Проучване показва как Вселената е възникнала от предишен колапс

Наука ОFFNews Последна промяна на 11 юли 2016 в 16:14 39305 7

Кредит physics.stackexchange.com

Според ново проучване, Вселената може да е претърпявала редуващи се периоди на разширяване и свиване, трансформирайки се от едно състояние в друго, като избягва сингулярността и нарушаването на физичните закони при Големия взрив. 

Изследването на Института за теоретична физика Периметър е подадено за публикуване в Physical Review Letters, за което накратко разказва сайтът на института.

Космологията има проблем

Проблемът е Големият взрив.

Стандартната космологията си представя първия миг на Вселената като сингулярност - тоест една точка, в която се побира всичко, цялата Вселената е вътре в нея. Цялата реалност е нула, а както знаем от елементарната математика, деленето на нула води до неопределеност - и сингулярността е неопределена. Тя няма нито отвън, нито вътре, тя не може да бъде описана. Тук законите на физиката се израждат напълно.

"Това е проблем", казва Нийл Търок (Neil Turok), космолог и директор на Института Периметър. "Стандартната космологията започва с невъзможност."

Изследването на Търок, заедно с Стефан Гилън (Steffen Gielen), бивш постдокторант в Периметър, а сега е сътрудник в Лондонския имперски колеж, хвърля нова светлина върху невъзможното начало на Вселената. Новото изследване е включено като предложения за Physical Review Letters.

Гилън и Търок представят Големият взрив като Големият подскок (Big Bounce) - не само в началото на тази Вселена, но в края на предишната Вселена. Предишната Вселена може би се свила в свръхуплътнено състояние, което маркира Големия й край и Големият взрив като начало на нашата Вселена.


На пръв поглед тази идея удовлетворява интуицията ни - поне обяснява откъде идват материята и енергията в тази единствена точка, но това не разрешава само по себе си проблемите със сингулярността. Тя все още е точно толкова невъзможна и неописуема. 

И така, как Гилън и Търок избягват този проблем?

Те започват с преглед на поведението на всички неща, присъстващи в ранната Вселена. В първите си 50 000 години, Вселената е била доминирана от радиацията. Цялата съществуваща свръхвисоко енергийна материя се проявява като радиация. Тази материя има специално състояние, което се оказва от решаващо значение за това изследване - тя е конформна. 

Понятието "конформност" има точно техническо значение в областта на физиката и математиката, но краткият й превод е "не зависи от мащаба". Светлината, например, е конформна. Светлината може да бъде под формата на радиовълни, които са широки километри или рентгенови лъчи, които имат ширината на атомно ядро. Уравненията на Максуел управляват и радиовълните, и рентгеновите лъчи, и не правят разлика между тях. Светлината не е уникален случай - физиката на елементарните частици подсказва, че при много висока енергия, цялата материя също не зависи от мащаба.

Преобразованието, което виждаме е конформно.

"Нашата работа започва от това наблюдение", обяснява Търок. "Ние правим предположението, че ранната Вселена е изпълнена с неща, които нямат мащаб. И тогава ние се опитваме да опишем квантова Вселена, която е изпълнена с такава материя и си задаваме въпроса как ще се държи тя".

Това се оказва по-просто, отколкото учените някога са мечтали. Те са изненадани да открият, че могат да използват стандартната квантова механика, без добавяне на украшения или изкуствени фактори, за да се опише и се предскаже как се развива Вселената. И се оказва, че тя се свива и преминава през сингулярност към Големия взрив.


Както Търок се изрази: "Оказва се, за наша изненада, в този особен случай, където всичко във Вселената е конформно, и всичко, което изследваме е размера на Вселената, бихме могли да квантуваме теорията точно и има решение, при което една Вселена с един размер преминава във Вселена с друг размер квантовомеханично". 

"Квантовата механика ни спасява, когато нещата се разпадат", коментира Гилън. "Това спестява на електроните колапса и разрушаването на атомите, така че е възможно това да спаси ранната вселена от такива екстремни процеси в началото и края като Големия взрив и Големия срив (big crunch).

Оказва се, че може. 

В създадения от Гилън и Търок модел, Вселената се приближава до точката на сингулярност и след това я прескача през друго измерение.

Квантовата Вселена в този модел се описва от комплексни числа - числа с имагинерна и реална компонента, съдържащи корен квадратен от минус единица. "Допълнителното" измерение може да е имагинерно. В точката на сингулярност, когато часовникът бие полунощ, той да няма реална част, но все още може да има имагинерна част - и по този начин все още да бъде описан от законите на физиката. Така че проблемът на сингулярността е решен.

Изглежда може би като измама, но имагинерните и комплексните числа са навсякъде в квантовата физика. В тази работа, Търок и Гилън с помощта на математиката описват квантовото тунелиране - явление от квантовата механика, при което една частица тунелира през бариера, която е твърде висока, за да се премине над нея.

Основната концепция на енергийната бариера може да се покаже с помощта на следната аналогия. Представете си топка, която се търкаля в падина между два хълма. Дори при липса на триене, топката ще се търкаля само напред и назад в падината, но никога няма да премине от другата страна, защото няма достатъчно енергия, за да се изкачи на хълма, разделящ двете падини.

Хълмът е енергийната бариера, която предотвратява преминаването от едната падина в другата. Топката е затворена в падината наляво, независимо, че дясната падина съответства на по-ниска енергия.


Квантовото тунелиране е повече от математически трик, то обяснява как работи синтеза в слънцето, както и на негова база е създадена технологията на тунелните електронни микроскопи.

В крайна сметка, Големият подскок в космологията - когато една Вселена се свива в един Големия срив, докато друга се разширява навън под формата на Голям взрив - не е нова идея. Търок по-специално е основен поддръжник на такава циклична космология повече от десетилетие. Но досега не бяха свъзани в точката на самият подскок - сингулярността.

Тази нова работа показва как само ако приемем, че всичко в ранната Вселена е конформно, позволява да се опише квантово космологията, как работи плавно Вселената преди и след сингулярността. Без дракони.

Не е чудно, изследователите описват работата си като "Перфектен подскок" (Perfect Bounce).

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

12067

7

begetron2

19.07 2016 в 22:56

Продължение.С надежда да разбере първопричината на съществуването и развитието на света, за да променим нашия среден свят като създадем битие на всички. Физиката върви по същия път, а обществените науки също, но верни резултати няма, а въпросите си остават висящи. Нова методология чука на вратата, която ще доведе до верни решения в науката, във философията и обществото, защото сега сме изправени пред диалемата да ни има, или да ни няма. Край.

12067

6

begetron2

19.07 2016 в 22:54

Продължение.Какво е пространството на Космоса, какво е вакуумът, защото изглежда той се намира и вътре във Вселената и извън нея. Защо има антиматерия, което води до логиката за съществуването на Антивселени, с което ще се разреши въпроса, защо в нашата Вселена има антиматерия, но няма антивещество, антиатоми, които бяха получени в ЦЕРН като антиводород.. Това са въпросите за правилното търсене и вървене на физиката по-верния път без изкривяване, не да се правят уравнения, които не са свързани с тия въпроси и я водят в глуха линия, в която ще тъпче на място. Следват още много въпроси. Какво е ролята на елементарните частици в съществуващия свят, защото в тях е причината за Големия взрив, Защото човечеството е тръгнало още от древността на невежеството си към двата модела на света: мегасвета като различни интелигеблени философски модели и микро света на Демокритовия атом.

12067

5

begetron2

19.07 2016 в 22:49

Продължение.Защото и в двата случай Вселената е с невъзможност да съществува и преди, и сега, и в бъдеще.. Изходът, който я прави съществуваща е Големият взрив и нейната цикличност, което са постигнали като правилен отговор двамата физици. Остава още прекален дефицит на отговори към които трябва да тръгнем с правилни въпроси, а не със сложни и неправилни уравнения. Първо трябва да зададем въпроса, какво е това място, където е възможно цикличността на Вселената, което води до друг въпрос. Само една ли е Вселената и какво има извън нея. Защото вътре в нея е ясно има вещество, което осъществява свиването и цикличните процеси, за да няма магическо разширявана и свиване на пространството и времето. Логично е да допуснем безкрайност на Космическата пустош, но е идиотски нелогично в нея да има само е една Вселена, а физиците още строят уравненията си само за една Вселена. Следват още прекалено много въпроси, които правилно да бъдат зададени.

12067

4

begetron2

19.07 2016 в 21:59

Най- после се постига една вярна хипотеза за началото и края на нашата Вселена като цикличен процес, което беше очевидна истина, но изкривена от стотици какви ли не математически хипотези на физиците. Затова е полезен предварителен мислен логичен модел, който да се изведе от научните доказани постижения в квантовата физика и астофизиката и в последствие да се математизира, но не като постоянно се усложняват уравненията, които се превръщат във фантастична сингулярност,а като се опростяват както са направили авторите в статията. Така сингулярните уравнения не могат да излязат от своята сингулярна яма и да се съгласуват с обективната действителност на материалната сингулярност.Не може да допуснем.Вселената да се превърне в точка, защото свиването и се осъществява от погълнатата материя, която не е безкрайна, и като се свърши се слага край на свиването. Появява се ограничение на свиването, което я спасява от превръщането и в точка и от безкрайното движение към физическата материална точка.

12427

2

vmv

11.07 2016 в 17:21

Е-е! Ама това ... нищо не обяснява.
След като "не зависи от мащаба" ?! - Какъв е мащабът на ... втората картинка на навързаните балончета?-като биренки.. Към размер на какво е отнесен мащабът?
Ние - нашия свят който "схващаме" е в средните мащаби (по логаритмичната скАла на дължините на елмагн. вълни - от най-късата вълна - гравитон (измеримо неутрино), до най-дългата, голяма ... колкото Вселената, която "виждаме". С фотони от вълни виждаме).
Че е конформна ..."сметката" - още нищо не значи, щом не са казва ЗАЩО Е ТАКА?!