Vom ști vreodată cum a devenit universul?

Se crede că universul nostru s-a născut la 13.8acum miliarde de ani după Big Bang și de atunci se extinde cu accelerare. Cu toate acestea, ceea ce s-a întâmplat exact în primele secunde după nașterea Universului - inflația - rămâne o lungă perioadă de timp pentru fizicieni. Conform noii ipoteze, așa cum a spus Live Science, într-un univers relativ tânăr, „observatorul trebuie protejat” de observarea directă a celor mai mici structuri din spațiu. Cu alte cuvinte, fizicienii, prin definiție, nu vor putea niciodată să modeleze inflația cu instrumente convenționale și vor trebui să descopere un mod mai bun. Noua ipoteză indică o caracteristică specifică a modelelor inflaționiste care iau fluctuații foarte, foarte mici în spațiu-timp și le fac mai mari. Dar, din moment ce nu există o teorie fizică completă a acestor mici fluctuații, modelele de inflație cu această caracteristică (adică aproape toate) nu vor funcționa niciodată. Permiteți-mi să vă reamintesc că observațiile asupra structurii pe scară largă a Universului și a rămășițelor de lumină din Big Bang au arătat mai devreme că, în Universul foarte timpuriu, cosmosul nostru traversa probabil o perioadă de expansiune incredibil de rapidă.

Cunoștințele noastre despre Univers, din păcate, sunt insuficiente pentru a înțelege ce s-a întâmplat în prima fracțiune de secundă după naștere.

Evoluția universului timpuriu

Astăzi știm că, ca urmare a inflației,În cea mai mică fracțiune de secundă, universul a devenit trilioane și trilioane de ori mai mare. În acest proces, inflația a făcut și cosmosul nostru puțin inegal: pe măsură ce a evoluat, cele mai mici fluctuații cuantice aleatorii - fluctuații încorporate în țesătura spațiu-timp în sine - au devenit mult, mult mai mari, ceea ce a însemnat că unele zone erau mai dens împachetate cu materie decât alții.

La urma urmei, aceste diferențe submicroscopicedevin macroscopice ... și chiar mai mult, în unele cazuri extinzându-se de la un capăt la altul al universului. Milioane și miliarde de ani mai târziu, aceste mici diferențe de densitate au crescut pentru a deveni semințele stelelor, galaxiilor și cele mai mari structuri din spațiu. Dar dacă inflația din universul timpuriu a făcut universul nostru așa cum îl cunoaștem astăzi, atunci ce anume a determinat inflația să acționeze? Cât a durat și ce l-a oprit? Din păcate, oamenii de știință nu au răspunsuri la aceste întrebări - le lipsește pur și simplu o descriere fizică completă a acestui eveniment semnificativ.

Modelul inflaționist al Universului arată astfel.

Un alt mister este acela dinÎn majoritatea modelelor de inflație, fluctuațiile pe scări extrem de mici sunt umflate în diferențe macroscopice. Aceste diferențe sunt incredibil de mici și ar fi nevoie de o nouă teorie a fizicii pentru a descrie realitatea cu ele. Apropo, acest lucru se profilează deja la orizont, despre care am vorbit mai detaliat în acest articol.

Diferite abordări pentru înțelegerea inflației

Întrucât oamenii de știință nu au o teorie care să se uneascăPentru fizica la energii mari și la scări mici (de exemplu, în condiții precum inflația), fizicienii încearcă să construiască versiuni cu energie mai mică pentru a face progrese. „Conform noii ipoteze, însă, această strategie nu funcționează deoarece, atunci când o folosim pentru a modela inflația, procesul de inflație este atât de rapid încât supune regimul sub-Planck observației macroscopice”, scriu autorii noului studiu.

O altă posibilă abordare a modelării universului timpuriu constă în teoria corzilorceea ce în sine este încurajatorun candidat pentru crearea unei teorii unificate a totul (combinând fizica clasică și cuantică). Interesant este că în acest model universul nu este supus unei perioade de inflație rapidă. În schimb, perioada inflației este mult mai moale și mai lentă, iar fluctuațiile nu sunt „afectate” de universul macroscopic. Cu toate acestea, așa-numita „teorie eficientă a câmpului” (modele de gaze cu șiruri) nu au încă suficiente detalii pentru a fi verificate pe baza dovezilor observabile ale inflației în Univers.

Universul observabil ascunde multe secrete.

Vezi și: Este într-adevăr lumea pe punctul de a descoperi „fizica nouă”?

Permiteți-mi să vă reamintesc că teoria corzilor prezice un imensnumărul de universuri potențiale, dintre care spațiul nostru specific (cu setul său de forțe și particule și restul fizicii) reprezintă doar unul. Cu toate acestea, majoritatea (dacă nu toate) modelele de inflație sunt incompatibile cu teoria șirurilor la un nivel de bază. În schimb, aparțin a ceea ce fizicienii numesc „mlaștini” - regiuni ale posibilelor universuri care pur și simplu nu pot exista fizic.

Oamenii de știință de astăzi încă speră să construiască un model tradițional al inflației, dar dacă noua ipoteză este corectă, aceasta va limita sever tipurile de modele pe care le pot construi fizicienii. De asemenea, este important să înțelegem asta noua ipoteză nu este până acum altceva decât o presupunere... Care, totuși, este de acord cu teoria nedovedită a șirurilor (de fapt, teoria șirurilor este departe de a fi completă și nu este încă capabilă să facă predicții).

Teoria corzilor este concepută pentru a combina toate cunoștințele noastre despre univers și a le explica.

Interesant: descoperită o nouă dovadă a teoriei șirurilor

Dar astfel de idei sunt încă utile, pentru căfizicienii în mod fundamental nu înțeleg procesul inflației. Deci, orice lucru care îi poate ajuta pe cercetători să-și perfecționeze abilitățile de gândire, inclusiv în afara casetei, este binevenit. Credeți că fizicienii vor putea înțelege cum s-a născut universul în următorii ani? Vom aștepta răspunsul aici, precum și în comentariile din acest articol.