Циклическая модель: бесконечное перерождение Вселенной — Naked Science
13 минут
Редакция
9

Циклическая модель: бесконечное перерождение Вселенной

3.7

В начале 2000-х два физика из Принстонского университета предложили космологическую модель, согласно которой Большой взрыв не уникальное событие, а пространство-время существовало уже задолго до того, как родилась Вселенная.

Циклическая модель Вселенной
©Wikipedia

В циклической модели Вселенная проходит через бесконечный самоподдерживающийся цикл. В 1930-х годах Альберт Эйнштейн высказал идею о том, что Вселенная может переживать бесконечный цикл больших взрывов и больших сжатий. Расширение нашей Вселенной может быть результатом коллапса предшествующей вселенной. В рамках этой модели можно сказать, что Вселенная возродилась из гибели своей предшественницы. Если это так, то Большой взрыв не был чем-то уникальным, это всего лишь один незначительный взрыв среди бесконечного числа других. Циклическая теория необязательно заменяет собой теорию Большого взрыва: она скорее пытается ответить на иные вопросы: например, что было до Большого взрыва и почему Большой взрыв привел к периоду быстрого расширения?

Одна из новых циклических моделей Вселенной была предложена Полом Стейнхардтом и Нилом Туроком в 2001 году. Стейнхардт описал эту модель в своей статье, которая так и называлась —  «Циклическая модель Вселенной» (The Cyclic Model of the Universe). В теории струн мембрана, или «брана», — объект, существующий в определенном количестве измерений. Согласно Стейнхардту и Туроку, видимые нам три пространственных измерения соответствуют этим бранам. Две трехмерные браны могут существовать параллельно, разделенные дополнительным, скрытым измерением. Эти браны — их можно воспринимать как металлические пластины — могут двигаться вдоль этого дополнительного измерения и сталкиваться друг с другом, создавая Большой взрыв, а значит, и вселенные (вроде нашей). При их столкновении события разворачиваются согласно стандартной модели Большого взрыва: создаются горячее вещество и излучение, происходит быстрая инфляция, а затем все остывает — и формируются такие структуры, как галактики, звезды и планеты. Однако Стейнхардт и Турок утверждают, что между этими бранами всегда присутствует некоторое взаимодействие, которое они называют межбранным: оно притягивает их друг к другу, из-за чего они снова сталкиваются и производят следующий Большой взрыв.

Модель Стейнхардта и Турока тем не менее оспаривает некоторые предположения модели Большого взрыва. Например, согласно им, Большой взрыв был не началом пространства и времени, а скорее переходом от более ранней фазы эволюции. Если говорить о модели Большого взрыва, то она гласит, что это событие положило непосредственное начало пространству и времени как таковым. Кроме того, в этом цикле сталкивающихся бран крупномасштабная структура Вселенной должна определяться фазой сжатия: то есть это происходит перед тем, как они столкнутся и произойдет очередной Большой взрыв. Согласно теории Большого взрыва, крупномасштабная структура Вселенной определяется периодом быстрого расширения (инфляции), который имел место вскоре после взрыва. Более того, модель Большого взрыва не предсказывает, сколько времени будет существовать Вселенная, а в рамках модели Стейнхардта продолжительность каждого цикла — примерно триллион лет.

Циклическая модель Вселенной / © Astronomy Magazine

Циклическая модель Вселенной хороша тем, что, в отличие от модели Большого взрыва, она может объяснить так называемую космологическую постоянную. Величина этой постоянной напрямую связана с ускоренным расширением Вселенной: она объясняет, почему пространство так быстро расширяется. Согласно наблюдениям, величина космологической постоянной очень мала. До недавнего времени считалось, что ее значение на 120 порядков меньше, чем предсказывает стандартная теория Большого взрыва. Эта разница между наблюдением и теорией уже давно представляет собой одну из самых больших проблем в современной космологии. Однако не так давно были получены новые данные о расширении Вселенной, согласно которым она расширяется быстрее, чем считалось. Остается ждать новых наблюдений и подтверждения (или опровержения) уже полученных данных.

Стивен Вайнберг, лауреат Нобелевской премии 1979 года, пытается объяснить разницу между наблюдением и предсказанием модели при помощи так называемого антропного принципа. Согласно ему значение космологической постоянной случайно и различается в разных частях Вселенной. Нас не должно удивлять, что мы живем в такой редкой области, где наблюдаем малую величину этой постоянной, так как только при этом значении могут развиваться звезды, планеты и жизнь. Некоторых физиков тем не менее такое объяснение не устраивает из-за отсутствия доказательств того, что в других регионах в наблюдаемой Вселенной эта величина отличается.

Инфляционная мультивселенная. Пузыри с разными свойствами образуются и расширяются на высокоэнергетическом фоне. Мы живем в одном из этих пузырей и наблюдаем только небольшую часть всей Вселенной, в которой преобладают известные нам законы физики / © Scienceexpress

Похожая модель была разработана американским физиком Лэрри Эбботом в 1980-х. Однако в его модели спад космологической постоянной до низких значений был таким продолжительным, что все вещество во Вселенной за такой период рассеялось бы по пространству, оставив его, по сути, пустым. Согласно циклической модели Вселенной Стейнхардта и Турока причина, по которой величина космологической постоянной настолько мала, в том, что изначально она была очень большой, но со временем, с каждым новым циклом, уменьшалась. Другими словами, при каждом большом взрыве количество вещества и излучения во Вселенной «обнуляется», но не космологическая постоянная. На протяжении множества циклов ее значение падало, и сегодня мы наблюдаем именно эту величину (5,98 x 10-10 Дж/м3).

В одном из интервью Нил Турок высказался об их со Стейнхардтом модели циклической Вселенной так:
 

«Мы предложили механизм, в котором теория суперструн и М-теория (наши лучшие объединенные теории квантовой гравитации) позволяют Вселенной проходить через Большой взрыв. Но чтобы понять, полностью ли согласовано наше предположение, необходимы дальнейшие теоретические работы».

Каждый скачок занимает все больше и больше времени, поэтому вся Вселенная проводит гораздо больше времени при самом низком положительном значении Λ (космологической постоянной), которое мы видим сегодня, чем при любом другом значении / © Physics World

Ученые надеются, что с развитием технологий появится и возможность испытать эту теорию наряду с другими. Так, согласно стандартной космологической модели (ΛCDM) вскоре после Большого взрыва последовал период, известный как инфляция, который наполнил Вселенную гравитационными волнами. В 2015 году был зарегистрирован гравитационно-волновой сигнал, форма которого совпадала с предсказанием Общей теории относительности для слияния двух черных дыр (GW150914). В 2017 году за это открытие физикам Кипу Торну, Райнеру Вайссу и Барри Бэришу присудили Нобелевскую премию. Также впоследствии были зарегистрированы гравитационные волны, исходившие от события слияния двух нейтронных звезд (GW170817). Однако гравитационные волны от космической инфляции еще не зарегистрированы. Более того, Стейнхардт и Турок отмечают, что если их модель верна, то такие гравитационные волны будут слишком малы, чтобы их можно было «засечь».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 18:50
7 минут
Василий Парфенов

С момента появления систем автономного вождения многие задавались вопросом: а как они будут выглядеть в идентичных условия? К счастью, у нас наконец-то появилась возможность сравнить два самых известных автомобильных автопилота: системы разработки Tesla и Waymo — дочерней структуры Alphabet, владеющей Google. Машины проехали по одному маршруту, но сделали это совершенно по-разному, что весьма удивляет.

Сегодня, 10:55
31 минута
Василий Парфенов

Минувшая неделя озарилась одним из самых впечатляющих достижений человечества — успешной посадкой сложнейшего робота весом более тонны на поверхность другой планеты. Более того, этот процесс впервые снимали на видео сразу несколько камер в высоком разрешении. Опубликованный NASA ролик оказался не только занимательным зрелищем, но и самой настоящей научно-детективной короткометражкой.

11 часов назад
9 минут
Мария Азарова

По числу одобривших его использование стран российский препарат обогнал даже так называемого фаворита Запада — вакцину от Pfizer и BioNTech.

2 марта
42 минуты
Редакция

Все знают, что нефть — это углеводороды. Но из чего она образовалась? Правда ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня делают бензин и сотни других важных окружающих нас вещей? Разбираемся, какие запасы нефти залегают в России и сколько их осталось, почему их до сих пор не добыли, а также, как это связано с существами, которые жили миллионы лет назад.

2 марта
5 минут
Сергей Васильев

Моделирование показало, что через миллиард лет атмосфера нашей планеты переживет резкие изменения и потеряет весь свой кислород, отбросив жизнь к древнейшим анаэробным формам.

Позавчера, 07:05
10 минут
Василий Парфенов

Американские исследователи проанализировали данные опросов молодежи в возрасте от 18 до 23 лет с 2007 по 2017 год и обнаружили несколько факторов, коррелирующих с общей тенденцией к снижению популярности случайного секса, то есть нерегулярных половых связей вне постоянных романтических отношений. Среди наиболее заметных — возросшая вовлеченность в компьютерные игры, жизнь под одной крышей с родителями и меньшее употребление алкоголя.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

9 Комментариев

Саша Ветер
01.03.2019
-
0
+
Во первых: Понятие пространство есть понятие синтетическое и должно при обсуждении подобных вопросов указывать на ту часть спектра абсолютного пространства к которой обсуждаемая тема имеет отношение иначе возникает бардак в голове! Во вторых: На мой взгляд пространство состоит Из геометрического и физического понятия и это очень важно! В третьих: Физический спектр пространства делится на две большие категории: а) На нематериальную (где к понятию физических явлений нельзя применять законы материи или точнее сказать где они теряют эти свойства и определения материи). б)На материальную(Из чего собственно и состоит наша вселенная) в)Их постоянное взаимодействие и тесная связь в геометрической части спектра и порождает вечную путаницу у философов, математиков и физиков С уважение ваш Д.Т. Это личное мнение и не более того! Автор: Вороной Табрик Равильевич г.Маргилан(Узбекистан)
    Михаил Крец
    02.03.2019
    -
    0
    +
    Пространства не существует: оно - лишь понятие. Реальное существование имеет лишь материя.
Олег Ефимов
26.02.2019
-
0
+
Археологи копают и копают, и что то находят. И многому новая религия Наука не может найти объяснение. Сами ученные копают и не могут сами объяснить, что это такое.
    Анатолий Антонов
    26.02.2019
    -
    0
    +
    "Сами ученные копают и не могут сами объяснить, что это такое." *** Просто копают не в той "песочнице"!
Олег Ефимов
26.02.2019
-
0
+
Не может быть того, чего не может быть. Человек ничего нового не может придумать, всё это уже было. Космология индуизма уже давно ответила на все вопросы и противоречия Большого взрыва. День и ночь Брахмы, кальпа и махапралая, Маха - Вишну. Индуизм считается религией- значит в своё время считался источником знания. Сейчас Наука является источником знания- значит Наука современная религия. Источнику знания Науке не помешало бы использовать знания у предыдущих источников знания. Через 2100 лет Наука станет ортодоксальной религией. Бинарную , восьмеричную систему счисления в информатике наука взяла уже у индуизма.
Анатолий Антонов
25.02.2019
-
0
+
"В циклической модели Вселенная проходит через бесконечный самоподдерживающийся цикл." "Согласно циклической модели Вселенной Стейнхардта и Турока причина, по которой величина космологической постоянной настолько мала, в том, что изначально она была очень большой, но со временем, с каждым новым циклом, уменьшалась." *** Уважаемые ученые явно не дружат с элементарной логикой. С одной стороны, по их теории, Вселенная "проходит через бесконечный самоподдерживающийся цикл", но, с другой стороны, "изначально космологическая постоянная во Вселенной "была очень большой, но со временем, с каждым новым циклом, уменьшалась." Это как это? Одно из двух, или БЕСКОНЕЧНЫЕ циклы, или некое "начало" и последующее уменьшение космологической постоянной с каждым циклом!? В своей работе «Первые три минуты» С. Вайнберг совершенно справедливо утверждает, что каждый цикл расширения и сжатия должен приводить к определенным прогрессирующим изменениям во Вселенной (во времени, а это значит, что у Вселенной должно быть начало, иначе вся история Вселенной будет регрессом, растянувшимся на вечность.
    Михаил Крец
    25.02.2019
    -
    0
    +
    У вещественной Вселенной действительно было начало и оно таково, как описано в Библии. Вначале живая материя полевого состояния родила первые элементарные частицы, фактически являющиеся живыми сущностями полевой формы жизни. Старшая сущность, подобно заводилам человеческих сообществ, предложила тусовку-танец, которая и была начальным "Светом" - плазменным состоянием материи. Со временем эти сущности научились формировать устойчивые тусовки, которые ныне называем атомами. После каждого уровня организации этих сущностей, они расходились на отдых, что влекло за собой исчезновение вещества Вселенной, что некоторые ученые истолковывают "сжатием". Таких процессов перерождения Вселенной уже было шесть и нынешний - седьмой.
    +
      ещё комментарии
      Анатолий Антонов
      26.02.2019
      -
      0
      +
      "У вещественной Вселенной действительно было начало и оно таково, как описано в Библии." *** Есть такое мнение у У[БОГИХ]
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: