субота, 11 квітня 2015 р.

Вселенная, как бесконечный цикл состояний

Наша Вселенная может быть бесконечна не только в пространстве, но и во времени.

Несколько лет назад армянский физик и математик, профессор Ереванского физического института Ваге Гурзадян оказался в поле зрения гениального математика, сэра Роджера Пенроуза благодаря разработанной им научной теории, которая по новому объясняет феномен рождения Вселенной.

Уже к началу 20-го века ученые знали, что весь окружающий нас космос, все небесные тела и даже пространство-время не существовали вечно и статично, а начали свое существование около 13,7 млрд. лет назад с грандиозного события, который ученые окрестили «большим взрывом». Однако ни одна научная модель полностью не объясняла, почему и как именно родилась Вселенная. Модель армянского и британского ученых, используя все современные достижения науки, выдвинула собственное, оригинальное объяснение мироздания.

«Теория большого взрыва» - это система космологических моделей, которая с уверенностью можно считать общепризнанной. Сегодня мало кто осмелится оспаривать ее, ввиду наличия целого ряда убедительных научных доказательств. Однако теория объясняет не сам феномен происхождения мира, а его эволюцию, начиная с определенного момента во времени. Используя одну из величайших научных дисциплин - Общую теорию относительности Эйнштейна, можно экстраполировать нынешнее состояние Вселенной назад во времени, когда она была невообразимо плотной и горячей.

Именно в адском котле «большого взрыва» появилось все известное ныне вещество и излучение. Но дальнейшая экстраполяция выводит из строя саму теорию, в «момент ноль» она перестает работать. Появляется, так называемая «космологическая сингулярность»-край самого пространства-времени, за который невозможно ничего описать. Иными словами, времени, как и пространства, не существовало «до сингулярности», поэтому бессмысленно спрашивать «как появилась Вселенная».

Любая теория имеет область применения, за которой она теряет всякий смысл. Не является исключением и Общая теория относительности. Поэтому появление сингулярности в прошлом (что было доказано самим Пенроузом и другим гениальным физиком - Стивеном Хокингом) может означать лишь, что наши представления о природе не полны. Любая научная модель применима в определенных условиях, а экстремальные условия сразу после «большого взрыва» ломают ОТО, которая является совершенно точной теорией в условиях обычных.

Прекрасно понимая это, ученые строят модели, пользуясь и другой фундаментальной теорией - квантовой механикой. Если ОТО описывает тела астрономических размеров (звезды, планеты, галактики, целые галактические скопления), то квантовая механика имеет дело с законами микромира- с атомами, электронами, фотонами и т.д. Обе теории совершенно несовместимы, поскольку основываются на абсолютно разных законах описания. Однако американский физик Алан Гут в прошлом столетии выдвинул теорию, использующую достижения обеих и получившую название «Инфляционная модель Вселенной».

Согласно квантовой механике, вакуум, то есть отсутствие вещества -это не абсолютная пустота. В вакууме есть энергия, что и приводит к расширению пространства. В модели Гута во время «большого взрыва» пространство было заполнено особым высокоэнергетичным вакуумом, гигантские значения энергии которой заставляли Вселенную расширяться с колоссальной скоростью. Этот тип вакуума ученый назвал «ложным», поскольку он оказался нестабильным и очень быстро распадался. Именно распад «ложного» вакуума и высвобождение его энергии привели к образованию горячего котла «большого взрыва» и появлению известного нам вещества.

Модель оказалась успешной, но, как и прежде, не отвечала на главный вопрос: как и почему появился «ложный» вакуум? Сам Роджер Пенроуз не особо любил теорию инфляции, называя ее лишь «заметанием сора под ковер». Поэтому он с удовольствием взялся за модель армянского ученого и яро продвигает ее уже несколько лет. Модель назвали «Конформной циклической космологией».

«Конформная циклическая космология» основывается на той же Общей теории относительности, а также Втором законе термодинамики, который гласит: в любой замкнутой системе энтропия или степень беспорядка не убывает со временем. Существует куда больше возможностей для того, чтобы разбить стоящий на столе стакан. Но сам по себе разбитый стакан уже не соберется. Вероятность этого почти нулевая. Если Вселенная представляет собой замкнутую систему, энеропия в ней возрастает со временем.

Упорядоченные, сложные структуры постепенно распадаются на мелкие, хаотичные частицы: любой стакан будет разбит, любая планета-поглощена, любая звезда израсходует топливо и погаснет. То же самое в отношении всех видов энергии, которые все со временем обращаются в тепловую, из-за чего дальнейшее выполнение работы невозможно. Если коротко, то хаос со временем возобладает над порядком.

Математические расчеты показали, что во время «большого взрыва» Вселенная должна была находиться в состоянии с минимальной энтропией, тогда она была крайне упорядочена. Со временем энтропия возрастала, и в очень далеком будущем она достигнет максимума, ей будет больше некуда двигаться. Ученые поняли, что состояния с минимальной и максимальной энтропией эквивалентны- это отсутствие любых процессов. А если так, значит нулевая энтропия в начале времен соответствует бесконечной в самом конце существования Вселенной.

Модель довольно проста. Не было никакого «начала времен», а Вселенная может быть бесконечна не только в пространстве, но и во времени. Вселенная проходит через бесконечные циклы, где в каждом предшествующем цикле (эоне) энтропия в будущем стремится к бесконечности, что оказывается сингулярностью большого взрыва для следующего.

Модель закрывает многие вопросы космологии «большого взрыва». Однако появляются новые, самый главный из них-как проверить данную теорию? Пенроуз и Гурзадян уже указали на то, что ответ скрыт в реликтовом микроволновом излучении (послесвечение «большого взрыва», первое излучение первичной материи), в котором обнаружились концентрические круги. Они, по словам ученых, представляют собой следы предыдущего цикла, предыдущей Вселенной.

Пенроуз и Гурзадян продолжают усовершенствование свою модель. Пока непонятно, получит ли она всеобщее признание, будет ли иметь доказательную базу, или превратится в красивую, но чисто умозрительную гипотезу? Однако это еще один шаг в понимании мироздания, шаг внутренне непротиворечивый. Время все расставит по своим местам.

Роджер Пенроуз - английский ученый, активно работающий в различных областях математики, общей теории относительности и квантовой теории; автор теории твисторов. Возглавляет кафедру математики Оксфордского университета, а также является почетным профессором многих зарубежных университетов и академий. Он является членом Лондонского королевского общества. Среди его наград - премия Вольфа (1988, совместно с С. Хокингом), медаль Копли (2008), премия Альберта Эйнштейна и медаль Королевского общества. В 1994 году за выдающиеся заслуги в развитии науки королевой Англии ему был присвоен рыцарский тит
ул.

Немає коментарів:

Дописати коментар

Примітка: лише член цього блогу може опублікувати коментар.