Не сговорились ли начальные условия создать плоскую вселенную .

На этот второй, более сложный вопрос есть два ответа. Первая
восходит к 1981 году, когда молодой физик
- теоретик и аспирант Стэнфордского университета Алан Гут размышлял над проблемой
плоскостности и двумя другими связанными проблемами стандартной
картины Большого взрыва Вселенной: так называемой проблемой Горизонта и проблемой
монополя. Только первая нужда касается нас здесь, так как

Проблема монополя лишь усугубляет проблемы плоскостности и горизонта
.

Проблема горизонта связана с тем, что космическое микроволновое
фоновое излучение чрезвычайно однородно. Небольшие
отклонения температуры, которые я описал ранее, представляли собой вариации плотности
вещества и излучения в те времена, когда Вселенной было несколько сотен тысяч
лет, менее 1 части к 10 000 по сравнению с однородными
фоновыми плотностью и температурой. Поэтому, пока я был сосредоточен на малых
отклонениях, более глубокий, более насущный вопрос заключался в следующем: как вселенная вообще стала
такой однородной?

Ведь если вместо изображения на космическое микроволновое фоновое излучение (где температура
вариациями из нескольких частей в 100.000 отражаются в различных цветах), я
показывал температуру карте микроволнового неба на линейной шкале (с
вариациями в оттенках, которые представляют собой вариации в температуре, скажем, ± 0.03
степени [ Кельвин ] О средний температурный фон около 2.72
градусов выше абсолютного нуля, или изменение 1 к 100 от среднего),
на карту будет выглядеть следующим образом:

Сравните это изображение, которое не содержит ничего заметного в плане
структуры, с аналогичной проекцией поверхности Земли, только с
немного большей чувствительностью, с цветовыми вариациями, представляющими вариации
около среднего радиуса примерно на 1 часть из 500 или около того:

Поэтому Вселенная в больших масштабах невероятно однородна!
Как такое могло случиться? Ну, можно было бы просто предположить, что в ранние времена,

ранняя Вселенная была горячей, плотной и находилась в тепловом равновесии. Это означает
, что любые горячие точки будут охлаждаться, а холодные - нагреваться до
тех пор, пока изначальный суп не достигнет одинаковой температуры.

Однако, как я указывал ранее, когда Вселенной было несколько сотен
тысяч лет, Света могла проплыть всего несколько сотен тысяч
световых лет, что составляет небольшой процент того, что является теперь общей
наблюдаемой Вселенной (это бывший расстояние будет представлять лишь угол
примерно в 1 градус на карту вполне реликтовое
последнего рассеяния поверхности, как это наблюдается сегодня). Поскольку Эйнштейн говорит нам, что никакая
информация не может распространяться быстрее света, в стандартной
картине Большого взрыва просто невозможно, чтобы одна часть того, что сейчас наблюдаемо
вселенная в то время была бы подвержена влиянию существования и
температуры других частей на угловых масштабах, превышающих примерно 1 градус.
Таким образом, нет никакого способа, чтобы газ на этих масштабах мог термализоваться во
времени, чтобы произвести такую однородную температуру повсюду!

Гут, физик - частица, размышлял о процессах, которые могли
произойти в ранней Вселенной и которые могли бы иметь отношение к
пониманию этой проблемы, когда он пришел к абсолютно блестящему
пониманию. Если, охлаждаясь, Вселенная претерпевает какой — то фазовый
переход — как это происходит, например, когда вода замерзает до льда или
железный прут намагничивается при охлаждении, - тогда
может быть решена не только Проблема горизонта, но и Проблема Плоскостности (и, если уж на то пошло, Проблема
Монополя).

Если вы любите пить действительно холодное пиво, возможно, у вас был следующий
опыт: вы достаете бутылку холодного пива из холодильника, и когда вы

откройте его и отпустите давление внутри контейнера, вдруг пиво
полностью замерзнет, во время чего может даже треснуть часть бутылки. Это
происходит потому, что при высоком давлении предпочтительное низшее энергетическое состояние
пива находится в жидкой форме, в то время как после сброса давления
предпочтительным низшим энергетическим состоянием пива является твердое состояние. Во время фазового
перехода энергия может высвобождаться, потому что самое низкое энергетическое состояние в одной
фазе может иметь более низкую энергию, чем самое низкое энергетическое состояние в другой фазе.
Когда такая энергия высвобождается, ее называют “ скрытой теплотой ”.

Гут понял, что, как сама Вселенная охлаждается Большого Взрыва,
расширения, конфигурации материи и излучения в расширяющейся
Вселенной могли бы “ застряли ” в некоторых мета - стабильном состоянии на некоторое время
, пока, в конечном счете, как Вселенная охлаждается, и далее, эта конфигурация потом
вдруг прошел фазового перехода в энергетически предпочтительных местах
состояния вещества и излучения. Энергия, накопленная в конфигурации “ ложного вакуума ”
Вселенной до завершения фазового перехода —
“ скрытая теплота ” Вселенной, если угодно — могла бы резко повлиять на
расширение Вселенной в период до перехода.

Энергия ложного вакуума будет вести себя так
же, как и космологическая постоянная, потому что она будет действовать как энергия, пронизывающая
пустое пространство. Это заставило бы расширение Вселенной в то время
ускоряться все быстрее и быстрее. В конце концов то, что станет нашей
наблюдаемой Вселенной, начнет расти быстрее скорости света. Это
разрешено в общей теории относительности, хотя это, кажется, нарушает
специальную теорию относительности Эйнштейна, которая говорит, что ничто не может двигаться быстрее скорости
свет. Но нужно быть похожим на адвоката и разбирать это немного более тщательно.
Специальная теория относительности утверждает, что ничто не может перемещаться в пространстве быстрее
скорости света. Но само пространство может делать все, что захочет, по крайней мере, в
общей теории относительности. И когда пространство расширяется, оно может переносить удаленные объекты, которые
находятся в состоянии покоя в пространстве, где они находятся, отдельно друг от друга со
сверхсветовыми скоростями.