Крэг, Хельге (1996). Космология. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-00546-1.

Содержание

• 1Расширение и сжатие
• 2История
• 3Смотрите также
• 4Рекомендации
• 5Дальнейшее чтение
• 6Внешние ссылки

Расширение и сжатие[править]

В этом разделе не приводятся ссылки на какие-либо источники. пожалуйста, помогите улучшить этот раздел, добавив ссылки на надежные источники. Неиспользованный материал может быть оспорен и удален. (январь 2021 г.) (Узнайте, как и когда удалить это сообщение шаблона)

Концепция Большого скачка предполагает Большой взрыв как начало периода расширения, который последовал за периодом сокращения. С этой точки зрения можно было бы говорить о Большом Хрусте, за которым последовал Большой Взрыв, или, проще говоря, Большой Отскок. Это говорит о том, что мы можем жить в любой точке бесконечной последовательности вселенных, или, наоборот, текущая вселенная может быть самой первой итерацией. Однако, если условие интервальной фазы "между отскоками", рассматриваемое как "гипотеза первичного атома", учитывается в полной мере, такое перечисление может быть бессмысленным, поскольку это условие могло бы представлять сингулярность во времени в каждом случае, если бы такое постоянное возвращение было абсолютным и недифференцированным.

Основная идея квантовой теории Большого отскока заключается в том, что по мере приближения плотности к бесконечности поведение квантовой пены меняется. Все так называемые фундаментальные физические константы, включая скорость света в вакууме, не обязательно должны оставаться постоянными во время Большого Сжатия, особенно в промежутке времени, меньшем, чем тот, в котором измерение может оказаться невозможным (одна единица планковского времени, примерно 10-43 секунды), охватывающая или заключающая в скобки точку перегиба.

История[править]

Модели большого отскока были одобрены в основном по эстетическим соображениям космологами, включая Виллема де Ситтера, Карла Фридриха фон Вайцзеккера, Джорджа Маквитти и Джорджа Гамова (который подчеркнул, что "с физической точки зрения мы должны полностью забыть о периоде до коллапса").^[2]

К началу 1980-х годов растущая точность и масштабы наблюдательной космологии показали, что крупномасштабная структура Вселенной плоская, однородная и изотропная, что позже было принято в качестве космологического принципа для применения в масштабах, превышающих примерно 300 миллионов световых лет. Было признано, что необходимо найти объяснение того, как отдаленные области Вселенной могли обладать по существу идентичными свойствами, никогда не находясь в светоподобной связи. Решением был предложен период экспоненциального расширения пространства в ранней Вселенной в качестве основы для того, что стало известно как теория инфляции. После короткого инфляционного периода Вселенная продолжает расширяться, но менее быстрыми темпами.

Различные формулировки теории инфляции и их подробные следствия стали предметом интенсивного теоретического изучения. В отсутствие убедительной альтернативы инфляция стала ведущим решением проблемы горизонта. В начале 2000-х годов некоторые теоретики сочли инфляцию проблематичной и не поддающейся проверке в том смысле, что ее различные параметры могут быть скорректированы в соответствии с любыми наблюдениями, что является ситуацией, известной как проблема точной настройки. Кроме того, было установлено, что инфляция неизбежновечный, создающий бесконечность различных вселенных с типично различными свойствами, так что свойства наблюдаемой вселенной являются делом случая.^[3] Альтернативная концепция, включающая Большой отскок, была задумана как прогнозируемое и поддающееся фальсификации возможное решение проблемы горизонта^[4] и находится в стадии активного исследования с 2017 года^[5][1].

Фраза "Большой отскок" появился в научной литературе в 1987 году, когда он был впервые использован в названии парных изделий (на немецком языке) в корме и Weltraum Вольфганг Пристер и Ханс-Йоахим Николаус Блом.[6] он появился в 1988 году в Иосифа Розенталя, Большого взрыва, большая кража, пересмотренный на английском языке перевод на русском языке книги (другое название), и в 1991 статьи (на английском языке) по Пристер и Николаус Блом в астрономии и астрофизике. (Фраза, по-видимому, возникла как название романа Элмора Леонарда в 1969 году, вскоре после повышения осведомленности общественности оМодель Большого взрыва с открытием космического микроволнового фона Пензиасом и Уилсоном в 1965 году.)

Идея существования большого скачка в очень ранней Вселенной нашла разнообразную поддержку в работах, основанных на петлевой квантовой гравитации. В петлевой квантовой космологии, филиал петлевой квантовой гравитации, большая кража была впервые обнаружена в феврале 2006 года, для изотропных и однородных моделях Абхай Аштекара, Томаш Павловский и Parampreet Сингх в Университете штата Пенсильвания.^[7] Этот результат был обобщен на другие различные модели по разным группам, и включает в случае пространственной кривизны, космологической постоянной, анизотропии и Фока квантованных неоднородность бросила.^[8]

Мартин Боджовальд, доцент физики Университета штата Пенсильвания, опубликовал в июле 2007 года исследование, в котором подробно описывалась работа, несколько связанная с петлевой квантовой гравитацией, которая утверждала, что математически решила время до Большого взрыва, что придаст новый вес колебательной Вселенной и теориям Большого отскока.^[9]

Одна из главных проблем теории Большого взрыва заключается в том, что в момент Большого взрыва существует сингулярность нулевого объема и бесконечной энергии. Обычно это интерпретируется как конец физики в том виде, в каком мы ее знаем; в данном случае-общей теории относительности. Вот почему мы ожидаем, что квантовые эффекты станут важными и позволят избежать сингулярности.

Однако исследования в области квантовой космологии цикла должны были показать, что ранее существовавшая вселенная коллапсировала не до точки сингулярности, а до точки, в которой квантовые эффекты гравитации становятся настолько сильно отталкивающими, что Вселенная отскакивает назад, образуя новую ветвь. На протяжении всего этого коллапса и отскока эволюция является единой.

Боджовальд также утверждает, что некоторые свойства Вселенной, которые коллапсировали, чтобы сформировать нашу, также могут быть определены. Однако некоторые свойства предыдущей вселенной не поддаются определению из-за какого-то принципа неопределенности. Этот результат был оспорен различными группами, которые показывают, что из-за ограничений на колебания, вытекающих из принципа неопределенности, существуют сильные ограничения на изменение относительных колебаний по всему отскоку.^[10][11]

Хотя существование большого отскока еще предстоит продемонстрировать с помощью петлевой квантовой гравитации, надежность его основных характеристик была подтверждена с использованием точных результатов [12] и нескольких исследований, включающих численное моделирование с использованием высокопроизводительных вычислений в петлевой квантовой космологии.

В 2003 году Питер Линдс выдвинул новую космологическую модель, в которой время циклично. По его теории, наша Вселенная в конце концов перестанет расширяться, а затем сократится. Прежде чем стать сингулярностью, как можно было бы ожидать из теории черных дыр Хокинга, Вселенная должна была бы отскочить. Линдс утверждает, что сингулярность нарушила бы второй закон термодинамики, и это мешает Вселенной быть ограниченной сингулярностями. Большого Хруста можно было бы избежать с помощью нового Большого Взрыва. Линдс предполагает, что точная история Вселенной будет повторяться в каждом цикле в вечном повторении. Некоторые критики утверждают, что, хотя Вселенная может быть циклической, все истории были бы вариантами.^{Теория Линдса} была отвергнута основными физиками из-за отсутствия математической модели, лежащей в основе ее философских соображений.^[13]

В 2006 году было высказано предположение, что применение методов петлевой квантовой гравитации к космологии Большого взрыва может привести к отскоку, который не обязательно должен быть циклическим.^[14]

В 2010 году Роджер Пенроуз выдвинул основанную на общей теории относительности теорию, которую он называет "конформной циклической космологией". Теория объясняет, что Вселенная будет расширяться до тех пор, пока вся материя не распадется и в конечном счете не превратится в свет. Поскольку ничто во Вселенной не было бы связано с каким-либо масштабом времени или расстояния, оно становится идентичным Большому взрыву, что, в свою очередь, приводит к типу Большого Хруста, который становится следующим большим взрывом, тем самым увековечивая следующий цикл.^[15]

В 2011 году Никодим Поплавский показал, что неособый Большой отскок естественным образом проявляется в теории гравитации Эйнштейна-Картана-Шиамы-Киббла.[16] Эта теория расширяет общую теорию относительности, устраняя ограничение симметрии аффинной связи и рассматривая ее антисимметричную часть, тензор кручения, как динамическую переменную. Минимальная связь между кручением и спинорами Дирака порождает спин-спиновое взаимодействие, которое имеет важное значение в фермионной материи при чрезвычайно высоких плотностях. Такое взаимодействие предотвращает нефизическую сингулярность Большого Взрыва, заменяя ее скачкообразным отскоком с конечным минимальным масштабным коэффициентом, до которого Вселенная сжималась. Этот сценарий также объясняет, почему нынешняя Вселенная в самых больших масштабах кажется пространственно плоской, однородной и изотропной, обеспечивая физическую альтернативу космической инфляции.

В 2012 году была успешно построена новая теория неособого большого отскока в рамках стандартной гравитации Эйнштейна.[17] Эта теория сочетает в себе преимущества отскока материи и экпиротической космологии. В частности, в этой теории разрешена знаменитая неустойчивость BKL, заключающаяся в том, что однородное и изотропное фоновое космологическое решение неустойчиво к росту анизотропного напряжения. Более того, возмущения кривизны, возникающие при сжатии материи, способны формировать почти масштабно-инвариантный первичный спектр мощности и, таким образом, обеспечивают согласованный механизм для объяснения наблюдений космического микроволнового фона (CMB).

Несколько источников утверждают, что отдаленные сверхмассивные черные дыры, большой размер которых трудно объяснить так скоро после Большого взрыва, такие как ULAS J1342+0928, ^[18] могут свидетельствовать о Большом Отскоке, причем эти сверхмассивные черные дыры образовались до Большого отскока.^[19][20]

Смотрите также[править]

• Абхай Аштекар – индо-американский физик-теоретик
• Антропный принцип – Философский принцип
• Большой кризис – Теоретический сценарий окончательной судьбы Вселенной
• Большой Разрыв – Космологическая модель
• Большая Заморозка
• Ложный вакуум
• Вечное возвращение – Концепция, согласно которой вселенная и все сущее постоянно повторяются
• Джон Арчибальд Уилер – американский физик-теоретик
• Петлевая квантовая космология – Конечная, уменьшенная симметрией модель петлевой квантовой гравитации
• Петлевая квантовая гравитация – Теория квантовой гравитации, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности
• Сверхновая – Звезда, взрывающаяся в конце своей звездной эволюции
• черная дыра

Рекомендации[править]

1. ^ Перейти к:a b Бранденбергер, Роберт; Питер, Патрик (2017). "Прыгающие космологии: прогресс и проблемы". Основы физики. 47 (6): 797–850. arXiv:1603.05834. Код нагрудника:2017FoPh...47..797B. doi:10.1007/s10701-016-0057-0. ISSN 0015-9018. S2CID 118847768.