Вселенная существовала всегда или нет

Возможно наша Вселенная существовала всегда

Согласно новой модели, которая использует понятия квантовой коррекции в дополнение к общей теории относительности Эйнштейна

Модель также учитывает темную материю и темную энергию, решая сразу множество вопросов.

Общепринятый возраст Вселенной, согласующийся с общей теорией относительности, составляет 13.8 миллиардов лет. Считается, что в самом начале все сущее было сжато в одну бесконечно плотную точку, или сингулярность. Затем начинается расширение, известное под названием Большой Взрыв и с этого момента официально начинается существование Вселенной.

Хотя сингулярность Большого Взрыва неизбежно появляется непосредственно из математики общей теории относительности, некоторые ученые считают это проблематичным, потому что математика может объяснить только то, что случилось сразу после, но не до сингулярности.

«Сингулярность Большого Взрыва это самая серьезная проблема общей теории относительности потому что здесь ломаются законы физики» — рассказывает один из авторов Ахмед Фараг Али из Университета Бенха в Египте. Али и его соавтор из канадского университета Lethbridge Сурия Дас, придумали новую модель, в которой сингулярность Большого Взрыва можно порешать тем, что у Вселенной нет ни конца ни начала.

Пересмотр старых идей

Физики подчеркивают, что их понятия квантовой коррекции неприменимы в попытках устранить сингулярность Большого Взрыва. Их работа основана на идее теоретического физика Девида Бома, который также известен своим вкладом в философию физики. В начале 1950-х исследовал замену классической геодезии (кратчайший путь между двумя точками на искривленной поверхности) квантовыми траекториями. В своей статье исследователи применили эти траектории Бома к уравнению, которое разработал в 1950 году физик из президентского университета Калькутты в Индии Амал Кумар Райчаудхури. Он также был учителем Сурии Даса, когда тот жил и учился в Индии в 90-х.

Используя квантово-скорректированное уравнение Райчаудхури, физики получили квантово-скорректированные уравнения Фридмана, которые описывают расширение и эволюцию вселенной, включая Большой Взрыв в контексте общей теории относительности. Хотя это не настоящая теория квантовой гравитации, модель содержит как элементы квантовой теории, так и элементы общей теории относительности. Али и Дас также ожидают, что их результаты будут верны, даже если (когда) будет сформулирована полная теория квантовой гравитации.

Ни сингулярностей, ни темной материи

В дополнение к тому, что модель не предсказывает сингулярности Большого Взрыва, она также не предлагает и сингулярности «Большого сжатия». В общей теории относительности, одной из возможных участей вселенной является то, что она начнет сжиматься, пока не схлопнется сама в себя, большим хлопком (сжатием) и снова не станет бесконечно плотной точкой.

Физики в своей статье поясняют, что их модель избегает сингулярностей из-за ключевой разницы между классическими геодезическими линиями и траекториями Бома. Классические геодезические траектории в конце концов пересекутся и точки где они сойдутся и будут сингулярностями. А вот траектории Бома никогда не сходятся, поэтому сингулярностей в уравнениях не возникает.

В космологической терминологии, ученые объясняют, что квантовые поправки могут быть описаны, как слагаемое с космологической постоянной (без необходимости «темной энергии»), и «радиационное» слагаемое. Эти слагаемые обеспечивают конечность размеров Вселенной, и, таким образом, дают ей бесконечный возраст. Также они прогнозируют согласованность с текущими наблюдениями космологической постоянной и плотностью Вселенной.

Новая гравитационная частица

В физической терминологии, модель описывает Вселенную, наполненную квантовой жидкостью. Ученые предполагают, что эта жидкость может состоять из гравитонов — гипотетических безмассовых частиц, которые являются проводниками силы гравитации. Считается, что гравитоны, если они существуют, играют ключевую роль в теории квантовой гравитации.

В связанной статье Дас и его напарник из Канадского университета McMaster Райат Бхадури, развили дальше эту модель. Они показали, что гравитоны могут формировать конденсат Бозе-Эйнштейна (Бозе — индийский физик) при температурах, которые всегда присутствовали во вселенной.

Мотивированные тем, что модель потенциально может разрешить проблему сингулярности Большого Взрыва и учесть темную материю и темную энергию, физики планируют дальше строго анализировать свою модель. В новой работе они учтут неоднородные и анизотропные возмущения, хотя они не ожидают, что небольшие возмущения могут серьезно повлиять на результат.

Дас заключает: «Приятно осознавать, что такие прямые коррекции могут потенциально решить так много вопросов одним махом.»

Источник

Бесконечна ли Вселенная?

Не осталось четких или окончательных доказательств того, что Вселенная либо конечна, либо бесконечна, хотя есть некоторые интригующие аргументы и предлагаемые теории с обеих сторон. Однако самое замечательное в этой загадке заключается в том, что из-за природы Вселенной мы, возможно, никогда не сможем по-настоящему узнать ответ!

Когда вы в последний раз смотрели в усыпанное звездами небо за много километров от любого другого источника света? Когда тысячи звезд простираются над вами, рассеивая свой свет за миллионы или миллиарды километров от вас, это просто ошеломляет. Чем дольше вы вглядываетесь, тем больше звезд появляется, чем вы могли бы сосчитать, если бы потратили на это всю ночь! Однако любой, кто имеет смутное представление о нашей галактике и Вселенной, знает, что на самом деле в одном только Млечном Пути есть миллиарды звезд, что намного больше, чем несколько тысяч, которые мы можем видеть с Земли!

За пределами нашей галактики Млечный Путь находится более 150 миллиардов других галактик, каждая со своим огромным количеством звезд. Нашему релятивистскому мозгу практически невозможно понять эти числа, поэтому большинство людей думают о Вселенной как о бесконечно большой и бесконечной пустоте. В большинстве повседневных ситуаций это убеждение не имеет большого значения, но верно ли оно? Бесконечна вселенная или нет?

Сложный вопрос

Первоначальный ответ на вопрос, бесконечна ли вселенная или конечна. мы не знаем. Что мы знаем с уверенностью, так это то, что Большой взрыв произошел 13,8 миллиардов лет назад, что означает, что это возраст Вселенной. Однако из-за инфляции Вселенной, а также, по-видимому, ускоряющегося расширения каждого наблюдаемого уголка Вселенной, самый дальний свет, который мы смогли обнаружить, находится примерно в 46 миллиардах световых лет во всех направлениях. Это означает, что в настоящее время мы знаем, что Вселенная имеет по меньшей мере 92 миллиарда световых лет в поперечнике. Она может быть намного больше, но у нас нет способа узнать. Свет из — за этого вселенского «края» после Большого взрыва не успел достичь Земли или наших наблюдательных спутников в космосе.

Вопрос также осложняется представлениями большинства людей о том, что такое вселенная на самом деле и как она образовалась. Многие люди думают о Большом Взрыве, происходящем в совершенно пустой пустоте, вакууме без энергии или материи, когда внезапно началось массивное расширение, извергающее материю и энергию с невообразимой скоростью, что в конечном итоге привело к образованию всех известных нам сегодня скоплений галактик, туманностей, звезд, планет и лун.

Однако это упрощенный взгляд на Большой взрыв, который в значительной степени был отвергнут экспертами. Ключ к пониманию предельной загадки Вселенной (Большой взрыв) заключается в том, что он начался не с одной точки, которая повлияла на остальную часть «пространства». Все пространство было вовлечено в Большой взрыв, который ранее был сжат с почти бесконечной плотностью.

В первые мгновения Вселенной после Большого взрыва объем и плотность материи были несколько однородны, но как только началось охлаждение и дифференциация на атомы, области накопления массы и области пустого пространства стали более определенными. Вся энергия и материя начали расширяться, удаляясь со скоростью света от всего остального; точно так же расширялось и пустое пространство между объектами (часто быстрее скорости света).

Иллюстрация расширения вселенной после большого взрыва.

Вот почему мы можем обнаружить свет на расстоянии 46 миллиардов световых лет (в том числе благодаря гравитационному линзированию), хотя наша Вселенная существует в своем нынешнем виде всего 13,8 миллиарда лет.

Это говорит о том, что во Вселенной существует «внешнее», как если бы теоретически можно было выйти наружу и затем наблюдать снаружи системы. Однако у нас нет никаких доказательств того, что такое «внешнее» существует, что является сильным аргументом в пользу теории бесконечной вселенной.

Может ли это быть бесконечным?

Мысль о том, что все сущее «бесконечно», опять же, очень трудна для человеческого ума. Наше существование изначально определяется границами и ограничениями, поэтому “бесконечное” число возможностей немыслимо. Однако если вселенная бесконечна, то существует вероятность (пусть и небольшая), что точно такое же расположение атомов и молекул существует и в других местах. Экстраполируя это дальше, можно было бы также найти место, где те же самые структуры атомов и молекул образовали бы другую Землю, с жизнью, которая развивалась бы таким же образом, а это означало бы, что где-то еще в этой бесконечной вселенной существовал бы другой «ты».

Это может звучать как научная фантастика, но это та область, где должны проводиться дискуссии о «бесконечном». Хотя эти, казалось бы, диковинные мысленные эксперименты кажутся невозможными, у нас нет возможности должным образом опровергнуть их.

Некоторые теоретики и астрофизики, включая Эйнштейна, пытались определить «форму» Вселенной, особенно после того, как Эйнштейн предположил, что время и пространство могут искривляться или даже складываться. Одна из наиболее популярных теорий этой универсальной формы — «замкнутая петля». Представьте себе это с точки зрения нашей собственной планеты; Вплоть до нескольких веков назад люди верили, что мир плоский, так как они могли видеть только горизонт, и не могли наблюдать кривизну планеты, чтобы распознать ее как сферу.

В более крупном масштабе, когда мы смотрим на Вселенную, она кажется плоской, почти как лист бумаги, и нет никакой заметной кривизны. Тем не менее мы продолжаем наблюдать «противоположные» стороны Вселенной, надеясь, что сможем распознать закономерности сходства, подобные тому, что наблюдается на нашей планете, где человек в конечном итоге достиг бы своего первоначального местоположения, если бы он шел в одном направлении достаточно долго.

Несмотря на то, что в настоящее время мы не можем увидеть кривизну Вселенной, было высказано предположение, что если бы Вселенная была по крайней мере в 250 раз больше, чем наша наблюдаемая в настоящее время Вселенная, она потенциально все еще могла бы изгибаться назад (где-то за пределами нашей способности видеть). Хотя это сделало бы объем Вселенной в миллиарды раз больше, чем мы видим сейчас, это возможно. Учитывая это теоретическое ограничение, Вселенная все равно будет считаться конечной.

Дискуссии о Большом взрыве, размере и форме Вселенной, потенциале мультивселенных, темной энергии, темной материи и десятках других загадочных тем продолжают увлекать и очаровывать экспертов, которые проводят свою жизнь, глядя на звезды. Ученые и академики любят твердые ответы и измеримые величины, но когда вы говорите о самом большом возможном масштабе (всей Вселенной), такие окончательные ответы часто неуловимы или невозможно когда-либо доказать. В то время как охота за истиной толкает вперед, человеку, возможно, придется смириться с тем, что некоторые тайны не предназначены для того, чтобы быть разгаданными.

Источник

uCrazy.ru

Навигация

ЛУЧШЕЕ ЗА НЕДЕЛЮ

ОПРОС

СЕЙЧАС НА САЙТЕ

КАЛЕНДАРЬ