Правдивые факты из области космологии, или Критика неправильных представлений

Из блога Шона Кэрролла, теоретического физика и космолога из Калифорнийского технологического университета

В ответ на мои рассуждения о гипотезах возникновения Вселенной и низкой энтропии на её ранних этапах я получил вопросы, напомнившие мне вот о чём: у людей в головах до сих пор существуют серьёзные в своей неправильности представления о Вселенной (и о состоянии представления учёных о ней). Поэтому я решил быстро, в формате кратких твитов, озвучить некоторые факты о космологии, которые могут стать полезной корректировкой неправильных представлений. Поехали!

  1. Модель Большого взрыва – это просто идея о том, что наша Вселенная расширялась и охлаждалась, начав с горячего и плотного раннего состояния. Свидетельств в пользу этой идеи непомерно много.
  2. Большой взрыв случился не в одной определённой точке пространства, а в один определённый момент времени: в момент существования сингулярности бесконечной плотности и кривизны. Это полностью теоретическое представление, и, вероятно, оно не на 100% верное (это классическое предсказание, игнорирующее квантовую механику).
  3. Иногда люди используют термин “Большой взрыв” как краткое описание “горячего, плотного состояния, существовавшего порядка 14 миллиардов лет назад”. Я часто так делаю. В этом нет ничего страшного, пока остаётся понятным, что именно вы имеете в виду.
  4. Большой взрыв мог быть началом Вселенной. Или не быть; до него могло существовать пространство и время. Нам это не известно.
  5. Даже если Большой взрыв был началом, Вселенная не “возникла из ничего”. Невозможно “возникнуть” до момента начала времени. Лучше просто сказать, что “Большой взрыв был первым моментом времени” (хотя мы не уверены, что так и было).
  6. Теорема Борда-Гута-Виленкина утверждает, что при некоторых предположениях в прошлом пространства-времени существовала сингулярность. Но она описывает только классическое пространство-время, и не говорит ничего определённого о реальном мире.
  7. Вселенная не возникла “из-за нестабильности квантового вакуума”. Неизвестно, есть ли ответ на это “почему?”, но это явно неправильный ответ.
  8. Если у Вселенной и был первый момент, это не нарушает закон сохранения энергии. Если учитывать гравитацию, то общая энергия любой замкнутой вселенной будет равной нулю.
  9. Энергия всяких “штук” без гравитации (частиц, полей и т.п.) не сохраняется с расширением Вселенной. Можно попытаться свести баланс, включая сюда гравитацию, но эта задача не из простых.
  10. Вселенная расширяется не “во что-то”, насколько нам известно. Общая теория относительности описывает внутреннюю геометрию пространства-времени, которая может увеличиваться без того, чтобы что-то существовало “снаружи”.
  11. Инфляция, как идея о том, что Вселенная на ранних этапах пережила сверхбыстрое расширение, может быть правильной, а может и не быть; мы этого не знаем. Я бы оценил вероятность этого события в 50%, и это будет меньше оценок многих космологов, но больше оценок некоторых.
  12. У ранней Вселенной была низкая энтропия. Она была похожа на горячий газ, но у него энтропия будет высокой только, если мы проигнорируем гравитацию. Большой взрыв с высокой энтропией был бы комковатым, а не равномерным.
  13. Тёмная материя существует. Анизотропия реликтового излучения вне всяких сомнений говорит нам о существовании гравитационного притяжения в направлениях, отличных от мест расположения обычной материи.
  14. Пока мы не обнаружили тёмную материю напрямую, но большая часть наших попыток сконцентрирована на слабо взаимодействующих массивных частицах (вимпах). Есть и множество других кандидатов, для обнаружения которых у нас пока нет технологий. Потерпите.
  15. Тёмной энергии может и не быть. Вполне возможно, что ускоренное расширение Вселенной происходит из-за модифицированной гравитации. Однако идея с тёмной энергией проще и более естественно укладывается в существующие данные.
  16. Тёмная энергия – это не новое взаимодействие; это новая субстанция. Сила, заставляющая Вселенную расширяться с ускорением, это гравитация.
  17. У нас есть отличная, и, вероятно, правильная идея о том, чем может быть тёмная энергия: это энергия вакуума, она же космологическая постоянная. Это энергия, присущая самому пространству. Но мы не уверены в этом.
  18. Мы не знаем, почему энергия вакуума гораздо меньше простейших оценок. Это реально трудная загадка.
  19. Ни тёмная материя, ни тёмная энергия нисколько не похожи на теорию эфира из XIX столетия.

Источник

Оплатите подписку, и реклама отключится

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

609 просмотров всего, 1 просмотров сегодня