Чи дізнаємося ми коли-небудь як з'явився Всесвіт?

Вважається, що наш Всесвіт народився 13,8мільярдів років назад після Великого вибуху і з тих пір розширюється з прискоренням. Однак що саме відбувалося в перші секунди після народження Всесвіту - інфляції - довгий час залишається для фізиків загадкою. Згідно з новою гіпотезою, про що розповідає Live Science, у відносно молодому Всесвіті «спостерігач повинен бути огороджений» від безпосереднього спостереження найдрібніших структур у космосі. Іншими словами, фізики за визначенням ніколи не зможуть побудувати модель інфляції за допомогою звичайних інструментів, і їм доведеться придумати кращий спосіб. Нова гіпотеза вказує на певну особливість інфляційних моделей, які приймають дуже, дуже малі флуктуації в просторі-часі і роблять їх більше. Але так як повної фізичної теорії цих малих флуктуацій не існує, моделі інфляції з цією особливістю (тобто практично всі), ніколи не будуть працювати. Нагадаю, що спостереження за великомасштабної структурою Всесвіту і залишками світла від Великого вибуху раніше показали, що в дуже ранньому Всесвіті наш космос, ймовірно, переживав період неймовірно швидкого розширення.

Наші знання про Всесвіт на жаль, не є достатніми, щоб зрозуміти, що відбувалося в перші частки секунди після її народження.

Еволюція ранньому Всесвіті

Сьогодні ми знаємо, що в результаті інфляції занайменшу частку секунди Всесвіт стала в трильйони і трильйони разів більше. В процесі цього зростання інфляція також зробила наш космос трохи нерівним: у міру її розвитку найдрібніші випадкові квантові флуктуації - флуктуації, вбудовані в саму тканину простору-часу - ставали набагато, набагато більше, що означало, що деякі області були більш щільно упаковані матерією, ніж інші.

Зрештою, ці субмикроскопические відмінностістали макроскопическими ... і навіть більше, в деяких випадках тягнучись від одного кінця Всесвіту до іншого. Мільйони і мільярди років тому ці крихітні відмінності в щільності виросли, щоб стати насінням зірок, галактик і найбільших структур в космосі. Але якщо інфляція ранньому Всесвіті зробила нашу Всесвіту такою, якою ми знаємо її сьогодні, то що саме призвело інфляцію в дію? Як довго вона тривала і що зупинило її? Відповідей на ці питання у вчених, на жаль, немає - їм просто не вистачає повного фізичного опису цієї знаменної події.

Інфляційна модель Всесвіту виглядає так.

Ще одна загадка полягає в тому, що вбільшості моделей інфляції флуктуації в надзвичайно малих масштабах роздуваються, перетворюючись в макроскопічні відмінності. Ці відмінності неймовірно крихітні і щоб описати з їх допомогою реальність, буде потрібна нова теорія фізики. Така, до речі, вже маячить на горизонті, про що докладніше я розповідала в цій статті.

Різні підходи до розуміння інфляції

Оскільки у вчених немає теорії, яка об'єднувалаб фізику при високих енергіях і малих масштабах (наприклад, при таких умовах, як інфляція), фізики намагаються побудувати версії з більш низькими енергіями, щоб домогтися прогресу. «В рамках нової гіпотези, проте, така стратегія не працює, тому що коли ми використовуємо її для побудови моделей інфляції, процес інфляції відбувається так швидко, що« піддає »субпланковські режим макроскопическому спостереження», - пишуть автори нового дослідження.

Ще один можливий підхід до моделювання ранньому Всесвіті криється в теорії струн, Яка сама по собі є обнадійливимкандидатом на створення єдиної теорії всього (об'єднуючи класичну і квантову фізику). Цікаво, що в цій моделі Всесвіт не піддається періоду швидкої інфляції. Замість цього період інфляції проходить набагато м'якше і повільніше, а флуктуації не "піддаються» впливу макроскопічної Всесвіту. Однак так звані «струнні газові моделі» (від англ. «Effective field theory») поки що немає достатньої деталізацією, щоб їх можна було перевірити на основі спостережуваних свідоцтв інфляції у Всесвіті.

Видимий Всесвіт приховує в собі безліч таємниць.

Читайте також: Чи дійсно світ стоїть на порозі відкриття «нової фізики»?

Нагадаю, що теорія струн пророкує величезнекількість потенційних всесвітів, з яких наш конкретний космос (з його набором сил і частинок і решті фізикою) представляє тільки одну. І все ж більшість моделей інфляції (якщо не всі) несумісні з теорією струн на базовому рівні. Замість цього вони належать до того, що фізики називають «болотом» - області можливих всесвітів, які просто фізично не можуть існувати.

Сьогодні вчені не втрачають надій побудувати традиційну модель інфляції, але якщо нова гіпотеза вірна, це сильно обмежить типи моделей, які фізики можуть побудувати. Також важливо розуміти, що нова гіпотеза поки що є не більш ніж припущенням. Яке, правда, узгоджується з недоведеною теорією струн (насправді теорія струн далека від завершення і поки що не здатна будувати припущення).

Теорія струн покликана об'єднати всі наші знання про Всесвіт і пояснити її.

Вам буде цікаво: Виявлено новий доказ теорії струн

Але подібні ідеї, все ж корисні, тому щофізики принципово не розуміють процес інфляції. Так що все, що може допомогти дослідникам відточити навички мислення, в тому числі нестандартного, вітається. А як ви думаєте, чи зуміють фізики в найближчі роки зрозуміти як народилася Всесвіт? Відповідь будемо чекати тут, а також в коментарях в цій статті.