nakikitang bahagi ng Uniberso ay higit sa 10 50 tonelada. Timbang sa oras ng kapanganakan ... ngunit ito ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay. Noong isinilang ang uniberso, kung bibilangin mo mula sa sandali ng Big Bang, malapit na sa oras t = 0 , kung gayon ang timbang nito ay dapat na walang hanggan. Kung bibilangin mo mula sa ibang sandali ... ito ay tinatawag na sandali ng Planck. Ang sandali ng Planck ay isang sandali ng 10 hanggang sa minus na kapangyarihan ... Well, kung minsan ay magsusulat pa rin ako sa pisara ... Kaya, t Ang Planck ay humigit-kumulang 10 minus apatnapu't tatlong segundo ( t p ~ 10–43 s). Ito ang punto kung saan, sa unang pagkakataon, maaari nating isaalang-alang ang uniberso sa mga tuntunin ng normal na espasyo-oras, dahil kung kukuha tayo ng mga bagay sa mga oras na mas mababa kaysa dito, o sa mga distansyang mas mababa sa distansya ng Planck (iyon ay 10 -33 cm ), - kung tayo ay kukuha ng mas maliit na distansya, kung gayon sa mas maliliit na distansya ang space-time ay nagbabago nang napakalakas na imposibleng masukat ang mga ito: ang mga pinuno ay yumuko, ang orasan ay umiikot, kahit papaano ay hindi maganda ... Samakatuwid, ang normal na pagsasaalang-alang ay nagsisimula mula sa sandaling ito. At sa sandaling iyon ang Uniberso ay may hindi pangkaraniwang malaking timbang. Sasabihin ko sa iyo kung alin - mamaya. At kung ano ang ginawa ng inflationary Universe: natutunan namin kung paano ipaliwanag kung paano mo makukuha ang buong Universe mula sa mas mababa sa isang milligram ng matter. Lahat ng nakikita natin ngayon...
At sige, preliminary data. Ang pinakasimpleng mga modelo ng uniberso, kung ano ang nasa mga aklat-aralin, ay ang tatlong posibleng modelo ng Friedman. Ang una ay isang saradong uniberso, [ang pangalawa] ay isang bukas na uniberso, at [ang ikatlo] ay isang patag na uniberso. Ang mga larawang ito ay mga halimbawa lamang. Ang kahulugan ay ang mga sumusunod.
Dito ang pinakasimpleng opsyon- patag na uniberso. Ang geometry ng isang patag na uniberso ay kapareho ng geometry ng isang flat table, i.e. parallel lines mananatiling parallel at hindi kailanman magsalubong. Ano ang pagkakaiba, paano ito naiiba sa flat table? Ang katotohanan na kung mayroon akong dalawang parallel na linya... halimbawa, dalawang sinag ng liwanag ang naging parallel sa isa't isa... Ang uniberso ay lumalawak, kaya kahit na sila ay parallel, dalawang sinag ng liwanag, sila ay lumalayo sa isa't isa dahil sa katotohanan na ang buong sansinukob ay lumalawak. Samakatuwid, upang sabihin ito - na ang geometry ng isang flat table - ay hindi ganap na tama. Ang uniberso ay isang curve sa isang four-dimensional na kahulugan. Sa isang three-dimensional na kahulugan, ito ay patag.
Parang saradong uniberso geometric na katangian sa mga katangian ng ibabaw ng isang globo. Iyon ay, kung mayroon akong dalawang parallel na linya sa ekwador, pagkatapos ay magsalubong sila sa hilaga at timog na mga pole. Maaaring mag-intersect ang mga parallel lines. At nabubuhay tayo sa ibabaw ng globo, tulad ng isang pulgas na gumagapang sa buong mundo. Ngunit ang pagkakatulad ay mababaw din - sa dalawang kahulugan. Ang ating Uniberso ay parang three-dimensional na globo sa isang four-dimensional na espasyo. Kailangan mong gumuhit ng mga larawan, ngunit sa katotohanan ay mga pagkakatulad lamang ... At, bukod pa, lumalawak ito. Kung gusto nating pumunta mula sa ekwador hanggang sa hilagang poste, kung gayon hindi tayo magkakaroon ng sapat na oras - maaaring gumuho ang gayong uniberso, o hindi tayo makakarating doon, dahil masyadong mabilis itong lumalawak.
Ang bukas na Uniberso ay katulad sa mga pag-aari nito sa mga katangian ng isang hyperboloid, iyon ay, kung magsisimula ako ng dalawang parallel na linya sa leeg ng hyperboloid, magsisimula silang mag-diverge at hindi kailanman magkikita.
Mayroong tatlong pangunahing mga modelo. Ang mga ito ay iminungkahi ni Friedman medyo matagal na ang nakalipas, noong 20s ng huling siglo, at hindi sila nagustuhan ni Einstein. Hindi ko ito nagustuhan, dahil ang lahat ay tila sumasalungat sa ideolohiya kung saan ang mga tao noong panahong iyon ay pinalaki. The ideology was that the Universe is, after all, a coordinate system, well, coordinate, hindi sila lumalawak, grid lang. Ang mga tao ay palaging naniniwala sa Europa - noong una ay naniniwala sila - na ang uniberso ay may hangganan at static. Ito ay may hangganan, dahil ang Diyos ay walang hanggan, at ang Uniberso ay mas maliit kaysa sa Diyos, kaya ito ay dapat na may hangganan, ngunit static ... mabuti, dahil ano ang dapat itong gawin - isang coordinate system ... Pagkatapos ay tinalikuran nila ang unang palagay, na sinasabi na hindi gaanong mawawala ang Diyos, kung ibibigay niya ang isa sa kanyang mga katangian sa Uniberso at gagawin itong walang hanggan, ngunit itinuring pa rin na ito ay static.
Ang pagpapalawak ng sansinukob ay isang kakaibang pag-aari na ipinaglaban sa mahabang panahon, hanggang sa nakita nila na ito ay talagang lumalawak. Nangangahulugan ito na kung ano ang nangyari sa nakalipas na ilang taon ay hindi eksperimento teoretikal na pisika, ngunit sa pang-eksperimentong kosmolohiya. Ito ay naging dalawang bagay. Magsisimula tayo sa pangalawa. Noong 1998, nakita ng mga tao na ang uniberso ay lumalawak na ngayon sa mabilis na bilis. Ano ang ibig sabihin ng pinabilis? Well, narito ito ay lumalawak sa ilang bilis. Sa katunayan, ito ay medyo mali ...
Kaya eto a ay ang sukat ng uniberso a may tuldok ( å ) ay ang bilis ng pagpapalawak ng sansinukob, a na may tuldok na hatiin ng a (å /a) Nandito a, halimbawa, ang distansya mula sa isang kalawakan patungo sa isa pa, tawagin natin itong isang titik a. At ito ( å /a) ay ang bilis ng pagtakbo ng mga kalawakan palayo sa isa't isa. Narito ang bagay na ito å /a= H) ay ang Hubble constant, ito ay talagang depende sa oras. Kung ang bagay na ito ay bumababa sa paglipas ng panahon, hindi ito nangangahulugan na ang uniberso ay hihinto sa paglawak. Ibig sabihin ng extension a na may puntong mas malaki sa zero ( å > 0). Ngunit ang natuklasan ng mga tao ngayon ay ngayon ang rehimeng ito ay asymptotically lumalapit sa isang pare-pareho ( å /a= H → const), iyon ay, hindi lamang a na may isang tuldok ay positibo, ngunit ito ang kanilang relasyon, ito ay may posibilidad na maging pare-pareho. At kung ito differential equation malutas, lumalabas na ang scale factor ng Uniberso ay kumikilos nang asymptotically humigit-kumulang tulad ng sumusunod: a ~ e H t- Ang sansinukob ay lalawak nang husto, at ito ay hindi masyadong inaasahan noon. Iyon ay, ito ay isang pinabilis na pagpapalawak ng Uniberso, at mas maaga, ayon sa pamantayang teorya, ito ay lumabas na ang Uniberso ay dapat lumawak nang may deceleration.
Narito ang pagtuklas ng huling siyam na taon. Sa una, naisip ng mga tao na, mabuti, sa isang lugar ay isang pang-eksperimentong error, iba pa, pagkatapos ay sinimulan nilang tawagan ang mga ito ng iba't ibang mga salita - ang kosmolohikal na pare-pareho, vacuum na enerhiya, madilim na enerhiya ... Kaya, ito ang nangyari kamakailan. Ang teorya na pag-uusapan ko ngayon ay inflationary cosmology. Ipinapalagay nito (at ngayon tila higit pa at higit pa na marahil ito ang tamang pagpapalagay, hindi pa rin natin alam kung tiyak - may mga nakikipagkumpitensyang teorya, bagaman hindi ko gusto ang mga ito doon, ngunit, samakatuwid, ito ay mga punto ng pananaw ) - ngunit tila ano ito ang tamang bagay, - ano sa maagang uniberso Tila, ang Uniberso ay lumalawak din sa isang pinabilis na bilis. Higit pa rito, na may mas malaking acceleration kaysa sa kung saan ito ay lumalawak ngayon - sa pamamagitan ng maraming sampu-sampung order ng magnitude mas malaking acceleration. Ang dalawang pagtuklas na ito ... tila, dapat silang subukang bigyang-kahulugan kahit papaano.
Kaya, ang mga larawan na madalas na iginuhit sa parehong oras ... Narito (huwag tumingin sa pulang larawan sa ngayon) ay isang pamantayan, mula sa isang aklat-aralin. Kung ang Uniberso ay sarado - iyon ay, ang geometry ay katulad ng geometry ng isang globo, ang ibabaw ng isang globo - pagkatapos ito ay bumangon mula sa isang singularity at nawala sa isang singularity, ito ay may isang may hangganan na buhay. Kung ito ay patag, kung gayon ito ay bumangon mula sa isang singularidad at lumalawak hanggang sa kawalang-hanggan. Kung ito ay bukas, pagkatapos ay patuloy din itong gumagalaw sa isang palaging bilis.
Ano ang nangyari, kung ano ang sinabi ko tungkol sa madilim na enerhiya na ito, ang kosmolohikal na pare-pareho, ang acceleration ng Uniberso - ito ay naging ganito ang pag-uugali nito. At naging ganito pala ang ugali niya, anuman ito- bukas, sarado, patag ... Sa pangkalahatan, sa ganitong mga kaso, ito ay isang bagay. Ngayon, kung magbubukas tayo ng mga aklat-aralin sa astronomiya, karaniwang inilalathala pa rin nila ang tatlong larawang ito dito, at iyon ang napag-usapan natin sa mga nakaraang taon. Samakatuwid, ang pagkakaroon ng huling ito ay isang kahanga-hangang pagtuklas, at ito ay konektado sa katotohanan na ang mga tao ay naniniwala na mayroong isang non-zero na density ng enerhiya sa vacuum, sa kawalan. Ito ay napakaliit: ito ay nasa parehong pagkakasunud-sunod ng density ng enerhiya ng bagay sa Uniberso - 10–29 g/cm 3 . At kapag naiisip ko minsan ang mga taong ito, sinasabi ko: "Tingnan mo, ito ang mga taong sumukat sa enerhiya ... wala." Kaya, narito ang pulang linya.
Ang pangkalahatang larawan ng pamamahagi ng enerhiya ... Kapag sinabi kong "enerhiya", o sinabing "materya", "substansya", ang ibig kong sabihin ay pareho, dahil, tulad ng alam natin, E katumbas mc parisukat ( E = mc 2), iyon ay, ang dalawang bagay na ito ay proporsyonal sa isa't isa ... May madilim na enerhiya ...
 |
Ang kabuuang badyet ng enerhiya at bagay sa Uniberso ay kinakatawan ng gayong pie: humigit-kumulang 74% ay madilim na enerhiya. Kung ano ito, walang nakakaalam. Maaaring ito ay ang enerhiya ng vacuum, o ito ay ang enerhiya ng isang dahan-dahang nagbabago na pare-parehong namamahagi ng espesyal na scalar field - higit pa sa na mamaya. Well, eto na hiwalay na bahagi, hindi siya lamukot. Ano ang ibig kong sabihin dito? Hindi siya naliligaw sa mga kalawakan. Ang madilim na bagay (humigit-kumulang 22% ng kabuuang badyet) ay isang bagay na kumukumpol, ngunit hindi natin nakikita. Isang bagay na maaaring malihis sa mga kalawakan, ngunit hindi natin nakikita, ay hindi kumikinang. At mga 4-5% ay "normal" na bagay. Narito ang badyet ng lahat ng aming mga bagay.
At may mga misteryo sa labas. Bakit pareho ang pagkakasunud-sunod nila, ang mga dami nito, at bakit napakaraming ganitong uri ng enerhiya ang nakaupo sa kawalan? Paano nga ba napagmamalaki namin, naisip namin na ang lahat ay katulad ng sa amin, ngunit binigyan nila kami ng apat na porsyento lamang ... Kaya ...
Ngayon - inflationary Universe. Sa ngayon, may reference lang, para malinaw ang sinasabi ko, at doon lang magsisimula ang kaso. Ang inflation ay kung ano ito. Narito kung ano ang nasa nakaraang mga larawan, na ang Uniberso ay nagsimula at nagsimulang lumawak, at, tandaan, ang arko ay hubog sa direksyon na ito ... Ngayon, kung babalik ako, ipapakita ko sa iyo ang lahat ng ito ... nakikita mo , lahat ng mga arko - sila ay nakakurba nang ganito. Ang inflation ay isang piraso ng trajectory na umiral, kumbaga, bago ang Big Bang sa isang kahulugan, bago nagsimulang yumuko ang arko nang ganoon. Ito ang panahon kung kailan ang Uniberso ay lumawak nang husto at ang Uniberso ay lumawak nang may pagbilis. Ito ay maaaring sa una ay may napakaliit na sukat, at pagkatapos ay mayroong isang yugto ng napakabilis na paglawak, pagkatapos ay naging mainit, at pagkatapos ay nangyari ang lahat ng nakasulat sa mga aklat-aralin: na ang Uniberso ay mainit, sumabog tulad ng isang mainit na bola - iyon ay lahat pagkatapos ng yugto ng implasyon, at sa panahon ng inflation ay maaaring walang mga particle sa lahat. Narito ang isang sanggunian.
Kaya bakit kailangan ang lahat ng ito? At pagkatapos, ang mga tao ay tumingin 25 taon na ang nakakaraan - kaunti pa - sa teorya ng Big Bang at nagtanong ng iba't ibang mga katanungan. Ililista ko ang mga tanong.
Ano ang nangyari noong wala? Malinaw na ang tanong ay walang kabuluhan, bakit itanong ito ... Ang aklat-aralin nina Landau at Lifshitz ay nagsasabi na ang solusyon ng mga equation ni Einstein ay hindi maaaring ipagpatuloy sa negatibong rehiyon ng oras, kaya walang saysay na itanong kung ano ang nangyari noon. Ito ay walang katuturan, ngunit ang lahat ng mga tao ay nagtanong pa rin.
Bakit homogenous at isotropic ang uniberso? Tanong: bakit, talaga? Ano ang ibig sabihin ng homogenous? Well, kung titingnan natin ang katabi natin, hindi homogenous ang ating Galaxy. Sa tabi namin ay ang solar system - malalaking inhomogeneities. Ngunit kung titingnan natin ang sukat ng buong bahagi ng Uniberso na kasalukuyang nakikita natin, ang 13 bilyong light years na ito, sa karaniwan, ang Uniberso sa kanan at kaliwa sa atin ay may parehong density, na may katumpakan na halos isa. sampu-sa-libo, at mas mabuti pa riyan. Kaya may nagpakintab, bakit naka-uniporme? At sa simula ng huling siglo, ito ay sinagot ng mga sumusunod. Nariyan ang bagay na ito na tinatawag na "cosmological principle": na ang uniberso ay dapat na homogenous.
Biro ko dati, may prinsipyo ang mga taong walang magandang ideya. Pagkatapos ay huminto ako sa paggawa nito, dahil ito ay naging simula na ang prinsipyong ito ay ipinakilala, lalo na, ni Albert Einstein. Ito ay lamang na sa oras na iyon ang mga tao ay hindi alam, at pa rin sa maraming mga libro sa astronomy mga tao talakayin ang cosmological prinsipyo - na ang Uniberso ay dapat na homogenous, dahil ... well, narito ito ay homogenous!
Sa kabilang banda, alam natin na ang mga prinsipyo - dapat silang ganap na tama. Doon, hindi kilala ang taong kumukuha maliit suhol, hindi siya matatawag na taong may prinsipyo. Ang ating Uniberso ay medyo magkakaiba - mayroon itong mga kalawakan, kailangan sila para sa atin, kaya sa isang lugar dapat nating maunawaan kung saan nanggaling ang mga kalawakan.
Bakit ang lahat ng bahagi ng uniberso ay nagsimulang lumawak nang sabay-sabay? Ang bahaging iyon ay ang Uniberso, at ang bahaging iyon ay ang Uniberso, hindi sila nag-uusap noong nagsimulang lumawak ang Uniberso. Sa kabila ng katotohanan na ang laki ng Uniberso ay maliit, upang malaman ng isang bahagi ng Uniberso na ang iba ay nagsimulang lumawak, kinakailangan na ang taong nakatira dito - mabuti, isang haka-haka na tao - ay malaman na ang bahaging ito nagsimulang lumawak.. At para dito kailangan niyang makatanggap ng senyales mula sa taong iyon. At ito ay magtatagal, kaya ang mga tao ay hindi maaaring sumang-ayon sa anumang paraan, lalo na sa walang katapusang Universe, na, hooray, kailangan nating simulan ang pagpapalawak, pinayagan na nila ... Kaya, ito ang dahilan kung bakit nagsimula ang lahat ng bahagi ng Uniberso. sabay palawakin...
Bakit patag ang uniberso? Ang alam na ngayon sa eksperimento ay ang Uniberso ay halos patag, iyon ay, parallel na mga linya, hindi sila nagsalubong sa nakikitang bahagi ng Uniberso. Ibig sabihin, bakit Ganoon ba ka flat ang uniberso? Itinuro sa amin sa paaralan na ang mga parallel na linya ay hindi nagsalubong, ngunit sa unibersidad sinasabi nila na ang Uniberso ay maaaring sarado, at maaari silang magsalubong. Kaya bakit tama si Euclid? hindi alam…
Bakit napakarami sa uniberso elementarya na mga particle? Mayroong higit sa 10 87 elementarya na mga particle sa bahagi ng Uniberso na ating naobserbahan. Ang karaniwang sagot diyan ay, mabuti, malaki ang uniberso, kaya naman... bakit ganun ba siya kalaki? At kung minsan ay naipon ko ito ng ganito: bakit ang daming pumunta sa lecture? - ngunit dahil napakaraming tao sa Moscow... - bakit napakaraming tao sa Moscow? - at ang Moscow ay bahagi lamang ng Russia, at maraming tao sa Russia, ang ilan ay dumating sa lecture ... - bakit napakaraming tao sa Russia, at higit pa sa China? Sa pangkalahatan, nakatira lang tayo sa isang planeta, at marami tayong planeta solar system, at ngayon higit pang mga planeta ang matatagpuan pa rin sa Uniberso, at alam mo na mayroong 10 11 bituin sa ating Galaxy, at samakatuwid sa isang lugar ay may mga planeta, sa isang lugar na may mga tao, ang ilan sa kanila ay dumating sa lecture ... Bakit napakaraming bituin sa ating Galaxy? Alam mo ba kung gaano karaming mga kalawakan ang nasa ating bahagi ng Uniberso? Humigit-kumulang 10 11 -10 12 kalawakan, at sa bawat isa sa kanila ay 10 11 bituin, ang mga planeta ay umiikot sa kanila, at ilang tao ang dumating sa lecture. Bakit mayroon tayong napakaraming galaxy? Well, dahil malaki ang Universe... Kaya... at dito tayo nagtatapos.
At kung kukunin natin, halimbawa, ang Uniberso - isang tipikal na saradong Uniberso, na magkakaroon ng tanging karaniwang sukat na magagamit sa pangkalahatang teorya relativity kasama ng quantum mechanics, - 10–33 cm, paunang sukat. Kaya, upang i-compress ang bagay sa napakalimitadong density na posible lamang (ito ang tinatawag na Planck density, ρ Planck density), ay humigit-kumulang 10 94 g / cm 3 ... Bakit ito nililimitahan? Hindi ito nililimitahan sa diwa na imposibleng magpatuloy, ngunit sa diwa na kung i-compress mo ang bagay sa ganoong density, kung gayon ang Uniberso ay magsisimulang mag-iba-iba nang labis na imposibleng ilarawan ito sa isang normal na paraan. Nangangahulugan ito na kung kukuha tayo at i-compress ang bagay sa pinakamataas na density, ilagay ang isang saradong Uniberso ng natural na laki dito at bilangin ang bilang ng mga elementarya na particle doon, lumalabas na naglalaman ito isa elementarya na butil. Siguro sampung elementary particles. At kailangan natin ng 10 87 . Samakatuwid ito totoong problema- saan, bakit may napakaraming elementarya na particle?
Hindi doon nagtatapos ang usapin. Saan nagmula ang lahat ng enerhiya sa uniberso? Ni hindi ko ito ginawa sa ganitong paraan para sa aking sarili noon, hanggang sa ako ay inanyayahan sa Sweden sa ilang Nobel symposium na nakatuon sa enerhiya ... iyon ay, ang mga taong kasangkot sa produksyon ng langis, o iba pa, ay nagtipon doon. At binigyan nila ako ng pagkakataong buksan ang kumperensyang ito, at ang unang ulat... Hindi ko maintindihan kung ano ang gusto nila sa akin? Hindi ako nakikibahagi sa paggawa ng langis, hindi ako nakikibahagi sa solar energy at wind energy, ano ang masasabi ko tungkol sa enerhiya sa pangkalahatan? Kaya, pagkatapos ay sinimulan ko ang ulat sa katotohanang sinabi ko: alam mo ba kung saan nanggaling ang enerhiya sa Uniberso? Alam mo ba kung gaano karaming enerhiya ang mayroon tayo? Magbilang tayo.
Ang enerhiya ng bagay sa uniberso ay hindi natipid. Unang kabalintunaan. Alam natin na ang enerhiya ay natipid, ngunit hindi ito tama. Dahil kung kukuha tayo, halimbawa, naglalagay tayo ng gas sa isang kahon at hayaang lumawak ang kahon... Narito ang isang kahon - ito ang ating Uniberso, hayaan nating lumawak ang kahon. Gas - ito ay nagbibigay ng presyon sa mga dingding ng kahon. At kapag lumawak ang kahon, gumagana ang gas na ito sa mga dingding ng kahon, at samakatuwid kapag lumawak ang kahon, nawawalan ng enerhiya ang gas. Dahil ginagawa niya ang trabaho, lahat ay tama, mayroong balanse ng enerhiya. Ngunit ang tanging katotohanan ay na sa panahon ng pagpapalawak ng Uniberso, ang kabuuang enerhiya ng gas ay bumababa. Dahil mayroong karaniwang equation: ang pagbabago sa enerhiya ay katumbas ng minus pressure times pagbabago ng volume ( dE = –PdV). Ang dami ng Uniberso ay lumalaki, ang presyon ay positibo, kaya ang enerhiya ay bumababa.
Dito sa lahat ng mga modelo ng Uniberso, normal, ang mga nauugnay sa teorya ng Big Bang, ang kabuuang enerhiya ng Uniberso ay nabawasan. Kung ngayon ito ay 10 50 tonelada, kung gayon magkano ito sa simula? Dahil nasasayang lang ang enerhiya. So, sa umpisa dapat marami pa. Kinailangan ng isang tao na gumawa ng uniberso na ito na may mas maraming enerhiya kaysa sa ngayon. Sa kabilang banda, may dapat pangalagaan. At saan ginugugol ang enerhiyang ito sa panahon ng pagpapalawak ng Uniberso? Ito ay ginugol sa katotohanan na ang laki ng Uniberso ay nagbabago, na ang Uniberso ay lumalawak sa isang tiyak na bilis. Mayroong ilang enerhiya na nakatago sa geometry ng uniberso. Mayroong isang enerhiya na nauugnay sa gravity. At kaya kabuuang halaga ang enerhiya ng bagay at gravitational energy, ito ay nai-save. Ngunit kung kalkulahin mo lamang ang kabuuang halaga. Mayroong iba't ibang mga paraan ng pagbibilang - at muli ay isang kuwit ang inilalagay doon - ngunit sa isang tiyak na paraan ng pagbibilang, ang kabuuang kabuuan ng enerhiya ng bagay at gravity, ito ay katumbas lamang ng zero. Iyon ay, ang enerhiya ng bagay ay binabayaran ng enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng gravitational, kaya mayroong zero. At samakatuwid, oo, ito ay nagsimula sa zero, ito ay magtatapos sa zero, ang lahat ay napanatili, ngunit ito lamang ang batas sa pag-iingat, ito ay hindi masyadong kapaki-pakinabang para sa atin. Hindi niya ipinapaliwanag sa amin kung saan nanggaling ang ganoong kalaking enerhiya. So magkano?
Dito, ayon sa teorya ng Big Bang, ang kabuuang masa ng bagay sa simula, nang ipanganak ang Uniberso, ay dapat na lumampas sa 10 80 tonelada. Marami na ito. Ito ay medyo marami... At kung binibilang ko ang lahat ng ito kahit na direkta mula sa singularity, kung gayon dapat ay mayroong isang walang katapusang dami ng bagay sa Uniberso. At pagkatapos ay lumitaw ang tanong: saan binigyan tayo ng isang tao ng walang katapusang halaga ng bagay na ito, kung bago ang sandali ng paglitaw ng Uniberso, mabuti, wala? Sa una ay wala, at pagkatapos ay biglang naging, at napakarami na kahit papaano ay medyo kakaiba. Iyon ay, sino ang maaaring gumawa nito?.. Ngunit ang mga pisiko ay hindi nais na bumalangkas ng tanong sa paraang ito, at ngayon ay ayaw na nila.
Samakatuwid, maaaring mabuti na may natagpuang teorya na nagpapahintulot, kahit sa prinsipyo, na ipaliwanag kung paano nagawa ang lahat ng ito, simula sa isang piraso ng Uniberso na may paunang halaga ng bagay na mas mababa sa isang milligram. Well, kapag pinag-uusapan ko ito, iniisip ko iyon normal na tao Naisip ko, kung ang ganoong bagay ay sinabi nang matagal na ang nakalipas, o kung hindi kami sumulat ng mga equation sa parehong oras, at iba pa ...
Naaalala ko noong dinala ako dito sa senior researcher, tinawag nila ako at nagsimulang magtanong sa akin: "Ano ang ginagawa mo?" At sinimulan kong sabihin sa kanila na dito, ako ay nakatuon, lalo na, sa iba't ibang parte Maaaring lumabas na ang mga batas ng pisika ay maaaring magkakaiba sa uniberso: sa bahagi mayroong, doon, electromagnetic na pakikipag-ugnayan, sa bahagi - hindi ... Sinabi nila sa akin: "Buweno, ito ay sobra!" Ngunit ang senior siyentipiko ang lahat ng parehong ay ibinigay. Ito ang mismong teorya ng maraming panig na Uniberso, na sasabihin ko sa iyo.
Ngayon bumaba tayo sa negosyo, sa teorya ng inflationary cosmology. Una, ang pinakasimpleng modelo. Ang pinakasimpleng modelo ay ganito ang hitsura. Narito mayroon kang ilang scalar field na ang enerhiya ay proporsyonal sa parisukat ng scalar field. Ang unang pinakasimpleng salita - at narito na ang tanong: ano ang isang scalar field? May mga taong nakakaalam, may mga taong hindi. Alam ng ilang tao na isang malaking accelerator ang itinatayo sa Switzerland upang mahanap ang particle ng Higgs. Ang particle ng Higgs ay isang particle na, kumbaga, isang excitation quantum espesyal na uri scalar field. Ibig sabihin, matagal nang ginagamit ng mga tao ang mga larangang ito, mahigit tatlumpung taon. Ngunit ang intuitive na kahulugan ay pinakamadaling maunawaan sa tulong ng isang pagkakatulad. Dito, dito, mayroong 220 volts sa network. Kung mayroon lamang 220 volts at walang zero, ang buong Uniberso ay mapupuno ng 220 volts, pagkatapos ay walang kasalukuyang, walang dadaloy kahit saan, dahil ito ay magiging ibang vacuum state. Ang America ay may 110 volts. Ang parehong bagay - kung ito ay 110 volts lamang, walang dadaloy ... Kung hinawakan mo ang isang gilid gamit ang isang kamay, ang kabilang kamay sa kabilang kamay, pagkatapos ay papatayin ka doon, dahil ang potensyal na pagkakaiba ay kung ano ... kailangan kong huminto…
Mabuti. Kaya, kaya, ang isang pare-parehong scalar field ay isang analogue ng parehong field. Ito ay hindi isang eksaktong pagkakatulad, ngunit isang tinatayang pagkakatulad. Ano ang isang vector field? Vector field - halimbawa, electromagnetic. Mayroon itong magnitude at direksyon. Ano ang scalar field? Ito ay may magnitude, ngunit walang direksyon. Iyon ang buong pagkakaiba, iyon ay, ito ay mas simple kaysa sa electromagnetic field. Ito ay walang direksyon, ito ay isang Lorentzian scalar. Lorentzian scalar - nangangahulugan ito ng sumusunod. Kung tatakbo ka kaugnay nito, hindi mo mararamdaman na tumatakbo ka: walang nagbago. Kung lumingon ka, wala ring magbabago, hindi mo mararamdaman na lumiliko ka. Parang vacuum kung hindi gumagalaw, kung pare-pareho. Ngunit ito lamang ang isang espesyal na vacuum, dahil maaari itong magkaroon ng potensyal na enerhiya. Ito ang unang pag-aari nito. At pangalawa, kung mayroon kang ibang vacuum sa iba't ibang bahagi ng Uniberso, mayroon ding iba't ibang timbang ng elementarya na mga particle, iba't ibang katangian, samakatuwid, kung ang scalar field na ito ay umiiral o wala, a) ang mga katangian ng elementarya na mga particle ay nakasalalay at b) ang vacuum energy density sa Uniberso ay nakasalalay, kaya ito, sa prinsipyo, mahalagang bagay. At kaya pinakasimpleng teorya, kung saan ang enerhiya ng scalar field na ito ay proporsyonal sa parisukat nito.
 |
Tingnan natin ang mga equation. Hindi ko malulutas ang anumang mga equation ngayon, ngunit ipapakita ko ang mga ito, kaya huwag matakot ... Ang una ay isang bahagyang pinasimple na Einstein equation, na nagsasabing: ito ang rate ng pagpapalawak ng Uniberso na hinati sa laki, ito ang Hubble constant squared, at ito ay proporsyonal sa density ng enerhiya ng bagay sa uniberso. At ngayon gusto kong pabayaan ang lahat - doon, gas, kahit ano ... iwanan lamang ang scalar field. At dito kinakailangan na isulat ang gravitational constant, mayroon pa ring walong pi sa tatlo ...
Ngayon kalimutan natin ang tungkol sa pare-pareho ng gravitational. Ang mga taong gumagawa ng agham na ito, sabi nila: mabuti, kunin natin ang gravitational constant katumbas ng isa, ang bilis ng liwanag na katumbas ng isa, ang pare-pareho ng Planck ay katumbas ng isa, at pagkatapos, kapag nalutas na ang lahat, ilalagay namin ito pabalik sa solusyon upang gawing mas madali ...
Kaya, ito ay isang bahagyang pinasimple na equation ng Einstein, naglabas din ako ng ilang mga termino mula doon, na kung saan ang kanilang mga sarili ay itinapon mula doon pagkatapos na ang Uniberso ay nagsimulang mabilis na pumutok. Ito ang equation ng paggalaw para sa isang scalar field. Huwag mong tingnan ang titi ngayon. Ito ang acceleration ng scalar field, at ito ay nagpapakita ng puwersa kung saan ang field ay gustong sumugod sa pinakamababang enerhiya nito. At, upang maging malinaw, ihambing ito sa equation para sa isang harmonic oscillator. Muli, huwag tumingin sa miyembro na iyon. Ito ang acceleration ng harmonic oscillator, proporsyonal sa pagpapanumbalik ng puwersa. Iyon ay, ang puwersa na nag-drag sa field ng oscillator sa isang punto x= 0, at ito ang acceleration nito. At alam natin kung paano ito magtatapos. Ang oscillator ay nag-o-oscillate tulad nito. At kung magdadagdag tayo ng ganoong termino, x na may tuldok. Ito ang bilis ng oscillator. Iyon ay, kung ililipat natin ito sa direksyong ito, magiging malinaw na ito ay tulad ng isang puwersa na hindi nagpapahintulot sa oscillator na kumilos nang mabilis. Parang kung magdidikit ka ng pendulum sa tubig, pipigilan ito ng tubig sa pag-oscillating, at dahan-dahan itong mag-oscillate. Parang ang lakas ng friction o lagkit.
Lumalabas na ang Uniberso ay mayroon ding katulad na termino na naglalarawan sa equation para sa isang scalar field. Ang equation ay mukhang eksaktong pareho. At ang miyembrong ito ay katulad ng isang ito. Lumalabas na sa Uniberso ang epekto ng friction ay nangyayari kung ang Uniberso ay mabilis na lumalawak. Narito ang isang trick. Ngayon ay bumalik tayo sa nakaraang larawan.
Iyan ay kapag ang scalar field ay dito, pagkatapos ay ang scalar field ay may maliit na enerhiya, ang Universe ay lumalawak nang dahan-dahan, walang friction. Kung ang scalar field ay narito, kung gayon ang enerhiya ay napakalaki. Kung ang enerhiya ay napakalaki, tingnan natin kung ano ang mangyayari sa susunod na larawan.
Ang enerhiya ay napakalaki, ang Hubble constant ay malaki, ang koepisyent ng friction ay malaki. Kung ang koepisyent ng friction ay malaki, ang scalar field ay bumababa nang napakabagal. Kung ang scalar field ay bumababa nang napakabagal, pagkatapos ay sa loob ng mahabang panahon ito ay nananatiling halos pare-pareho. Kung ito ay mananatiling halos pare-pareho, nalulutas ko ang equation na ito: a na may tuldok a(å /a) ay halos pare-pareho. At sinabi ko na sa iyo kung ano ang magiging solusyon. Kung ang a na may tuldok a(å /a) ay halos pare-pareho, pagkatapos ito ay isang exponential solution, ang pinakasimpleng differential equation. At sa kasong ito, ang Uniberso ay nagsisimulang lumawak nang husto.
 |
Ang lohika ay ito: kung pinakamahalaga scalar field φ, mataas na bilis ng pagpapalawak ng Uniberso, malaking koepisyent ng friction, ang field φ ay gumulong pababa nang napakabagal. Ang paglutas ng differential equation na may pare-pareho, nakakakuha tayo ng exponential expansion, ito ay inflation. Napakasimple ng lahat.
Bago iyon, kinakailangan, sa pangkalahatan, na magdusa upang pag-isipan ito, upang mabawasan ang lahat sa isang simple. Sa katunayan, nagsimula ang lahat sa isang mas kumplikado. Sa unang pagkakataon, si Alyosha Starobinsky ay nagsimulang magpahayag ng mga ideya ng ganitong uri noong 1979 dito sa Russia. Ang kanyang bersyon ng teoryang ito ay batay sa quantum gravity na may ilang mga pagwawasto - conformal anomalya, ang teorya ay napaka kumplikado, hindi malinaw kung paano, kung saan magsisimula, ngunit ang teorya, gayunpaman, ay napakapopular noon sa loob ng Unyong Sobyet, ito ay tinatawag na "Starobinsky model" . Ngunit medyo kumplikado, hindi malinaw kung ano ang layunin nito. Gusto niyang lutasin ang problema ng singularity, ngunit hindi ito gumana...
Pagkatapos noon, lumitaw ang tinatawag ngayon na lumang teorya ng inflation, ito ay iminungkahi noong 1981 ni Alan Guth mula sa MIT - ngayon ay nasa MIT na siya, at siya ay dating nasa SLAC, sa tabi ng Stanford. Iminungkahi niya na mula pa sa simula ang Uniberso ay nakulong sa enerhiya nito sa isang estado ng huwad na vacuum, hindi gumagalaw kahit saan, ang enerhiya ay pare-pareho doon, sa oras na ito ay lumalawak ito nang husto, at pagkatapos ang maling vacuum na ito ay bumagsak sa isang pag-crash, nabubuo ang mga bula, nagbanggaan sila ... Bakit ito kinakailangan? At ang kanyang pagnanais ay malutas ang listahan ng mga problema na isinulat ko sa iyo kanina: bakit homogenous ang uniberso, bakit isotropic, bakit napakalaki nito - ang kanyang layunin ay ito. At iyon ang merito ng kanyang trabaho. Hindi dahil iminungkahi niya ang isang modelo - ang kanyang teorya ay hindi gumana, ngunit dahil sinabi niya na magiging mahusay na gawin ang isang bagay na tulad nito, at pagkatapos ay malulutas namin ang lahat ng mga problemang ito nang sabay-sabay. At ang kanyang modelo ay hindi gumana dahil pagkatapos ng banggaan ng mga bula, ang Uniberso ay naging napaka-inhomogenous at isotropic na, kumbaga, hindi na kailangang subukan ...
Pagkatapos nito, lahat kami ay nasa isang estado ng espirituwal na krisis, dahil ang ideya ay napaka-kaaya-aya, napakaganda, at ako ay nagkaroon ng ulser sa tiyan, marahil mula sa kalungkutan na imposible, hindi ito gumana. At pagkatapos ay naisip ko kung paano gawin ang tinatawag kong bagong inflationary theory, at pagkatapos ay naisip ko itong simpleng magulong bagay na inflation, na siyang pinakamadali. At pagkatapos ay naging malinaw na hindi namin pinag-uusapan ang tungkol sa ilang uri ng lansihin, ngunit ang lahat ay maaaring kasing simple ng teorya ng isang harmonic oscillator.
Ngunit bakit kailangan ang lahat ng ito, hindi ko sinabi. Pero bakit. Sa panahon ng inflation, sa yugtong ito, habang bumabagsak ako, maaaring palawakin ito ng Uniberso nang maraming beses. Ito ay nasa pinakasimpleng mga modelo. Ano ang ibig sabihin ng numerong ito? Well, ngayon sasabihin ko sa iyo kung ano ang ibig sabihin nito. Isang halimbawa mula sa arithmetic. Ang pinakamaliit na sukat ay 10–33 cm. Pinarami ko ito ng sampu, at pagkatapos ay iginuhit dito ang gayong bilang ng mga zero - gaano man karaming mga zero. Ngayon ang tanong ay lumitaw: ano ang produkto? At ang sagot dito, ito ay katumbas ng parehong bagay - nangangahulugan ito na ang 10-33 ay hindi na maisulat, ito ay isang maliit na bagay. Nangangahulugan ito na ang uniberso ay naging napakalaking sukat. Magkano ang nakikita natin ngayon? Ang 13 bilyong taon na ito, na pinarami ng bilis ng liwanag, ay humigit-kumulang 10 28 cm. Ngunit hindi mahalaga kung ano - sentimetro o milimetro, hindi mahalaga kung ano. Ang mahalagang bagay ay na ito ay, mabuti, hindi maihahambing na mas maliit kaysa dito.
Ibig sabihin, ang ating nakikitang bahagi ng Uniberso - tayo ay nasa isang lugar dito. ( Maaari mo bang bayaran ito ngayon?) Ang uniberso ay nagsimulang lumawak, lumaki, lumaki, lumaki, at kami ay nabubuhay, kumbaga, sa ibabaw ng napakalaking globo na ito. At kaya naman parang parallel ang mga parallel lines kaya lang walang nakakita nitong north at south pole. Samakatuwid, ang aming bahagi ng Uniberso, sa isang lugar dito, nagsimula sa isang lugar mula dito, mula sa halos isang tuldok, at samakatuwid ang lahat ng mga paunang katangian ay narito, mabuti, sila ay magkatabi, sila ay humigit-kumulang pareho. Kaya eto pareho sila.
Bakit napaka homogenous ng uniberso? Buweno, isipin na kinuha mo ang Himalayas at pinaghiwa-hiwalay ang mga ito nang maraming beses. Nangangahulugan ito na walang pupunta doon na may dalang backpack, dahil mula sa lambak hanggang sa bundok ay aabutin ito. Magkakaroon ng patag na lugar. Samakatuwid, ang ating Uniberso ay napaka flat, napaka homogenous, pareho sa lahat ng direksyon.
Bakit ito isotropic? Ano ang isotropic? Buweno, ito ay mukhang isang globo, pareho sa lahat ng direksyon, ngunit maaari itong maging tulad ng isang pipino. Ngunit kung pinalaki ko ang isang pipino nang maraming beses - at nabubuhay tayo sa balat nito - kung gayon ito ay magiging pareho sa lahat ng direksyon, kaya ang Uniberso ay magiging pareho sa lahat ng direksyon. Ibig sabihin, sa paraang ito nareresolba namin ang karamihan sa mga problemang mayroon kami. Bakit napakalaki ng uniberso? At narito kung bakit! Gaano karaming mga elementong elementarya ang mayroon? Pero sobra! Kaya't mayroon tayong sapat na...
Ibig sabihin, hindi pa rin natin alam kung saan nanggaling ang lahat, hindi natin malulutas ang problema ng panimulang singularidad nang simple - pag-uusapan natin ito nang kaunti - ngunit ito ang kinailangan ng teoryang ito.
Sa kabilang banda, maaaring lumabas na kami ay nag-rework ng kaunti. Dahil kung ang Himalayas ay ganap na patagin, kung gayon ang buong Uniberso ay magiging napaka-flat at homogenous na talagang masamang manirahan doon, kung gayon hindi tayo kukuha ng mga kalawakan mula sa kahit saan.
Ngunit ito ay naging posible na makabuo ng mga kalawakan dahil sa pagbabago ng dami. At ito ang sinabi ni Chibisov at Mukhanov dito, sa FIAN. Pinag-aralan nila ang modelo ng Starobinsky at nakita na doon, kung titingnan mo ang mga pagbabago sa dami ng espasyo, at pagkatapos ay titingnan kung ano ang nangyayari sa panahon ng pagpapalawak ng Uniberso, maaari silang magbunga ng mga kalawakan. At tumingin kami sa kanila at naisip: ano ang pinag-uusapan niyo dito? Pinag-uusapan mo ang tungkol sa pagbabago-bago ng kabuuan, at pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga kalawakan! Sila ay totoo ... At pagkatapos ay iyon ang lumabas. Ito ay na kapag naisalin namin ang lahat ng ito sa wika ng isang scalar field at iba pa ... Magaling, sa pangkalahatan, mga tao! Dapat naisip ito!
Ang uniberso ay gumagana tulad ng isang laser, ngunit sa halip na isang laser field, ito ay gumagawa ng mga kalawakan. Ganun ang nangyayari. Kumuha tayo ng scalar field, unang high-frequency, pagbabago-bago ng quantum. Ang mga pagbabago sa dami ay palaging umiiral. Dito sa auditorium na ito, sa maliliit na distansya, mayroong mga pagbabago sa dami. Buti na lang binigyan mo ako ng dalawang oras, hindi ko na tatapusin ... Sa loob ng dalawang oras, malamang matatapos ko na ...
Kaya, ang mga pagbabago sa kabuuan ay umiiral na ngayon, dito mismo, ngunit sila ay nag-iiba sa lahat ng oras; Hindi mo lang sila makikita, hindi sila mahalaga sa atin. Ngunit sa panahon ng mabilis na paglawak ng sansinukob, ipagpalagay na mayroong isang pagbabago sa dami. Ito ay umunat, kasama ang paglawak ng sansinukob. Kapag ito ay sapat na na-stretch - tandaan ang scalar field equation kung saan ang may tuldok na 3Hφ term na iyon? Equation, friction term. Noong nagkaroon ka ng shortwave field, wala itong alam tungkol sa friction, dahil tumalo ito ng napakalakas na hindi na ito mapipigilan ng friction. At pagkatapos, kapag ito ay nag-inat, ito ay nawalan ng lakas at biglang naramdaman na ang Uniberso ay lumalawak, na mayroong alitan, at kung paano ito nagyelo. Ito ay nagyelo at patuloy na lumawak, na umaabot sa Uniberso.
Pagkatapos nito, laban sa background ng pagbabagu-bagong ito na iginuhit dito, ang mga nakaraang pagbabagu-bago, na dati ay napakaikling haba ng daluyong, masigla, at iba pa, sila ay nag-unat, nakita na ang Uniberso ay lumalawak, nakaramdam ng alitan at nagyelo - laban sa ang background ng mga pagbabagong iyon na nagyelo noon.
Pagkatapos nito, ang Uniberso ay patuloy na lumawak, at ang mga bagong pagbabagu-bago ay nagyelo, at ang Uniberso ay lumawak nang husto. At ano ang nangyari bilang isang resulta? Na ang lahat ng mga pagbabagong ito ay lumaki sa isang malaking sukat.
Ipapaliwanag ko ngayon kung ano ito: ito ay resulta ng mga kalkulasyon na, kumbaga, gayahin ang paglitaw ng mga pagbabago at ang kanilang karagdagang ebolusyon. Ipapaliwanag ko kung ano ito, kung ano ito. Ang punto ay ito. Na kinuha namin ang mga pagbabago sa dami na ito. Sila ay nagyelo. Ang uniberso ay naging exponentially inhomogeneous malaking sukat. Ang mga inhomogeneities na ito ay ako t, isang daan ako t, isang daan ako t… Pagkatapos ay natapos ang inflation. Pagkatapos - ang bahaging ito ng Uniberso ay hindi pa nakikita ang bahaging ito ng Uniberso. At lumipas ang oras, at nagkita sila. At nang makita nila ito, ang bahaging ito ng Uniberso ay nagsabi: “Ah, mas kaunti ang enerhiya ko, at mas marami ka; Halika, lahat ng mga bato mula sa akin ay lilipad sa direksyon na ito, dahil ang gravity ay mas malakas dito. At ang mga pagbabagu-bagong ito ay nag-unfreeze. Iyon ay, sa una sila ay nagyelo - dahil sa mabilis na paglawak ng uniberso. At pagkatapos, nang makita ng dalawang bahagi ng Uniberso ang isa't isa, ang mga pagbabagong ito ay nagyelo, at ito ay literal ... ayon kay Baron Munchausen.
Ewan ko ba, bata palang tinuturuan ka na nila, doon ba sila nagbabasa ng Baron Munchausen? Binasa kami. Habang nililibot niya ang Russia. Bagaman siya ay isang sinungaling na Aleman, naglakbay siya sa buong Russia, sa Siberia. Nanghuli sila. At nagkaroon ng kakila-kilabot na hamog na nagyelo na kapag gusto niyang tawagan ang kanyang mga kaibigan upang magsama-sama, sinabi niya "tu-tu-tu-tu!", ngunit walang nangyari, dahil ang tunog ay nagyelo sa busina. Kaya, pagkatapos, ito ay malamig, naghukay siya ng isang kuweba sa niyebe, tulad ng isang may karanasan na tao, inilibing ang kanyang sarili doon ... Kinabukasan ay bigla niyang narinig: "Tu-tutu-tutu!". Anong nangyari? Lumalabo na ang tunog. Dahil sa umaga ay lumitaw ang araw, lahat, natunaw ang niyebe, at ang tunog ay namatay ...
Narito ito ay pareho: una, ang quantum fluctuations ay nagyelo, kumalat sa isang mahabang distansya, at pagkatapos, pagdating sa pagbuo ng mga kalawakan, sila ay nagyelo, at ang mga inhomogeneities ay nagtipon at naging isang kalawakan.
Una, nagsimula kami sa pagbabago ng dami. Pagkatapos ay mabilis naming pinalaki ang mga ito. At kapag ginawa namin ang mga ito ng malaki, ginawa namin silang klasiko. Sa oras na iyon ay hindi sila nag-oscillate, hindi nawala, sila ay nagyelo, sila ay malaki. Narito ang trick na ito - kung paano gumawa ng isang bagay na klasiko mula sa isang bagay na quantum.
Kaya ito ang ipinapakita ng pelikula. Kung magsisimula tayo sa isang bagay na halos homogenous, tulad ng ngayon, at pagkatapos ay sisimulan natin ang pagdaragdag ng mga sinusoid dito ... Ang bawat bagong frame ay nagpapakita ng isang napakalaking Uniberso. Ngunit hindi ma-expand ang computer, kaya na-compress namin ang mga larawan. Sa katunayan, kailangan mong maunawaan na ang bawat larawan ay tumutugma sa isang exponentially mas malaki at mas malaking uniberso. At ang mga wavelength ng lahat ng mga halagang ito, ang mga ito ay halos pareho sa sandaling ito ay nilikha. At pagkatapos ay mag-inat sila, ngunit dito hindi mo makikita na ito ay isang malusog na sinusoid. Tila ito ay isang rurok, doon, ang tore ay matalim ... Ito ay dahil lamang sa na-compress sila ng computer.
Ang isa pang bagay ay hindi rin nakikita: na sa mga lugar kung saan ang scalar field ay tumalon nang nagkataon nang napakataas, sa lugar na ito ang enerhiya ng scalar field ay lumalabas na napakalaki na sa lugar na ito ang Uniberso ay nagsisimulang lumawak nang mas mabilis kaysa dito. pinalawak dito. At samakatuwid, sa katotohanan, kung tama ang pagguhit ng isang larawan - mabuti, hindi ito magagawa ng isang computer, at hindi ito kasalanan ng computer, ito ay pisika lamang tulad nito: hindi mo maiisip ang isang hubog na espasyo na inilatag sa ating espasyo, baluktot lang, parang curved surface, hindi laging nagtatagumpay, kaya walang magagawa dito - kailangan mo lang maunawaan na ito ang mga taluktok, ibig sabihin, ang laki mula dito hanggang dito ay marami. sobrang laki mula dito hanggang dito. Ito ay talagang isang malusog na bula.
Ito ang ... - din ang bentahe ng edukasyon sa Russia - kung ano ang nalaman namin noong kami ay nasa pagsasanay ng mga gawaing militar sa unibersidad: na ang distansya sa isang tuwid na linya ay mas mahaba kaysa sa distansya sa isang kurba, kung ang tuwid na linya ang dumadaan sa tabi ng opisyal ... Dito, kung pupunta ka sa isang tuwid na linya malapit sa tuktok na ito, hindi mo ito maaabot, dahil ang distansya ay magiging mas at higit pa. Maaaring isipin ang curved space sa dalawang paraan. Ang una - maaari nating pag-usapan ang tungkol sa pagpapalawak ng Uniberso, at ang pangalawa - maaari nating pag-usapan ang tungkol sa compression ng tao. Ang tao ang sukatan ng lahat ng bagay. Kung maglalakad ka mula rito at maabot ang malapit sa tuktok, masasabi mong ang iyong mga hakbang ay paunti-unting lumiliit at lumiliit at lumiliit, at samakatuwid ito ay mahirap, mahirap para sa iyo na maglakad. Iba ang pagkaunawa kung ano ang bula dito - ito ay isang lugar kung saan ikaw mismo ay lumiliit kumpara sa uniberso. Ito ay halos katumbas na mga bagay.
 |
Paano natin malalaman ang lahat ng ito? Paano natin malalaman na totoo ang lahat ng ito? Well, una sa lahat, sa totoo lang, alam namin sa simula pa lang na totoo ito. Dahil, mabuti, ang teorya ay napakaganda, ipinaliwanag nito ang lahat nang napakadali na pagkatapos nito, kahit na ang pang-eksperimentong ebidensya ay hindi talaga kailangan, dahil ang Uniberso ay, well ... malaki? - Malaki. Ang mga parallel na linya ay hindi nagsalubong? - Huwag bumalandra ... At iba pa. Walang ibang paliwanag.
Samakatuwid, tulad ng dati, narito ang pang-eksperimentong data. Ngunit ang mga tao, gayunpaman, gusto nila hindi lang ganoon, ngunit gusto nilang hulaan ang ibang bagay na hindi natin alam, at upang makumpirma ito. At isa sa mga hula ay itong quantum fluctuations... Masarap makita sila sa langit, pero hindi natin nakita. At isa-isa, ang iba't ibang mga sistema ay nagsimulang ilunsad, mga satellite, ang unang kapansin-pansing satellite ay Kobe (COBE), inilunsad noong unang bahagi ng 90s, at ang mga tao noong nakaraang taon ay nakatanggap ng mga Nobel Prize para dito. Nakita nila ang sumusunod. Nakita nila na ang microwave radiation na dumarating sa atin mula sa iba't ibang panig ng uniberso ay bahagyang anisotropic.
Ngayon ay ipapaliwanag ko kung ano ang nakataya. Noong kalagitnaan ng dekada 60, nakita ng mga tao na ang radiation na may temperaturang humigit-kumulang 2.7 K ay paparating sa Earth. Isang bagay na ganoon, mga radio wave, napakababa ng enerhiya, ngunit mula sa lahat ng panig. Pagkatapos ay napagtanto nila kung ano iyon. Ang uniberso, kapag ito ay sumabog, ito ay mainit. Pagkatapos, nang lumawak ito, ang mga photon na ito ay nawalan ng lakas, at nang maabot nila kami, dumating sila nang ganito patay, na may kaunti, kaunting enerhiya. At mula sa lahat ng panig mayroong parehong enerhiya - 2.7 K. Ang temperatura ay isang sukatan ng enerhiya. Pagkatapos ay nagsimula silang tumingin nang mas malapit at nakita na sa direksyong ito ang temperatura ay 2.7 plus mga 10 -3 pa, ngunit sa direksyong ito 2.7 minus isa pang 10 -3 . At bakit ganito? At narito kung bakit: dahil ang Earth ay gumagalaw na may kaugnayan sa buong uniberso. At mayroong napaka-redshift na ito. Sa direksyon na aming ginagalaw, ang langit ay nagiging mas asul doon, ang mga photon ay pumapasok nang mas masigla. At mula sa lilipatan namin, medyo namumula sila. Ito ay isang simpleng epekto. At agad naming naunawaan kung gaano kami kabilis gumagalaw na may kaugnayan sa CMB, ang lahat ay simple.
At pagkatapos ay gustong malaman ng mga tao kung mayroon pang ibang istraktura? At kaya naglunsad sila ng mga satellite, isa sa kanila ay si Kobe, at dito, sa larawan, ang WMAP ay iginuhit, tulad ng isang satellite. At isang larawan na nagpapakita, kumbaga, ebolusyon sa paglipas ng panahon.
Una ay nagkaroon ng Big Bang, pagkatapos ay mayroong ganitong acceleration ng Universe - inflation, pagkatapos ay mayroong quantum fluctuations na nagyelo, pagkatapos ang mga quantum fluctuation na ito na nagyelo ay humantong sa paglitaw ng isang maliit na istraktura sa Uniberso. Sa oras na ito, ang uniberso ay napakainit. Napakainit noon na ang mga senyales ay hindi nakarating sa amin, kung paanong ang Araw ay malabo para sa amin dito: ito ay napakainit, kaya maaari lamang nating makita ang ilang daang kilometro sa lalim ng Araw. Dito…
 |
At pagkatapos ay biglang ang Uniberso ay naging transparent sa ordinaryong radiation, dahil ang mga electron ay pinagsama sa mga proton sa mga atomo, at pagkatapos, nang ang Uniberso ay naging higit pa o hindi gaanong neutral, ang liwanag ay nagsimulang dumaan sa amin. At dito nakikita natin ang radiation na lumipas mula sa sandaling ito. At ang mga satellite na ito, tinitingnan at sinukat nila ang temperatura mula sa iba't ibang puntos sa Uniberso na may katumpakan na 10 -5 K. Isipin na lamang na sa laboratoryo ay mahirap makuha, doon, ang temperatura ng isang degree na Kelvin. Sinukat ng mga tao ang temperatura ng Uniberso, 2.7 K plus, maraming mga palatandaan pagkatapos nito, at pagkatapos ay sinukat nila ang mga kamalian sa temperatura na ito na may katumpakan na 10 -5 . Well, science fiction! Hindi ako naniniwala sa lahat na posible, ngunit pagkatapos ay nagsimula akong magtiwala sa aking mga eksperimentong kaibigan, dahil alam namin na kami ay mga teorista, ngunit lumalabas na ang mga eksperimento ...
Kaya, dito, sinukat nila ang gayong maliliit na batik sa kalangitan, ang mga maliliit na batik na ito - sila ay ipininta dito. Alam namin na kung saan ang enerhiya ay higit pa - ito ay ang asul na shift, kung saan ang enerhiya ay mas mababa - ito ay ang pulang shift, ngunit dito ang kabaligtaran ay totoo. Ang mga taong nagbigay kulay sa mapa na ito, naunawaan nila na ang sikolohiya ng mga tao ay hindi gumagana sa ganoong paraan. Hindi pa rin nakikitang liwanag, ito ay radio emission, samakatuwid ay hindi pula, hindi puti, wala. Kaya pininturahan nila ito ng artipisyal. At iyon ang pula, ito ay upang maunawaan kung ano ang mainit doon. At kung saan ito ay asul, ito ay upang maunawaan na ito ay malamig. Kaya ipininta nila ang eksaktong kabaligtaran. Ngunit hindi mahalaga. Ang mahalagang bagay ay ang mga batik na ito sa kalangitan, ang mga ito ay tumpak sa 10 -5 .
Kung titingnan mo nang maigi ang isang piraso ng langit na ito, kung gayon ito ang lalabas na larawan dito. Narito ang mga spot. Ano ito? At iyon ay kung ano ito. Ang mga quantum fluctuations ng scalar field na ito ay bumangon, kumalat sa buong kalangitan, nagyelo doon, binago doon ng kaunti ang geometry ng Uniberso at ang density ng matter, binago ang temperatura dahil dito relic radiation, na dumarating sa atin, at samakatuwid ang temperaturang ito, ang mga inhomogeneities na ito, ay isang larawan ng mga pagbabago sa dami na lumitaw sa mga huling yugto ng inflation - bumangon at nagyelo. Iyon ay, nakikita na natin ngayon ang buong kalangitan, at ang buong kalangitan na ito ay parang photographic plate, na naglalarawan ng mga pagbabago-bago ng kabuuan na lumitaw sa huling yugto ng inflation, sa mga 10-30 s. Nakikita namin ang isang larawan ng nangyari mula 10 hanggang 30 segundo pagkatapos ng Big Bang. Well, himala, ano ang masasabi ko!
Hindi lamang natin nakikita ang litratong ito - pinag-aralan natin ang mga parang multo na katangian nito. Iyon ay, ang mga speck na ito sa malalaking angular na laki ay may isang intensity, sa maliit na angular na laki ay mayroon silang ibang intensity. Kinakalkula namin ang spectrum ng mga pagbabagu-bagong ito at nalaman na ang spectrum ay ganito: ang mga itim na spot ay kung ano ang pang-eksperimentong nakikita ng WMAP satellite na ito. Simula noon, lumitaw din ang iba pang mga resulta na umaabot sa lugar na ito, ngunit hindi ko sinimulang ipakita ang mga ito dito ngayon. Ngunit ang pulang linya ay ang mga teoretikal na hula ng pinakasimpleng modelo ng inflationary Universe, at ang mga itim na tuldok ay kung ano ang nakikita sa eksperimento.
Mayroong ilang mga anomalya dito. Sa malalaking anggulo, ang pinakamalalaking distansya ay maliit. Dito l- kung ano ang narito, dito, sa axis na ito, ay ang bilang ng mga harmonika. Ibig sabihin, mas marami l, mas maraming harmonika, mas maliit ang anggulo. Sa maliliit na anggulo, mahusay na kasunduan sa pang-eksperimentong data. Sa matataas na anggulo, may nangyayaring hindi lubos na malinaw. Ngunit marahil ito ay dahil lamang sa mga kamalian, dahil binibigyan lamang tayo ng isang piraso ng Uniberso: nag-aaral tayo ng mga istatistika, at mayroon tayong mga istatistika - paano ka nag-flip ng isang barya nang isang beses, anong uri ng mga istatistika ang kailangan mo? Kailangan mong ihagis ito ng isang daang beses upang makita kung ano ang nangyari tungkol sa 50/50. Samakatuwid, sa malalaking anggulo, ang mga istatistika ay hindi masyadong tumpak. Gayunpaman, ang ilang mga punto ay nahuhulog - mayroong isang tiyak na problema, kung ano ang nangyayari dito. Mayroong ilang mga anisotropies sa Uniberso na hindi pa natin maipaliwanag sa malaking sukat. Ngunit gayunpaman, ang katotohanan ay ang lahat ng iba pang mga punto, lumalabas, ay ganap na magkasya. At kaya ang kasunduan sa pagitan ng teorya at eksperimento ay lubhang kahanga-hanga.
 |
Nagpasya ako para sa aking sarili na dapat akong gumawa ng isang paraan upang ipaliwanag ang pagbabago sa larawan ng mundo simpleng wika. At ang larawan ng mundo... Ngayon, hindi ko pa naaabot ang mismong teoryang ito ng maraming panig na Uniberso. Ito ay isang simpleng larawan pa rin ... Kaya. Pagbabago ng larawan ng mundo, ganito ang hitsura. Na kami ay nakaupo sa Earth, tumitingin sa paligid. At ngayon ay napapalibutan ng kristal na globo na ito. Wala na tayong makikita pa, ngunit may mga bituin, mga planeta doon ... At alam natin na ginagamit natin ang ating kosmolohiya bilang isang time machine.
Kung titingnan natin at titingnan, doon, sa Araw, nakikita natin ang Araw tulad noong ilang minuto ang nakalipas. Tingnan natin ang malayong mga bituin. Makikita natin ang mga bituin tulad ng mga ito maraming taon na ang nakalilipas, daan-daang taon na ang nakalilipas, libu-libong taon na ang nakalilipas.
Kung lalayo pa tayo, makikita natin itong lugar kung saan naging mainit lang ang Uniberso, at sa oras na iyon ay dumating sa atin ang mga photon, ito ang nakikita nitong mga satellite, dito natin nakita itong cosmic fire. At pagkatapos ay ang uniberso ay malabo. Dagdag pa, mas malapit sa Big Bang na ito, na nangyari nitong 13 bilyong taon na ang nakalilipas, hindi natin malalapitan. Ngunit, siyempre, kung gagamitin natin, halimbawa, ang mga neutrino na ibinubuga sa oras na ito - alam natin na makakakuha tayo ng mga neutrino na nagmumula sa gitna ng Araw - maaari tayong makakuha ng mga neutrino na ibinubuga nang mas malapit sa Big Bang na ito. . Ngayon lang natin nakikita kung ano ang mga 400,000 taon pagkatapos ng Big Bang. Well, still... compared to 13 billion, four hundred thousand is pretty good... But if there were neutrino, we could get much closer. Kung may mga gravitational wave, maaari tayong maging malapit sa Big Bang, dito mismo, literal bago ang oras na ito mula sa Big Bang.
 |
Ano ang sinasabi ng inflation? At sinasabi ito ng inflation. Na sa katunayan ang buong apoy na ito ay kosmiko, ito ay lumitaw pagkatapos ng inflation, at mayroong isang exponentially malaking halaga ng espasyo dito, kapag ang buong Uniberso ay napuno lamang ng isang scalar field, kapag walang mga particle, at kahit na sila, pagkatapos ang kanilang density ay bababa nang malaki sa lahat ng oras, dahil ang uniberso ay lumalawak nang husto.
Samakatuwid, anuman ito bago ang inflation, hindi ito mahalaga sa lahat. Ang uniberso dito ay halos walang laman, at ang enerhiya ay nakaupo sa scalar field na ito. At pagkatapos nito - tandaan ang larawang ito: ang scalar field ay bumaba, pababa, pababa, pagkatapos ay unti-unti, kapag ito ay umabot sa ibaba, ang Hubble constant ay naging maliit - ito ay nagsimulang mag-oscillate, sa oras na iyon, dahil sa mga oscillations nito, ito ay nabuo ng normal. bagay. Sa panahong ito, umiinit ang uniberso. Sa oras na ito, lumitaw ang apoy na ito. At dati nating iniisip na ang apoy na ito ay mula pa sa simula ng mundo. Para lang tayong mga lobo na takot tumalon sa apoy, alam natin na ito na ang simula ng mundo.
Lumalabas na ngayon na upang maipaliwanag kung bakit pantay na ipinamahagi ang apoy na ito, kailangan nating magkaroon ng yugto na katumbas ng lahat. At ito ang yugto ng inflation.
 |
At pagkatapos ay maaari kang pumunta sa malayo, malayo sa lugar na ito sa kalangitan, dahil napakalaki ng Uniberso, napakarami doon. At kung lalayo pa tayo, makikita natin ang mga lugar na ito kung saan nagaganap ang quantum fluctuations na nagbubunga ng mga galaxy. At makikita natin ang mga lugar kung saan napakalaki ng mga pagbabagong ito na nagbunga ng mga bagong bahagi ng Uniberso, na mabilis na lumawak at nabubuo at bumangon. at ngayon. Ang uniberso, dahil sa mga pagbabago-bago ng kabuuan na ito, ay bumubuo ng sarili nito, hindi lamang ng mga kalawakan, ngunit malalaking bahagi ng sarili nito. At ito ay nagiging isang walang katapusan at self-reproducing Universe.
Ngunit bukod sa lahat ng ito, may isa pang epekto. Kaya sinabi ko sa iyo ang tungkol sa Uniberso, kung saan mayroong isang scalar field na isang uri lamang. Isang scalar field na may ganoong simpleng potensyal... Alam natin na kung gusto nating ilarawan nang buo ang teorya ng elementarya, kailangan natin ng maraming scalar field. Halimbawa, sa teorya ng electroweak na pakikipag-ugnayan mayroong isang larangan ng Higgs. At ang Higgs field ay nagpapabigat sa lahat ng mga particle ng ating katawan. Iyon ay, ang mga electron ay nakakakuha ng mga masa, ang mga proton ay nakakakuha ng mga masa, ang mga photon ay hindi nakakakuha ng mga masa. Ang iba pang mga particle ay nakakakuha ng masa. Depende sa scalar field, nakakakuha sila ng iba't ibang masa.
Ngunit hindi ito ang katapusan ng usapin. Mayroon ding teorya ng Grand Unification, kung saan lumitaw ang ibang uri ng scalar field. Ito ay ibang larangan. Kung wala ito doon, kung gayon walang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga lepton at baryon, kung gayon ang mga proton ay madaling mabulok sa mga positron, walang pagkakaiba sa pagitan ng bagay at antimatter. Upang maipaliwanag kung ano ang nangyari doon, kung paano naghiwalay ang mga bagay na ito, kailangan pang ipakilala ang isa pang scalar field... Sa prinsipyo, maaaring marami sa mga scalar field na ito. Kung titingnan mo ang pinakasimpleng teorya - supersymmetric - ang teorya ng Grand Unification, lumalabas na ang potensyal na enerhiya dito ay iginuhit tulad nito ...
Well, ito rin ay isang tinatayang larawan, sa totoo lang. Ito ay ilang field, na talagang isang matrix. At ngayon, sa isang halaga ng larangang ito, walang paglabag sa simetrya sa pagitan ng mahina at malakas na pakikipag-ugnayan ng electromagnetic, walang pagkakaiba sa pagitan ng mga lepton at baryon. May isa pang field value kung saan ang isang espesyal na uri ng pagsira ng symmetry ay hindi sa lahat ng nakikita natin. Mayroong pangatlong minimum, kung saan ang pisika lamang ng ating mundo. Sa katunayan, kailangan pa rin nating isulat ang ating scalar field, at kung isusulat natin ang lahat nang magkasama, magkakaroon ng isang dosenang tulad na minima. Lahat sila ay may, sa unang pagtatantya, ng parehong enerhiya, at nabubuhay tayo sa isa lamang sa mga minimum na ito.
At pagkatapos ay lumitaw ang tanong: paano tayo napunta sa minimum na ito? At sa napakaagang uniberso, kapag ang temperatura ay mainit, mayroon lamang itong pinakamababa. At lumitaw ang problema: paano tayo nakapasok sa pinakamaliit na ito, dahil sa unang bahagi ng Uniberso, alinsunod sa teorya na binuo natin dito kasama si David Abramovich Kirzhnits, na nakaisip ng ideyang ito sa kanyang ulo, tungkol sa katotohanan na sa sa unang bahagi ng uniberso, ang simetriya sa pagitan ng lahat ng mga pakikipag-ugnayan ay naibalik. At dapat dito tayo uupo. Paano tayo nakarating dito noon? At ang tanging paraan na makakarating tayo doon ay sa pamamagitan ng quantum fluctuations na nabuo sa panahon ng inflation.
Ngunit ang scalar field na ito ay tumalon din at nagyelo din. At maaari itong tumalon sa pinakamababang ito, tumalon sa isang ito, tumalon pabalik. Pagkatapos, kung tumalon ito sa isa sa mga minima na iyon, ang bahagi ng Uniberso kung saan natin natamaan ang minima na iyon, nagsimula itong maging exponentially malaki. Ang isang ito ay nagsimulang maging exponentially malaki, ang isang ito... At ang uniberso ay nasira sa isang exponentially malaking bilang ng mga bahagi ng isang exponentially malaking sukat. Sa lahat ng posibleng uri ng pisika sa bawat isa sa kanila.
Anong ibig sabihin nito? Iyon, una, maaaring magkaroon ng maraming scalar field. Pangalawa, maaaring mayroong maraming iba't ibang minimum. At pagkatapos nito, depende sa kung saan tayo nakarating, ang uniberso ay maaaring mahati sa malaki, exponentially malalaking lugar, bawat isa, sa pamamagitan ng lahat ng mga katangian nito, ay mukhang - lokal - bilang malaking uniberso. Ang bawat isa sa kanila ay napakalaki. Kung tayo ay naninirahan dito, hindi natin malalaman na may iba pang bahagi ng sansinukob. At ang mga batas ng pisika, epektibo, ay magkakaiba doon.
Iyon ay, sa katunayan, ang batas ng pisika - maaaring pareho ito, mayroon kang parehong teorya - ngunit ito ay kapareho ng tubig, na maaaring likido, gas, solid. Ngunit ang isda ay mabubuhay lamang sa likidong tubig. Mabubuhay lang tayo sa minimum na ito. Iyon ang dahilan kung bakit kami nakatira doon. Hindi dahil wala ang mga bahaging ito ng uniberso, kundi dahil dito lang tayo mabubuhay. Kaya lumitaw ang larawang ito, na tinatawag na "many-sided Universe", o "Multiverse" sa halip na "Universe".
Ibang wika. Alam namin na ang aming mga katangian ay tinutukoy ng genetic code - ang code na minana namin mula sa aming mga magulang. Alam din natin na umiiral ang mutasyon. Nangyayari ang mutasyon kapag may nangyaring kakaiba. Kailan mga cosmic ray kapag ang ilang kimika ay mali - mabuti, mas alam mo kaysa sa akin kung ano ang kinakailangan upang magawa ang mga mutasyon. At alam din natin na ang lahat dito ay isang malaking bilang ng mga species - ito ay kinakailangan na ang mga mutasyon na ito ay.
Kaya, sa panahon ng pagpapalawak ng Uniberso, mayroon ding mga mutasyon. Nasa iyo ang Uniberso, kahit na sa simula pa lang ito ay nasa isang minimum, pagkatapos noon ay nagsimula itong tumalon mula sa isang minimum patungo sa isa pa at pumasok sa iba't ibang uri Sansinukob. At ang mekanismong ito ng pagbabago-bago ng kabuuan, na inilipat ang Uniberso mula sa isang lugar, mula sa isang estado patungo sa isa pa - maaari silang tawaging ... ito ay maaaring tawaging mekanismo ng cosmic mutations.
 |
(Sa kasamaang palad, dito, siyempre, ang bahagi ng ipapakita ko ay hindi nakikita. Well, sa mga salita...) tanawin. Ang terminolohiya na ito ay lumitaw dahil ang terminolohiya na ito, ang larawang ito, ay naging napakahalaga sa konteksto ng teorya ng string. Matagal nang pinag-uusapan ng mga tao ang teorya ng string bilang nangungunang kandidato para sa isang teorya ng lahat ng pwersa. Ako ay nasa lugar na ito, sa kasamaang-palad, "lumulutang" ... Bagaman isa ako sa mga co-authors ng larawang ito, na narito. Iyon ay, sa loob ng maraming taon ay hindi alam ng mga tao kung paano ilarawan ang aming apat na dimensyon na espasyo gamit ang teorya ng string.
Ang katotohanan ay ang teorya ng string ay pinakamadaling nabuo sa sampung-dimensional na espasyo. Ngunit sa isang sampung-dimensional na espasyo, anim na dimensyon ay kalabisan, kailangan mong alisin ang mga ito kahit papaano. Ang ideya ay dapat na kahit papaano ay i-compress sila sa isang maliit na bola upang walang makakita sa kanila, upang walang makapunta sa anim na direksyon, at apat na malalaking sukat lamang ang makikita natin - tatlong puwang at isang beses. At kaya tayo ay lalakad sa tatlong spatial na dimensyon na ito at isipin na ang ating Uniberso ay tatlong-dimensional at isang beses, ngunit sa katotohanan, sa isang lugar sa gitna ng Uniberso, ang impormasyon ay maiimbak na ito ay may proletaryong pinagmulan - sampung-dimensional. At gusto rin niyang maging ten-dimensional. Kaya't sa teorya ng string ay palaging lumabas na nais nitong maging sampung-dimensional, at hanggang kamakailan ay hindi nila alam kung paano gawin itong apat na sukat, iwanan itong normal. Sa lahat ng mga kaso, lumabas na ang estado na ito ay hindi matatag.
Mula noong kalagitnaan ng 1970s, nagsimula nang magtrabaho ang mga physicist teoretikal na mga modelo Ang grand unification ng tatlong pangunahing pwersa - malakas, mahina at electromagnetic. Marami sa mga modelong ito ang humantong sa konklusyon na di-nagtagal pagkatapos ng Big Bang, ang napakalaking particle na nagdadala ng isang magnetic charge ay dapat na ginawa nang sagana. Nang ang edad ng Uniberso ay umabot sa 10 -36 segundo (ayon sa ilang mga pagtatantya, kahit na mas maaga), ang malakas na pakikipag-ugnayan ay humiwalay mula sa electroweak at nakakuha ng kalayaan. Sa kasong ito, ang mga point topological defect na may mass na 10 15 - 10 16 na mas malaki kaysa sa mass ng proton na hindi pa umiiral ay nabuo sa vacuum. Kapag, sa turn, ang electroweak na puwersa ay nahati sa mahinang puwersa at ang electromagnetic na puwersa, at ang tunay na electromagnetism ay lumitaw, ang mga depektong ito ay nakakuha ng mga magnetic charge at nagsimulang bagong buhay- sa anyo ng mga magnetic monopole.
 |
Ang paghihiwalay ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan sa ating unang bahagi ng uniberso ay likas phase transition. Sa napakataas na temperatura, pinagsama ang mga pangunahing pakikipag-ugnayan, ngunit kapag pinalamig sa ibaba ng kritikal na temperatura, hindi nangyari ang paghihiwalay [ito ay maihahambing sa supercooling ng tubig]. Sa puntong ito, ang enerhiya ng scalar field na nauugnay sa unification ay lumampas sa temperatura ng uniberso, na nagbigay sa field ng negatibong presyon at nagdulot ng cosmological inflation. Ang Uniberso ay nagsimulang lumawak nang napakabilis, at sa sandali ng pagkasira ng simetrya (sa temperatura na halos 10 28 K), ang mga sukat nito ay tumaas ng 10 50 beses. Ang scalar field na nauugnay sa pag-iisa ng mga pakikipag-ugnayan ay nawala, at ang enerhiya nito ay nabago sa isang karagdagang pagpapalawak ng Uniberso. |
HOT BIRTHDAY |
Ang magandang modelong ito ay nagpakita ng kosmolohiya na may hindi kasiya-siyang problema. Ang "Northern" magnetic monopoles ay nalipol kapag bumabangga sa "southern", ngunit kung hindi man ang mga particle na ito ay matatag. Dahil sa nanogram-scale mass, napakalaki ng mga pamantayan ng microworld, sa lalong madaling panahon pagkatapos ng kapanganakan ay obligado silang bumagal sa di-relativistic na bilis, maghiwa-hiwalay sa kalawakan at mabuhay hanggang sa ating panahon. Ayon sa karaniwang modelo ng Big Bang, ang kanilang kasalukuyang density ay dapat na halos tumugma sa mga proton. Ngunit sa kasong ito, ang kabuuang density ng cosmic energy ay hindi bababa sa isang quadrillion beses na mas mataas kaysa sa tunay.
Ang lahat ng mga pagtatangka upang tuklasin ang mga monopole ay nauwi sa kabiguan. Tulad ng ipinakita ng paghahanap para sa mga monopole sa mga mineral na bakal at tubig dagat, ang ratio ng kanilang bilang sa bilang ng mga proton ay hindi lalampas sa 10 -30 . Alinman sa mga particle na ito ay hindi umiiral sa aming rehiyon ng kalawakan, o napakakaunti na ang mga ito ay hindi mairehistro ng mga instrumento, sa kabila ng isang malinaw na magnetic signature. Kinukumpirma rin ito ng mga obserbasyon ng astronomya: dapat makaapekto ang pagkakaroon ng mga monopole mga magnetic field ating Galaxy, ngunit hindi ito natuklasan.
Siyempre, maaaring ipagpalagay na ang mga monopole ay hindi kailanman umiral. Ang ilang mga modelo ng pag-iisa ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan ay hindi aktwal na nagrereseta ng kanilang hitsura. Ngunit ang mga problema ng abot-tanaw at ang patag na uniberso ay nananatili. Ito ay nangyari na sa huling bahagi ng 1970s, ang kosmolohiya ay nahaharap sa malubhang mga hadlang, na malinaw na nangangailangan ng mga bagong ideya upang mapagtagumpayan.
NEGATIVE PRESSURE
At ang mga ideyang ito ay hindi mabagal na lumitaw. Ang pangunahing isa ay ang hypothesis ayon sa kung saan sa kalawakan, bilang karagdagan sa bagay at radiation, mayroong isang scalar field (o mga patlang) na lumilikha ng negatibong presyon. Ang sitwasyong ito ay tila kabalintunaan, ngunit ito ay nangyayari sa Araw-araw na buhay. Ang isang positibong sistema ng presyon, tulad ng isang naka-compress na gas, ay nawawalan ng enerhiya habang ito ay lumalawak at lumalamig. Ang isang nababanat na banda, sa kabilang banda, ay nasa isang estado ng negatibong presyon, dahil, hindi tulad ng isang gas, ito ay may posibilidad na hindi lumawak, ngunit kumukuha. Kung ang naturang tape ay mabilis na nakaunat, ito ay magpapainit at thermal energy tataas. Habang lumalawak ang Uniberso, ang larangan ng negatibong presyon ay nag-iipon ng enerhiya, na, kapag inilabas, ay may kakayahang makabuo ng mga particle at light quanta.
FLAT PROBLEMA |
Matagal nang kumbinsido ang mga astronomo na kung ang kasalukuyang kalawakan ay deformed, ito ay medyo katamtaman. |
FLAT PROBLEMA |
Maaaring magkaroon ng ibang halaga ang negatibong presyon. Pero meron isang espesyal na kaso kapag ito ay katumbas ng cosmic energy density na may kabaligtaran na tanda. Sa sitwasyong ito, ang density na ito ay nananatiling pare-pareho sa pagpapalawak ng espasyo, dahil ang negatibong presyon ay nagbabayad para sa lumalaking "rarefaction" ng mga particle at light quanta. Ito ay sumusunod mula sa Friedmann-Lemaitre equation na ang Uniberso sa kasong ito ay lumalawak nang exponentially.
Ang exponential expansion hypothesis ay nilulutas ang lahat ng tatlong mga problema sa itaas. Ipagpalagay na ang uniberso ay nagmula sa isang maliit na "bubble" ng mataas na hubog na espasyo, na sumailalim sa isang pagbabagong nagbigay sa espasyo ng negatibong presyon at sa gayon ay pinilit itong lumawak nang malaki. Naturally, pagkatapos ng paglaho ng presyur na ito, ang Uniberso ay babalik sa dati nitong "normal" na pagpapalawak.
PAGTUGON SA SULIRANIN
Ipagpalagay natin na ang radius ng Uniberso bago maabot ang exponential ay ilang mga order ng magnitude lamang na mas malaki kaysa sa haba ng Planck, 10 -35 m. Kung sa exponential phase ito ay lumalaki, sabihin nating, 1050 beses, pagkatapos ay sa pagtatapos nito ay umabot ng libu-libong light years. Anuman ang pagkakaiba sa pagitan ng space curvature parameter mula sa pagkakaisa bago ang simula ng pagpapalawak, sa pagtatapos nito ay bababa ito ng 10 -100 beses, iyon ay, ang espasyo ay magiging perpektong flat!
Ang problema ng mga monopole ay nalulutas sa katulad na paraan. Kung ang mga topological na depekto na naging kanilang mga precursor ay lumitaw bago o kahit sa panahon ng exponential expansion, kung gayon sa pagtatapos nito dapat silang lumayo sa isa't isa sa pamamagitan ng napakalaking distansya. Simula noon, ang Uniberso ay lumawak nang malaki, at ang density ng mga monopole ay bumagsak halos sa sero. Ipinapakita ng mga kalkulasyon na kahit na suriin natin ang isang cosmic cube na may gilid ng isang bilyong light years, pagkatapos ay mayroong ang pinakamataas na antas posibilidad na walang isang monopole.
Ang exponential expansion hypothesis ay nagmumungkahi din ng isang simpleng solusyon sa problema sa abot-tanaw. Ipagpalagay natin na ang laki ng germinal na "bubble" na naglatag ng pundasyon para sa ating Uniberso ay hindi lalampas sa landas na nagkaroon ng oras na lakbayin ng liwanag pagkatapos ng Big Bang. Sa kasong ito, ang thermal equilibrium ay maaaring maitatag sa loob nito, na sinisiguro ang pagkakapantay-pantay ng mga temperatura sa buong volume, na napanatili sa panahon ng pagpapalawak ng exponential. Ang ganitong paliwanag ay naroroon sa maraming mga aklat-aralin ng kosmolohiya, ngunit magagawa mo nang wala ito.
MULA SA ISANG BULA
Sa pagliko ng 1970s at 1980s, ilang mga theorists, ang una sa kanila ay ang Soviet physicist na si Alexei Starobinsky, ay isinasaalang-alang ang mga modelo ng maagang ebolusyon ng Uniberso na may maikling yugto ng exponential expansion. Noong 1981, ang Amerikanong si Alan Guth ay naglathala ng isang papel na nagdala ng ideya sa unahan. Siya ang unang nakaunawa na ang naturang pagpapalawak (malamang na magtatapos sa marka ng edad na 10 -34 s) ay nag-aalis ng problema ng mga monopole, na una niyang hinarap, at itinuturo ang paraan upang malutas ang mga hindi pagkakapare-pareho sa flat geometry at sa abot-tanaw. Mahusay na tinawag ni Guth ang pagpapalawak na ito na cosmological inflation, at ang termino ay naging pangkalahatang tinatanggap.
DOON, OVER THE HORIZON |
ANG PROBLEMA NG HORIZON AY KAUGNAY SA RELICT RADIATION, KUNG SAAN ITO NAGMULA, ANG TEMPERATURE NITO AY CONSTANT NA MAY TUMPAK NA 0.001%. |
FLAT PROBLEMA |
Ngunit ang modelo ni Guth ay mayroon pa ring malubhang sagabal. Pinahintulutan nito ang paglitaw ng maraming inflationary area na sumasailalim sa banggaan sa isa't isa. Ito ay humantong sa pagbuo ng isang napakagulong kosmos na may hindi pare-parehong density ng bagay at radiation, na ganap na naiiba sa tunay. space. Gayunpaman, sa lalong madaling panahon Andrei Linde mula sa Physical Institute ng Academy of Sciences (FIAN), at ilang sandali pa Andreas Albrecht at Paul Steinhardt mula sa Unibersidad ng Pennsylvania ay nagpakita na kung babaguhin mo ang scalar field equation, ang lahat ay mahuhulog sa lugar. Mula rito ay sumunod ang isang senaryo ayon sa kung saan ang ating buong nakikitang Uniberso ay bumangon mula sa isang vacuum bubble, na nahiwalay mula sa iba pang mga rehiyon ng inflationary sa pamamagitan ng hindi maisip na malalaking distansya.
MAGULONG IMPLASYON
Noong 1983, gumawa si Andrey Linde ng isa pang tagumpay sa pamamagitan ng pagbuo ng teorya ng magulong inflation, na naging posible na ipaliwanag ang parehong komposisyon ng Uniberso at ang homogeneity ng cosmic microwave background radiation. Sa panahon ng inflation, ang anumang mga nakaraang inhomogeneities sa scalar field ay nababanat nang husto na halos nawawala ang mga ito. Sa huling yugto ng inflation, ang larangang ito ay nagsisimula nang mabilis na mag-oscillate malapit sa pinakamababa nito. potensyal na enerhiya. Sa kasong ito, ang mga particle at photon ay ipinanganak nang sagana, na masinsinang nakikipag-ugnayan sa isa't isa at umabot sa temperatura ng balanse. Kaya sa pagtatapos ng inflation, mayroon tayong patag na mainit na Uniberso, na pagkatapos ay lumalawak ayon sa senaryo ng Big Bang. Ipinapaliwanag ng mekanismong ito kung bakit ngayon ay napapansin natin ang cosmic microwave background radiation na may maliliit na pagbabagu-bago ng temperatura na maaaring maiugnay sa mga pagbabago sa dami sa unang yugto ng pagkakaroon ng Uniberso. Kaya, nalutas ng teorya ng magulong inflation ang problema sa abot-tanaw nang walang pag-aakalang bago magsimula ang exponential expansion, ang embryonic Universe ay nasa isang estado ng thermal equilibrium.
Ayon sa modelo ni Linde, ang distribusyon ng bagay at radiation sa kalawakan pagkatapos ng inflation ay dapat na halos ganap na homogenous, maliban sa mga bakas ng pangunahing pagbabago-bago ng quantum. Ang mga pagbabagu-bagong ito ay nagbunga ng mga lokal na pagbabagu-bago sa density, na kalaunan ay nagbunga ng mga galactic cluster at space void na naghihiwalay sa kanila. Napakahalaga na kung walang inflationary "stretching" ang mga pagbabago ay magiging masyadong mahina at hindi maaaring maging mga embryo ng mga kalawakan. Sa pangkalahatan, ang mekanismo ng inflationary ay may napakalakas at unibersal na cosmological creativity - kung gusto mo, lumilitaw ito bilang isang unibersal na demiurge. Kaya't ang pamagat ng artikulong ito ay hindi nangangahulugang isang pagmamalabis.
Sa mga kaliskis ng pagkakasunud-sunod ng hundredths ng laki ng Uniberso (ngayon ito ay daan-daang megaparsecs), ang komposisyon nito ay at nananatiling homogenous at isotropic. Gayunpaman, sa sukat ng buong kosmos, nawawala ang homogeneity. Humihinto ang inflation sa isang lugar at magsisimula sa isa pa, at iba pa ang ad infinitum. Ito ay isang self-reproducing na walang katapusang proseso na nagbubunga ng isang sumasanga na hanay ng mga mundo - ang Multiverse. Ang parehong mga pangunahing pisikal na batas ay maaaring maisakatuparan doon sa iba't ibang anyo - halimbawa, ang mga puwersang intranuklear at ang singil ng isang elektron sa ibang mga uniberso ay maaaring maging iba sa atin. Ang kamangha-manghang larawang ito ay kasalukuyang seryosong tinatalakay ng parehong mga physicist at cosmologist.
PAGLABAN NG IDEYA
"Ang mga pangunahing ideya ng inflationary scenario ay nabuo tatlong dekada na ang nakakaraan," paliwanag ni Andrey Linde, isa sa mga may-akda ng inflationary cosmology, propesor sa Stanford University. - Pagkatapos nito, ang pangunahing gawain ay bumuo ng mga makatotohanang teorya batay sa mga ideyang ito, ngunit ang pamantayan lamang para sa pagiging totoo ay nagbago nang higit sa isang beses. Noong dekada 1980, ang nangingibabaw na pananaw ay ang inflation ay maaaring maunawaan gamit ang mga modelo ng Grand Unification. Pagkatapos ay natunaw ang mga pag-asa, at ang inflation ay nagsimulang bigyang-kahulugan sa konteksto ng teorya ng supergravity, at kalaunan - ang teorya ng superstrings. Gayunpaman, ang landas na ito ay naging napakahirap. Una, ang parehong mga teoryang ito ay gumagamit ng labis kumplikadong matematika, at pangalawa, inayos ang mga ito sa paraang napakahirap magpatupad ng inflationary scenario sa tulong nila. Samakatuwid, ang pag-unlad dito ay medyo mabagal. Noong 2000, tatlong Japanese scientists, na may malaking kahirapan, ay nakakuha, sa loob ng balangkas ng teorya ng supergravity, isang modelo ng magulong inflation, na aking naisip halos 20 taon na ang nakaraan. Pagkalipas ng tatlong taon, gumawa kami sa Stanford ng isang papel na nagpakita ng pangunahing posibilidad ng pagbuo ng mga modelo ng inflationary gamit ang superstring theory at ipinaliwanag ang four-dimensionality ng ating mundo sa batayan nito. Sa partikular, nalaman namin na sa ganitong paraan maaari kang makakuha ng vacuum state na may positibong cosmological constant, na kinakailangan upang ma-trigger ang inflation. Ang aming diskarte ay matagumpay na binuo ng iba pang mga siyentipiko, at ito ay lubos na nag-ambag sa pag-unlad ng kosmolohiya. Malinaw na ngayon na ang teorya ng superstring ay nagbibigay-daan para sa pagkakaroon ng napakalaking bilang ng mga estado ng vacuum na nagdudulot ng pagpapalawak ng exponential ng uniberso.
Ngayon ay dapat tayong gumawa ng isa pang hakbang at maunawaan ang istruktura ng ating uniberso. Ang mga gawaing ito ay isinasagawa, ngunit nakakaranas sila ng malalaking teknikal na kahirapan, at kung ano ang magiging resulta ay hindi pa malinaw. Sa nakalipas na dalawang taon, nagtatrabaho kami ng aking mga kasamahan sa isang pamilya ng mga hybrid na modelo na umaasa sa parehong mga superstring at supergravity. May pag-unlad, marami na tayong kayang ilarawan sa totoong buhay. Halimbawa, malapit na nating maunawaan kung bakit napakababa na ngayon ng densidad ng enerhiya ng vacuum, na tatlong beses lamang ang density ng mga particle at radiation. Pero kailangan mag move on. Inaasahan namin ang mga resulta ng mga obserbasyon mula sa Planck space observatory, na sumusukat sa mga spectral na katangian ng CMB na may napakataas na resolution. Posible na ang mga pagbabasa ng kanyang mga instrumento ay ilagay sa ilalim ng kutsilyo sa buong klase ng mga modelo ng inflationary at magbigay ng insentibo sa pagbuo ng mga alternatibong teorya.
Ipinagmamalaki ng inflationary cosmology ang isang bilang ng mga kahanga-hangang tagumpay. Hinulaan niya ang flat geometry ng ating uniberso bago pa kinumpirma ng mga astronomo at astrophysicist ang katotohanang ito. Hanggang sa katapusan ng 1990s, pinaniniwalaan na sa buong pagsasaalang-alang sa lahat ng bagay sa Uniberso, ang numerical na halaga ng parameter na Ω ay hindi lalampas sa 1/3. Kinailangan ang pagtuklas ng dark energy upang matiyak na ang halagang ito ay halos katumbas ng isa, tulad ng sumusunod mula sa inflationary scenario. Ang mga pagbabagu-bago sa temperatura ng relic radiation ay hinulaang at ang kanilang spectrum ay kinakalkula nang maaga. Mga katulad na halimbawa marami. Ang mga pagtatangka na pabulaanan ang teorya ng inflationary ay paulit-ulit na ginawa, ngunit walang nagtagumpay. Bilang karagdagan, ayon kay Andrei Linde, sa mga nakaraang taon ay nabuo ang konsepto ng isang mayorya ng mga uniberso, na ang pagbuo nito ay matatawag na isang siyentipikong rebolusyon: "Sa kabila ng hindi pagkakumpleto nito, ito ay nagiging bahagi ng kultura ng isang bagong henerasyon ng mga pisiko. at mga kosmologist.”
SA ISANG PAMANTAYAN NA MAY EBOLUSYON
"Ang inflationary paradigm ay ipinatupad na ngayon sa iba't ibang mga opsyon, kung saan walang kinikilalang pinuno," sabi ni Alexander Vilenkin, direktor ng Institute of Cosmology sa Tufts University. - Maraming mga modelo, ngunit walang nakakaalam kung alin ang tama. Samakatuwid, upang pag-usapan ang ilang dramatikong pag-unlad sa mga nakaraang taon, Hindi ko. At oo, maraming komplikasyon. Halimbawa, hindi lubos na malinaw kung paano ihambing ang mga probabilidad ng mga kaganapang hinulaang ng isang partikular na modelo. AT walang hanggang uniberso anumang kaganapan ay dapat mangyari ng walang katapusang bilang ng beses. Kaya't upang makalkula ang mga probabilidad, kailangan mong ihambing ang mga infinity, na napakahirap. Mayroon ding hindi nalutas na problema sa pagsisimula ng inflation. Malamang, hindi mo magagawa nang wala ito, ngunit hindi pa malinaw kung paano lalapit dito. Gayunpaman, ang inflationary na larawan ng mundo ay walang seryosong mga kakumpitensya. Ihahambing ko ito sa teorya ni Darwin, na noong una ay marami ring hindi pagkakapare-pareho. Gayunpaman, wala siyang alternatibo, at sa huli ay nanalo siya ng pagkilala ng mga siyentipiko. Para sa akin, ang konsepto ng cosmological inflation ay ganap na makakayanan ang lahat ng mga paghihirap.
Kaagad pagkatapos ng kapanganakan nito, ang uniberso ay lumawak nang napakabilis.
Mula noong 1930s, alam na ng mga astrophysicist na, ayon sa batas ni Hubble, ang uniberso ay lumalawak, na nangangahulugan na ito ay nagsimula sa tiyak na sandali sa nakaraan. Ang gawain ng mga astrophysicist, samakatuwid, sa panlabas ay mukhang simple: upang subaybayan ang lahat ng mga yugto ng pagpapalawak ng Hubble sa reverse chronology, paglalapat ng naaangkop na mga pisikal na batas sa bawat yugto, at, sa pagpunta sa ganitong paraan hanggang sa wakas - mas tiyak, sa pinakadulo simula. - upang maunawaan nang eksakto kung paano nangyari ang lahat.
Sa huling bahagi ng dekada 1970, gayunpaman, ilang mga problema ang nanatiling hindi nalutas. pangunahing mga problema nauugnay sa maagang uniberso, katulad ng:
- Ang problema ng antimatter. Ayon sa mga batas ng pisika, ang bagay at antimatter ay may pantay na karapatang umiral sa Uniberso ( cm. Antiparticle), ngunit ang uniberso ay halos ganap na binubuo ng bagay. Bakit nangyari?
- Problema sa abot-tanaw. Ayon sa background na cosmic radiation ( cm. Big Bang), matutukoy natin na ang temperatura ng Uniberso ay humigit-kumulang pareho sa lahat ng dako, ngunit ang mga indibidwal na bahagi nito (mga kumpol ng mga kalawakan) ay hindi maaaring makipag-ugnayan (tulad ng sinasabi nila, nasa labas sila. abot-tanaw isa't isa). Paano nangyari na naitatag ang thermal equilibrium sa pagitan nila?
- Ang problema ng pagtuwid ng espasyo. Ang uniberso ay tila may eksaktong masa at enerhiya na kailangan upang pabagalin at ihinto ang pagpapalawak ng Hubble. Bakit, sa lahat ng posibleng masa, mayroon ang uniberso ng isang ito?
Ang susi sa paglutas ng mga problemang ito ay ang ideya na kaagad pagkatapos ng kapanganakan nito, ang uniberso ay napakasiksik at napakainit. Ang lahat ng bagay sa loob nito ay isang pulang-mainit na masa ng mga quark at lepton ( cm. Standard Model), na walang paraan upang pagsamahin sa mga atom. Nagpapatakbo sa modernong uniberso iba't ibang pwersa(tulad ng electromagnetic at mga puwersa ng gravitational) pagkatapos ay tumutugma sa isang larangan ng pakikipag-ugnayan ng puwersa ( cm. mga teoryang unibersal). Ngunit nang lumawak at lumamig ang Uniberso, ang hypothetical na pinag-isang larangan ay nahati sa maraming pwersa ( cm. maagang uniberso).
Noong 1981 Amerikanong pisiko Napagtanto ni Alan Guth na ang paghihiwalay ng malakas na pakikipag-ugnayan mula sa isang pinag-isang larangan, na nangyari mga 10 -35 segundo pagkatapos ng kapanganakan ng Uniberso (isipin na lang - iyon ay 34 na mga zero at isa pagkatapos ng decimal point!), Ay isang pagbabago sa pag-unlad nito. . nangyari phase transition bagay mula sa isang estado patungo sa isa pa sa sukat ng uniberso - isang kababalaghan na katulad ng pagbabago ng tubig sa yelo. At tulad ng kapag ang tubig ay nag-freeze, ang mga random na gumagalaw na molekula nito ay biglang "nang-agaw" at bumubuo ng isang mahigpit na kristal na istraktura, kaya sa ilalim ng impluwensya ng inilabas na malakas na pakikipag-ugnayan, isang agarang muling pagsasaayos ang naganap, isang uri ng "crystallization" ng bagay sa Uniberso.
Ang sinumang nakakita ng mga tubo ng tubig na sumabog o ang mga tubo ng radiator ng kotse ay sumabog sa matinding hamog na nagyelo, sa sandaling ang tubig sa mga ito ay naging yelo, siya ay sariling karanasan alam niya na ang tubig ay lumalawak kapag ito ay nagyeyelo. Naipakita ni Alan Guth na kapag ang malakas at mahinang pakikipag-ugnayan ay pinaghiwalay, may katulad na nangyari sa Uniberso - isang paglawak na parang tumalon. Ang extension na ito ay tinatawag na inflationary, maraming beses na mas mabilis kaysa sa karaniwang pagpapalawak ng Hubble. Sa mga 10 -32 segundo, ang Uniberso ay lumawak ng 50 order ng magnitude - ito ay mas maliit kaysa sa isang proton, at naging kasing laki ng isang suha (para sa paghahambing: kapag ang tubig ay nag-freeze, ito ay lumalawak lamang ng 10%). At ang mabilis na inflationary expansion ng uniberso ay nag-aalis ng dalawa sa tatlong problema sa itaas, na direktang nagpapaliwanag sa kanila.
Desisyon mga problema sa pag-aayos ng espasyo Ang sumusunod na halimbawa ay pinakamahusay na naglalarawan nito: isipin ang isang coordinate grid na iginuhit sa isang manipis na elastic na mapa, na pagkatapos ay gusot nang random. Kung kukunin at kalugin natin nang husto ang kulubot na elastic na mapa na ito, babalik ito sa isang patag na hugis, at maibabalik ang mga linya ng coordinate dito, gaano man natin ito na-deform nang lukot natin ito. Katulad nito, gaano man kakurba ang espasyo ng Uniberso sa panahon ng simula ng pagpapalawak ng inflationary nito, ang pangunahing bagay ay na sa pagtatapos ng pagpapalawak na ito, ang espasyo ay naging ganap na naituwid. At dahil alam natin mula sa teorya ng relativity na ang kurbada ng espasyo ay nakasalalay sa dami ng bagay at enerhiya sa loob nito, nagiging malinaw kung bakit may sapat na bagay sa Uniberso upang balansehin ang pagpapalawak ng Hubble.
Naipaliliwanag ang inflationary model at problema sa abot-tanaw, bagama't hindi gaanong direkta. Mula sa teorya ng radiation ng itim na katawan, alam natin na ang radiation na ibinubuga ng isang katawan ay nakasalalay sa temperatura nito. Kaya, mula sa emission spectra ng malalayong bahagi ng Uniberso, matutukoy natin ang kanilang temperatura. Ang ganitong mga sukat ay nagbigay ng mga nakamamanghang resulta: ito ay lumabas na sa anumang nakikitang punto sa Uniberso ang temperatura (na may error sa pagsukat na hanggang apat na decimal na lugar) ay pareho. Batay sa modelo ng karaniwang pagpapalawak ng Hubble, ang bagay kaagad pagkatapos ng Big Bang ay dapat na nakakalat nang napakalayo para mapantayan ang mga temperatura. Ayon sa inflationary model, ang bagay ng Uniberso hanggang sa sandaling t = 10 -35 segundo ay nanatiling mas compact kaysa sa panahon ng pagpapalawak ng Hubble. Ito ay lubhang maikling panahon ito ay sapat na upang magtatag ng thermal equilibrium, na hindi nabalisa sa yugto ng inflationary expansion at napanatili hanggang sa araw na ito.
Amerikanong pisiko, dalubhasa sa elementarya na mga particle at kosmolohiya. Ipinanganak sa New Brunswick, New Jersey. PhD natanggap sa Massachusetts Institute of Technology, kung saan bumalik siya noong 1986, naging propesor ng pisika. Binuo ni Guth ang kanyang teorya ng pagpapalawak ng inflationary ng Uniberso habang nasa Stanford University pa, habang nagtatrabaho sa teorya ng elementarya na mga particle. Kilala sa kanyang pagsusuri sa uniberso bilang isang "walang katapusang self-assembly tablecloth."
Ang pangkalahatang tinatanggap na teorya ng Big Bang ay may maraming problema sa paglalarawan ng maagang uniberso. Kahit na iwanan natin ang kakatwa ng isahan na estado, na hindi katanggap-tanggap sa anuman pisikal na pagpapaliwanag, walang mas kaunting gaps. At ito ay dapat isaalang-alang. Minsan ang maliliit na hindi pagkakapare-pareho ay humahantong sa pagtanggi sa buong teorya. Samakatuwid, karaniwang lumilitaw ang mga pantulong at pantulong na teorya, na idinisenyo upang linawin ang mga bottleneck at lutasin ang tensyon ng sitwasyon. Sa kasong ito, ang teorya ng inflation ay gumaganap ng papel na ito. Kaya tingnan natin kung ano ang problema.
Materya at antimatter ay mayroon pantay na karapatan sa pagkakaroon. Kung gayon paano ipaliwanag na ang Uniberso ay halos ganap na binubuo ng bagay?
Batay sa background radiation, ito ay itinatag na ang temperatura sa Uniberso ay humigit-kumulang pareho. Ngunit ang mga indibidwal na bahagi nito ay hindi maaaring makipag-ugnayan sa panahon ng pagpapalawak. Kung gayon paano naitatag ang thermal equilibrium?
Bakit ang masa ng sansinukob ay ganoon lamang na kaya nitong bumagal at huminto sa pagpapalawak ng Hubble?
Noong 1981, ang American physicist at cosmologist, Ph.D. Alan Harvey Guth, isang associate professor sa University of Massachusetts, mga problema sa matematika Ang mga particle physicist, ay nagmungkahi na sampu hanggang sa minus tatlumpu't limang kapangyarihan ng isang segundo pagkatapos ng Big Bang, ang superdense at mainit na bagay, na pangunahing binubuo ng mga quark at lepton, ay sumailalim sa quantum transition na katulad ng crystallization. Nangyari ito nang ang matitinding pakikipag-ugnayan ay nahiwalay sa pinag-isang larangan. Naipakita ni Alan Guth na kapag ang malakas at mahinang pakikipag-ugnayan ay pinaghiwalay, nagkaroon ng biglaang paglawak, tulad ng sa nagyeyelong tubig. Ang pagpapalawak na ito, maraming beses na mas mabilis kaysa sa Hubble, ay tinawag na inflationary.
Sa humigit-kumulang sampu hanggang isang minus tatlumpu't segundong antas ng isang segundo, ang Uniberso ay lumawak ng 50 order ng magnitude - ito ay mas maliit kaysa sa isang proton, ito ay naging laki ng isang suha. Sa pamamagitan ng paraan, ang tubig ay lumalawak lamang ng 10%. Ang mabilis na inflationary expansion na ito ay nilulutas ang dalawa sa tatlong problemang natukoy. Ang pagpapalawak ay nagpapalabas ng kurbada ng espasyo, na nakasalalay sa dami ng bagay at enerhiya sa loob nito. At hindi ito lumalabag sa thermal equilibrium, na nagkaroon ng oras upang umunlad sa simula ng inflation. Ang problema ng antimatter ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na paunang yugto nabuo ang ilang ordinaryong particle pa. Pagkatapos ng paglipol, nabuo ang isang piraso ng ordinaryong bagay kung saan nabuo ang sangkap ng Uniberso.
Inflationary model ng pagbuo ng Uniberso.
Ang protouniverse ay napuno ng isang scalar field. Sa una ito ay homogenous, ngunit ang mga pagbabago sa kabuuan ay lumitaw at ang mga inhomogeneities ay lumitaw dito. Sa akumulasyon ng mga inhomogeneities na ito, ang isang rarefaction ay nangyayari sa paglikha ng isang vacuum. Ang scalar field ay nagpapanatili ng pag-igting at ang nagresultang bubble ay lumalaki nang mas malaki, lumalawak sa lahat ng direksyon. Ang proseso ay napupunta exponentially, para sa isang napaka maikling panahon. Dito, ang mga paunang katangian ng larangan ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel. Kung ang puwersa ay pare-pareho sa oras, pagkatapos ay sa loob ng sampu hanggang minus tatlumpu't anim na antas ng isang segundo, ang paunang bubble ng Vacuum ay maaaring lumawak ng sampu hanggang ikadalawampu't anim na antas ng oras. At ito ay naaayon sa teorya ng relativity, nag-uusap kami tungkol sa paggalaw ng espasyo mismo sa magkaibang panig.
Dahil dito, lumalabas na walang pagsabog, nagkaroon ng napakabilis na inflation at paglawak ng bula ng ating Uniberso. Ang terminong inflation ay nagmula sa Ingles na inflate - to pump up, inflate. Ngunit lumalawak ang vacuum, saan nagmula ang enerhiya at bagay na bumubuo sa mga bituin, mga kalawakan? At bakit pinaniniwalaan na ang uniberso ay mainit? Maaari bang maging mataas na temperatura ang kawalan ng laman?
Kapag iniunat ang bula ng uniberso, nagsisimula itong makaipon ng enerhiya. Dahil sa phase transition, ang temperatura ay tumataas nang husto. Sa pagtatapos ng panahon ng inflation, ang Uniberso ay lumalabas na napakainit, pinaniniwalaan na dahil sa singularity. Ang vacuum ay binigyan ng enerhiya sa pamamagitan ng kurbada ng espasyo. Ayon kay Einstein, ang gravity ay hindi ang puwersa ng atraksyon sa pagitan ng dalawang masa, ngunit ang kurbada ng espasyo. Kung ang espasyo ay kurbado, mayroon na itong enerhiya, kahit na wala itong masa. Ang anumang enerhiya ay yumuko sa espasyo. Ang nagtutulak sa mga kalawakan sa iba't ibang direksyon at ang tinatawag nating dark energy ay bahagi ng scalar field. At ang nais na field ng Higgs ay nabuo ng scalar field na ito.
Kabilang sa mga kritiko ng teorya ng inflation ay si Sir Roger Pentrose, isang English mathematician, isang dalubhasa sa larangan ng general relativity at kabuuan teorya, Pinuno ng Departamento ng Matematika Unibersidad ng Oxford. Naniniwala siya na ang lahat ng mga argumento tungkol sa inflation ay malayo at hindi napapailalim sa patunay. Ibig sabihin, may problema sa initial values. Paano patunayan na sa unang bahagi ng Uniberso ang mga inhomogeneities ay tulad na maaari silang magbunga ng homogenous na mundo na sinusunod ngayon? At kung sa una ay mayroong isang malaking kurbada, kung gayon ang mga natitirang phenomena ay dapat na obserbahan sa kasalukuyang panahon.
Gayunpaman, ang mga pag-aaral na isinagawa sa loob ng balangkas ng Supernova Cosmology Project ay nagpakita na ang inflation ay kasalukuyang sinusunod sa huling yugto ng ebolusyon ng Uniberso. Ang kadahilanan na nagiging sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na dark energy. Sa kasalukuyan, ang mga karagdagan ni Linde ay ginawa sa teorya ng inflation sa anyo ng magulong implasyon. Ang isa ay hindi dapat magmadali upang i-diskwento ito, ang teorya ng inflationary Universe ay magsisilbi pa rin sa kosmolohiya.
Impormasyon:
Okun L.B. "Leptons and quarks", M., Nauka, 1981
www.cosmos-journal.ru
V.V. Kazyutinsky
Inflationary cosmology: teorya at siyentipikong larawan ng mundo*
Ngayon ay may bagong pangunahing rebisyon ng kaalaman tungkol sa Uniberso sa kabuuan, i.e. ang pinakamalaking fragment ng buong mundo, na kayang ihiwalay ng agham gamit ang mga paraan na magagamit sa isang naibigay na oras. Ang rebisyong ito ay may kinalaman sa dalawang antas ng konsepto: 1) pagbuo ng mga bagong teoryang kosmolohikal; 2) mga pagbabago sa "mundo sa kabuuan" na bloke sa siyentipikong larawan ng mundo (SCM).
Ang mga modernong pagbabago sa kosmolohiya ay gumawa ng isang napakalaking, ngunit hindi pa rin gaanong pinahahalagahan ang kontribusyon sa modernong NCM, hindi pa banggitin ang ideolohikal na interes na kanilang kinakatawan. Ang kanilang kakanyahan ay isang pagbabalik sa ipinahayag na wika di-klasikal na mga ideya sa pisika isang walang katapusang bilang mundo, ang kawalang-hanggan ng espasyo at oras, ang kawalang-hanggan ng mga proseso ng ebolusyon at pag-aayos ng sarili sa Uniberso (Metauniverse), ang ilan sa mga ito ay itinuturing na walang hanggan na tinanggihan mula sa pananaw ng agham.
Ang lumalawak na teorya ng uniberso ay isang napaka-epektibong programa sa pananaliksik. Ginawa nitong posible na malutas ang ilang mga problema na nauugnay sa istraktura at ebolusyon ng ating Metagalaxy, kabilang ang mga unang yugto ng pag-unlad nito. Halimbawa, pambihirang tagumpay ay ang teorya ng "mainit na Uniberso" na si G.A. Gamov, na kinumpirma ng pagtuklas noong 1965 ng cosmic microwave background radiation. Maraming alternatibo sa kosmolohiya ni Friedmann ang napatunayang hindi nakakumbinsi.
Kasabay nito, ang teorya ng lumalawak na uniberso mismo ay nahaharap sa isang bilang ng malubhang problema. Ang ilan sa kanila ay, wika nga, "teknikal" sa kalikasan. Halimbawa, medyo nakapanghihina ng loob na, sa kabila ng masinsinang pananaliksik, hindi pa posible na makabuo ng sapat na modelo ng lumalawak na Metagalaxy sa loob ng balangkas ng teorya ni A.A. Fridman, dahil ang mga kilalang katotohanang kinakailangan para sa pagbuo ng naturang modelo ay alinman sa hindi. sapat na tumpak o kasalungat. Ang iba pang mga problema ay mas mahalaga. Bilang isang "espada ng Damocles" sa mga cosmologist, ang "kabalintunaan ng masa" ay matagal nang nakabitin, ayon sa kung saan 90-95% ng masa ng Metagalaxy ay dapat nasa isang hindi nakikitang estado, ang likas na katangian nito ay hindi pa rin malinaw. Makabagong pag-unlad Ang teorya ng lumalawak na Uniberso ay nagbunga ng ilang mas malalang problema, sa esensya, malinaw na nagpapakita ng mga limitasyon ng teorya, ang kawalan ng kakayahan nitong makayanan ang mga problemang ito nang walang makabuluhang pagbabago sa konsepto. Lalo na maraming problema ang nagdala ng teorya ng problema ng karamihan mga paunang yugto ebolusyon ng sansinukob. Ang problema sa singularity ay kilala: kapag ang radius ng Uniberso ay baligtad, i.e. ng aming Metagalaxy, hanggang sa zero, maraming mga parameter ang naging walang katapusan. Ito ay naging hindi malinaw pisikal na kahulugan ang tanong: ano ang "bago" ng singularidad (kung minsan ang tanong na ito mismo ay idineklara na walang kabuluhan, dahil ang panahon, gaya ng ipinagtatalo ni Augustine, ay lumitaw kasama ng Uniberso. (Ngunit ang mga sagot tulad ng: "bago" ito ay walang oras at, samakatuwid, ang ang tanong mismo ay mali ang naibigay , maraming mga kosmologist ang hindi masyadong nasiyahan.) Ang teorya sa di-quantum na bersyon nito ay hindi maipaliwanag ang dahilan na naging sanhi ng Big Bang, ang pagpapalawak ng Uniberso. Bilang karagdagan, mayroong isang kahanga-hangang listahan ng higit sa isang dosenang iba pang mga problema na hindi nakayanan ng teorya ni A.A. Fridman Narito ang ilan lamang sa mga ito: 1) Ang problema ng flatness (o spatial Euclidean) ng Uniberso: ang lapit ng curvature ng space sa zero, na nagkakaiba ayon sa mga order. ng magnitude mula sa "theoretical expectations"; 2) ang problema sa laki ng Uniberso: mas natural, mula sa punto ng view ng teorya, na asahan na ang ating Uniberso ay naglalaman ng hindi hihigit sa ilang elementarya na mga particle, at hindi 10 88 ayon sa modernong mga pagtatantya - isa pang napakalaking pagkakaiba sa pagitan ng mga teoretikal na inaasahan at mga obserbasyon! 3) problema sa abot-tanaw: sapat na malayong mga punto sa ating Uniberso ay wala pang oras upang makipag-ugnayan at hindi maaaring magkaroon ng mga karaniwang parameter (tulad ng
density, temperatura, atbp.). Ngunit ang ating Uniberso, ang Metagalaxy, sa malaking sukat ay tumanggi na maging nakakagulat na homogenous, sa kabila ng imposibilidad. sanhi sa pagitan ng mga malalayong lugar nito.
Ngayon, pagkatapos na malutas ang inflationary cosmology karamihan Ang mga problemang ito, ang mga paghihirap ng relativistic cosmology, ay madalas na nakalista, at kahit na kahit papaano ay kusang-loob. Ngunit noong 60-70s, kahit na ang kanilang mga pagbanggit ay lubhang pinigilan at dose, lalo na sa harap ng Nefridman's mga programa sa pananaliksik. Una, marami pa rin ang nakaalala kalunos-lunos na kapalaran relativistic cosmology, napapailalim sa ideological attacks hindi lamang sa ating bansa. Pangalawa, nagkaroon ng pangkalahatang pag-unawa na malapit sa "simula" ang mapagpasyang papel ay nagsisimulang gampanan quantum effects. Mula dito ay sumunod na ang karagdagang paghahatid ng bagong kaalaman mula sa elementarya na particle physics at quantum field theory ay kinakailangan. Ang talakayan ng mga problema sa kosmolohiya sa antas ng NCM ay humantong sa napaka-kagiliw-giliw na mga konklusyon. Dalawang pangunahing prinsipyo ang iniharap na nagdulot ng malakas na "progresibong pagbabago" sa kosmolohiya.
1) Ang prinsipyo ng quantum birth ng Uniberso. Cosmological singularity ay isang hindi maiiwasang katangian ng istrukturang konseptwal quantum cosmology. Ngunit sa quantum cosmology ito ay isang magaspang na pagtatantya lamang, na dapat palitan ng konsepto ng kusang pagbabagu-bago ng vacuum (Tryon, 1973).
2) Ang prinsipyo ng inflation, ayon sa kung saan, sa ilang sandali matapos ang simula ng pagpapalawak ng Uniberso, naganap ang proseso ng exponential inflation nito. Ito ay tumagal ng humigit-kumulang 10 -35 s, ngunit sa panahong ito ang pamamaga ng rehiyon ay dapat umabot, sa mga salita ni A.D. Linde, "hindi maisip na mga sukat." Ayon sa ilang mga modelo ng inflation, ang sukat ng Uniberso (sa cm) ay aabot sa 10 hanggang sa kapangyarihan ng 10 12 , i.e. mga halaga na maraming mga order ng magnitude na mas malaki kaysa sa mga distansya sa pinakamalayong mga bagay sa nakikitang uniberso.
Ang unang bersyon ng inflation ay isinaalang-alang ni A.A. Starobinsky noong 1979, pagkatapos ay tatlong senaryo ng inflating Universe ang sunod-sunod na lumitaw: ang senaryo ng A. Gus (1981), ang tinatawag na bagong senaryo (A.D. Linde, A. Albrecht, P.J. . Steinhardt, 1982), ang magulong senaryo ng inflation (A.D. Linde, 1986). Ang senaryo ng magulong inflation ay nagmumula sa katotohanan na ang mekanismo na bumubuo ng mabilis na inflation ng unang bahagi ng Uniberso ay dahil sa mga scalar field, na gumaganap ng mahalagang papel bilang
sa elementarya na particle physics at sa kosmolohiya. Ang mga patlang ng scalar sa unang bahagi ng uniberso ay maaaring kumuha ng mga di-makatwirang halaga; kaya ang pangalan, magulong bloat.
Ipinapaliwanag ni Bloat ang marami sa mga katangian ng sansinukob na nagdulot ng mga mahirap na problema para sa kosmolohiya ni Friedmann. Halimbawa, ang dahilan ng pagpapalawak ng Uniberso ay ang pagkilos ng mga puwersang antigravitational sa isang vacuum. Ayon sa inflationary cosmology, ang uniberso ay dapat na flat. Itinuturing pa nga ni A.D. Linde ang katotohanang ito bilang isang hula ng inflationary cosmology, na kinumpirma ng mga obserbasyon. Ang pag-synchronize ng pag-uugali ng mga malalayong rehiyon ng Uniberso ay hindi rin problema.
Ang teorya ng nagpapalaki na Uniberso ay nagpapakilala (sa ngayon sa isang hypothetical na antas) ng mga seryosong pagbabago sa bloke "ang mundo sa kabuuan" ng NCM.
1. Sa ganap na alinsunod sa pilosopikal na pagsusuri ng konsepto ng "ang Uniberso bilang isang buo", na humantong sa konklusyon na ito ay "lahat ng bagay na umiiral" mula sa punto ng view ng isang ibinigay na cosmological na teorya o modelo (at hindi sa ilang ganap na kahulugan), ang teorya ay gumawa ng isang hindi pa naganap na pagpapalawak ng saklaw ng konseptong ito kung ihahambing sa relativistic cosmology. pangkaraniwang punto tingnan na ang ating Metagalaxy ay ang buong Uniberso, ay inabandona. Sa inflationary cosmology, ang konsepto ng Metaverse ay ipinakilala, habang ang terminong "miniuniverses" ay iminungkahi para sa Metagalaxy scale na mga rehiyon. Ngayon ang Metauniverse ay itinuturing na "lahat ng bagay na umiiral" mula sa punto ng view ng inflationary cosmology, at ang Metagalaxy - bilang lokal na lugar nito. Ngunit posible na kung ito ay nilikha pinag-isang teorya pisikal na pakikipag-ugnayan(ETT, TVO), kung gayon ang saklaw ng konsepto ng Uniberso sa kabuuan ay muling mapapalawak (o mababago).
2. Ang teorya ni Friedman ay batay sa prinsipyo ng pagkakapareho ng Uniberso (Metagalaxy). Ang inflationary cosmology, habang ipinapaliwanag ang katotohanan ng malakihang homogeneity ng Uniberso sa tulong ng mekanismo ng inflation, sabay-sabay na nagpapakilala ng bagong prinsipyo - ang matinding heterogeneity ng Metaverse. Ang mga pagbabago sa dami na nauugnay sa paglitaw ng mga miniverse ay humantong sa mga pagkakaiba mga pisikal na batas at mga kundisyon, mga sukat ng space-time, mga katangian ng elementarya na mga particle, at iba pang extra-metagalactic na bagay. Kailangan ko ipaalala sa iyo na ang prinsipyo ng walang katapusang pagkakaiba-iba materyal na mundo, lalo na, ang kanyang mga pisikal na anyo- ito ay isang medyo lumang pilosopikal na ideya, na ngayon ay nakakahanap ng bagong kumpirmasyon sa kosmolohiya.
3. Ang metauniverse bilang isang koleksyon ng maraming miniuniverse na nagmumula sa pagbabagu-bago ng space-time na "foam" ay malinaw na walang hanggan, walang simula at katapusan sa oras (tinawag ito ng I.D. Novikov na "the eternally young Universe", hindi naghihinala na ang metapora na ito ay ang simula ng ika-20 siglo ay naimbento ni K.E. Tsiolkovsky, na pinupuna ang teorya ng pagkamatay ng init ng Uniberso).
4. Isinasaalang-alang ng teorya ng lumalawak na Uniberso ang mga proseso ng ebolusyon ng kosmiko sa isang makabuluhang naiibang paraan kaysa kay Friedmann. Tinanggihan niya ang paniwala na ang buong uniberso ay lumitaw 10 9 taon na ang nakakaraan mula sa isang isahan na estado. Ito ang edad ng ating mini-universe, ang Metagalaxy, na lumitaw mula sa vacuum na "foam". Dahil dito, "bago" ang simula ng pagpapalawak ng Metagalaxy ay nagkaroon ng vacuum, na itinuturing ng modernong agham bilang isa sa mga pisikal na anyo ng bagay. Ngunit bago pa man ang konklusyong ito ay ginawa sa isang kosmolohikal na konteksto, ang relativity, at hindi lahat ng ganap, at ang ganap na natural, at hindi transendente na katangian ng pagpapalawak, ay napatunayan mula sa mga pilosopikal na pagsasaalang-alang. Kaya, ang konsepto ng "paglikha ng mundo", na minsang natagpuan sa mga teksto ni A.A. Fridman, at hindi mabilang na beses - sa teolohiko, pilosopikal, at aktuwal na mga gawang kosmolohikal sa halos lahat ng ika-20 siglo, ay lumalabas na walang iba kundi isang metapora. na hindi sumusunod mula sa esensya ng inflationary cosmology. Ang metauniverse, ayon sa teorya, ay maaaring maging nakatigil sa lahat, bagaman ang ebolusyon ng mga miniuniverse na kasama dito ay inilarawan ng big bang theory.
Ipinakilala ni A.D. Linde ang konsepto ng walang hanggang inflation, na naglalarawan proseso ng ebolusyon, nagpapatuloy bilang chain reaction. Kung ang Metaverse ay naglalaman ng hindi bababa sa isang rehiyon ng lobo, patuloy itong magbubunga ng mga bagong rehiyon ng lobo. Lumilitaw ang isang sumasanga na istraktura ng mga mini-universe, katulad ng isang fractal.
5. Ang inflationary cosmology ay naging posible na magbigay ng ganap na bagong pag-unawa sa problema sa singularity. Ang konsepto ng singularity, hindi naaalis sa loob ng balangkas ng karaniwang relativistic na modelo batay sa klasikal na paraan ng paglalarawan at pagpapaliwanag, ay makabuluhang nagbabago sa kahulugan nito sa quantum na paraan ng paglalarawan at pagpapaliwanag na ginamit sa inflationary cosmology. Lumalabas na hindi kinakailangan na ipalagay na mayroong ilang uri ng nag-iisang simula ng mundo, kahit na ang pagpapalagay na ito ay nakakatugon sa ilang mga paghihirap. Ngunit, ayon kay A.D. Linde, sa mga senaryo ng magulong implasyon ng Uniberso, “malinaw na nakikita na
sa halip na ang trahedya ng kapanganakan ng buong mundo mula sa isang singularidad, kung saan walang umiiral, at ang kasunod na pagbabago nito sa wala, tayo ay nakikitungo sa isang walang katapusang proseso ng mutual transformation ng mga yugto kung saan ang quantum fluctuations ng metric ay maliit o, sa kabaligtaran, malaki. Kasunod nito na ang kamakailang hindi matitinag na konklusyon tungkol sa pagkakaroon ng isang pangkalahatang kosmolohikal na singularidad sa simula ng pagpapalawak ay nawawalan ng kredibilidad. Hindi na kailangang i-claim na ang lahat ng bahagi ng uniberso ay nagsimulang lumawak nang sabay-sabay. Ang singularity ay pinalitan sa teorya ng lumalawak na Uniberso ng isang quantum fluctuation ng vacuum.
6. Sa kasalukuyang yugto ng pag-unlad nito, binabago ng inflationary cosmology ang mga nakaraang ideya tungkol sa heat death ng Uniberso. Si A.D. Linde ay nagsasalita ng isang "self-reproducing inflating Universe", i.e. proseso ng walang katapusang self-organization. Ang mga miniverse ay dumarating at umalis, ngunit walang iisang dulo sa mga prosesong ito.
7. Malaki ang papel na ginagampanan ng anthropic principle (AP) sa relativistic at inflationary cosmology. Ito ay nag-uugnay sa mga pangunahing parameter ng ating uniberso, ang Metagalaxy, ang mga parameter ng elementarya na mga particle at ang katotohanan ng pagkakaroon ng tao sa Metagalaxy. Ang mga kondisyong kosmolohikal na kinakailangan para sa hitsura ng tao ay kinabibilangan ng mga sumusunod: Ang Uniberso (Metagalaxy) ay dapat na sapat na malaki, patag, at magkakatulad. Ito ang mga katangian nito na sumusunod sa teorya ng lumalawak na uniberso. Imposibleng ipaliwanag ang pagkakapareho ng istraktura at mga katangian nito sa loob ng rehiyon na sakop ng mga obserbasyon nang hindi kinasasangkutan ng proseso ng inflation sa unang bahagi ng Uniberso.
Madaling makita na ang mga pilosopikal na pundasyon ng inflationary cosmology ay magkakaugnay ng magkakahiwalay na ideya at imahe, na isinalin mula sa iba't ibang sistemang pilosopikal. Halimbawa, ang ideya ng isang walang katapusang bilang ng mga mundo ay may mahabang pilosopikal na tradisyon mula noong panahon ni Leucippus, Democritus, Epicurus, Lucretius. Lalo na malalim na ito ay binuo nina Nicholas ng Cusa at Giordano Bruno. Ang ideya ng Aristotelian metaphysics tungkol sa pagbabago ng potensyal na posible sa aktwal ay nagkaroon ng epekto hindi lamang sa quantum method ng paglalarawan at paliwanag na ginamit ng inflationary cosmology, ngunit lumalabas din na - sa paradoxical na paraan! - hinalinhan mga ideya sa ebolusyon teoryang ito. Ito ay kabalintunaan dahil itinuturing mismo ni Aristotle na ang Uniberso ay nag-iisa at, isinasaalang-alang ang paglitaw at pagkawasak bilang mga proseso ng lupa, naiugnay sa invariability ng langit sa
oras at pagsasara sa kalawakan. Ngunit ang mga ideyang ipinahayag niya tungkol sa potensyal at aktwal na pagkatao ay inilipat, salungat sa sariling pananaw ni Aristotle, sa walang katapusang Metaverse. Nahanap din nila ang impluwensya ng mga ideya ni Plato sa pilosopikal na pundasyon ng inflationary cosmology. Maaari itong masubaybayan, sa anumang paraan, sa pamamagitan ng mga Neoplatonist ng Renaissance.
Ang ilang mga mananaliksik (halimbawa, A.N. Pavlenko) ay naniniwala na ang inflationary cosmology ay dapat isaalang-alang bilang isang bagong yugto sa modernong rebolusyon sa agham ng Uniberso, dahil hindi lamang ito lumilikha ng isang bagong NCM, ngunit humahantong din sa isang rebisyon ng ilang mga ideyal at mga pamantayan ng kaalaman (halimbawa, mga ideyal na katibayan ng kaalaman, na binabawasan sa intra-theoretical na mga kadahilanan). Bilang pagtataya o pagtatasa ng eksperto, ang ganitong pananaw ay katanggap-tanggap kung isasaalang-alang natin, gayunpaman, ang mga sumusunod na pangyayari.
Siyempre, ang pagbuo ng isang teorya na nagdudulot ng malaking pagbabago sa ating kaalaman sa mundo at seryosong mga bunga ng ideolohiya ay isang kinakailangang tanda ng isang tiyak na yugto. rebolusyong siyentipiko. Ang tampok na ito ay dapat, gayunpaman, ay pupunan ng pagbibigay-katwiran. bagong teorya, ang kanyang mga pag-amin sa pang-agham na komunidad, na kasama rin sa istruktura ng rebolusyonaryong pagbabago. Sa antas ng pagiging radikal kung saan binago ng inflationary cosmology (lalo na ang variant ng magulong inflation) ang larawan ng mundo sa kabuuan, malinaw na nilalampasan nito ang teorya ni A.A. Fridman. Sa komunidad ng mga cosmologist, nagsimula siyang gumamit malaking impluwensya, na itinatag, gayunpaman, hindi kaagad. Sa unang kalahati ng 1980s, ang iba't ibang mga senaryo para sa quantum birth ng Uniberso mula sa vacuum ay itinuturing na mapagkumpitensya, ang inflationary cosmology ay isa sa mga ito. Ito ay dahil sa mga makabuluhang pagkukulang ng mga unang senaryo ng bloat. Pagkatapos lamang ng paglitaw ng magulong senaryo ng inflation ay nangyari ang isang pambihirang tagumpay sa pagkilala sa bagong kosmolohiya. Gayunpaman, ang problema ng pagpapatibay sa teoryang kosmolohikal na ito ay nananatiling bukas sa ngayon, tiyak dahil hindi ito tumutugma sa kasalukuyang tinatanggap na mga mithiin at pamantayan ng kaalamang nakabatay sa ebidensya (ang ibang mga Uniberso ay sa panimula ay hindi napapansin). Ang pag-asa para sa pagbabago sa mga mithiing ito sa nakikinita na hinaharap (ang pag-aalis ng obligasyon ng "panlabas na katwiran") ay maliit pa rin. Sa mahigpit na pagsasalita, ang rebolusyon na potensyal na nakapaloob sa inflationary cosmology ay maaaring mangyari o hindi. Sa ngayon, maaari lamang umasa ang isang tao para sa pag-unlad nito, hindi ganap na ibinubukod ang iba pang hindi inaasahang at hindi pa rin inaasahang mga pagliko sa lugar na ito.
Ang sociocultural assimilation ng inflationary cosmology ay naglalaman ng isang kakaibang punto. Ang pagiging lubhang rebolusyonaryo sa kakanyahan nito, ang bago teoryang kosmolohiya hindi naging sanhi ng maraming "boom". Humigit-kumulang 20 taon na ang nakalipas mula nang lumitaw ang unang bersyon ng teoryang ito, ngunit halos hindi ito lumampas sa isang makitid na bilog ng mga espesyalista, hindi naging mapagkukunan ng mga talakayang pilosopikal, kahit na malayuan na kahawig ng mabangis na labanan sa paligid ng teorya ng Copernicus , na nasasabik sa isip bago pa man ang paglalathala ng kanyang walang kamatayang treatise, o sa paligid ng teorya ni A.A. Fridman. Ang kapansin-pansing pangyayaring ito ay nangangailangan ng paliwanag.
Posible na ang pangunahing dahilan ay, sayang, ang pagbaba ng interes sa siyentipiko, sa partikular, pisikal at matematikal na kaalaman, na masinsinang pinapalitan ng iba't ibang uri mga kahalili, kadalasang nagdudulot ng di-masusukat na higit na pananabik kaysa sa pinaka-first-class mga nakamit na pang-agham. Ngayon lamang ng ilang mga pagtuklas ng agham na nakahanap ng isang direktang koneksyon sa mga problema ng pagkakaroon ng tao ay nakahanap ng isang tugon.
Dagdag pa, ang inflationary cosmology ay labis kumplikadong teorya, na hindi masyadong malinaw kahit na sa mga espesyalista mula sa mga kalapit na larangan ng pisika, at higit pa sa mga di-espesyalista, at sa pamamagitan lamang nito ay nasa labas ng saklaw ng mga interes na ito.
Sa wakas, ang ideya ng isang solong at may hangganan na uniberso sa oras ay nag-ugat ng masyadong malalim sa kultura, ay nagkaroon ng labis na epekto dito. malakas na impluwensya upang madaling magbigay daan sa isang teorya na malinaw na kahawig ng matagal nang itinapon na mga pattern ng kosmolohiya.
Gayunpaman, ang pag-unlad sa kosmolohiya ay nagpapatuloy at ang mga darating na taon ay malamang na humantong sa mas kumpiyansa na mga pagtatantya ng inflationary universe theory.
Panitikan
1. Linde A.D. Physics ng elementary particles at inflationary cosmology. M., 1990.
2. Kazyutinsky V.V. Ang konsepto ng "Universe" // Infinity and the Universe. M., 1969.
3. Kazyutinsky V.V. Ang Ideya ng Uniberso // Mga Problema sa Pilosopiya at Pananaw sa Mundo modernong agham. M., 1981.
