Цялата Вселена може да е само малко по-голяма от наблюдаваната Вселена

Много космологични модели предполагат, че общият размер на Вселената е много голям, може би дори безкраен.

Ново проучване твърди, че Вселената може да е сравнително малка, всъщност не много по-голяма от наблюдавания в момента размер.

Размерът на Вселената, както на наблюдаваната Вселена - това е частта от Вселената, от която светлината или други сигнали от обекти в тази част са имали време да достигнат до нас - е вече изчислен.

Наблюдаваната Вселена - това е частта от Вселената, от която светлината или други сигнали от обекти в тази част са имали време да достигнат до нас - има диаметър от 93 милиарда светлинни години. Размерът на ненаблюдаемата

Вселена, от която никога, никога няма да видим светлината от галактиките в нея, е въпрос на спекулации, но досега са направени две оценки: Вселената вероятно е плоска и на тази база е изчислено, че цялата Вселена е 400 пъти по-голяма от наблюдаваната Вселена.

Но ако се вземе предвид и инфлационната теория на Вселената, която приема, че е имало кратко експоненциално разширение на Вселената през първата част от секундата след Големия взрив, тогава общата Вселена е приблизително 10²⁶ пъти по голяма отколкото видимата Вселена. А някои модели дори предполагат безкрайно голяма Вселена.

Инфлация или не? Кредит: Nick Strobel

Въпреки това, физици наскоро извършват нова оценка на размера на цялата Вселена и резултатът е изненадващ: общата Вселена не е много по-голяма от наблюдаваната Вселена, както прогнозират инфлационните модели.

Жан-Люк Ленерс (Jean-Luc Lehners) и колегата му Джером Куинтин (Jerome Quintin) основават това на теорията на струните и "блатистите зони".

Има много теории за струните и проблемът досега е, че нито една от тях не може да бъде тествана въз основа на наблюдения. За да се разграничат потенциално успешните струнни теории от по-малко обещаващите теории, се прави разлика между струнни теории в "пейзажа" (ландскейп) и струнни теории в теоретичното "блато".

Повечето теории за струните са в блатото. Кредит: APS/Alan Stonebraker.

Има малко струнни теории в пейзажа, но проблемът досега е, че те не се справят добре с инфлацията, която се предполага, че действително се е случила.

И обратното, струнните теории в блатото включват инфлация. От гледна точка на теорията на струните най-изкушаващото нещо е да се търси модел на Вселената без инфлация. И това правят Ленерс и Куинтин. Те разглеждат структури от по-високо измерение. Класическата Обща теория на относителността разчита на четири физически измерения, три на пространството и едно на времето, или 3+1. Математически можете да си представите Вселена 3+2 или 4+1, където глобалната структура може да бъде вградена в ефективна структура 3+1. Това е често срещан подход в теорията на струните, тъй като не се ограничава до стандартната структура на Общата теория на относителността.

Авторите демонстрират, че при правилните условия може да се конструира структура с по-високо измерение в рамките на теорията на струните, която съответства на наблюденията и се избягва блатото.

Изследователите изчисляват, че струнна теория в ландшафта е възможна с по-високоизмерна структура.

И резултатът е, че в рамките на такава теория цялата Вселена е само сто до хиляда пъти по-голяма от наблюдаваната Вселена. Това все още звучи много голямо, но е много по-малко от цялата Вселена според инфлационния модел, който, както споменахме, е 10²⁶ пъти по-голям от наблюдаваната Вселена. Следователно става въпрос за малка Вселена.

Всичко това е доста спекулативно, но в известен смисъл такава е и ранната космическа инфлация. Ако ранната космическа инфлация е вярна, трябва да можем да наблюдаваме нейния ефект чрез гравитационни вълни в някак близко бъдеще. Ако това се провали, може би си струва да разгледаме по-отблизо моделите на теорията на струните, които ни държат далеч от теоретичното блато.

Справка: Jean-Luc Lehners et al, A small Universe, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2309.03272

Източник: The case for a small universe, Brian Koberlein, Universe Today

Още по темата

19/10/2022

Животът

Космически незначителни ли сме?

04/04/2022

Космос

Нашата Вселена наистина може да е триизмерна повърхност на поничка

28/03/2019

Физика

Какво стана преди Големия взрив? (видео)

11/07/2016

Физика

Проучване показва как Вселената е възникнала от предишен колапс