Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 12
Эти квантовые флуктуации в масштабах расширяющейся Вселенной ведут себя крайне необычно: космическое расширение растягивает их до гигантских, макроскопических размеров
Непонятно, как это возможно, ведь квантовые флуктуации - виртуальные частицы - живут около 10^-24 сек. За это время космическое расширение не успеет превратить их в поля макроскопических размеров. Видимо, у теоретиков нет понимания, за счёт чего расширяется Вселенная, и почему в её растущем объёме сохраняется постоянной (или почти постоянной) плотность тёмной энергии.
Правильно заметили.
Суть теории инфляции как раз в том, что ранняя Вселенная макроскопических размеров достигла быстрее, чем за 10^(-24) секунды. Скорость расширения на много порядков превышала скорость света в первые доли секунды существования вселенной.
На Хабре про это была хорошая статья https://habr.com/ru/articles/902790/ .
Тут вроде не про инфляцию, а про ускоренное расширение Вселенной - начало Большого взрыва. В моём понимании, инфляция - это процесс образования квантованного вакуума Вселенной, как фазовый переход предыдущего состояния среды. Да, инфляционный рост объёма Вселенной - сверхсветовой процесс. Но это как образование снежного кома, который растёт не за счёт своего расширения, а за счёт присоединения к нему нового, внешнего снега. Или как быстрый переход в лёд переохлаждённой воды, начиная от точки начала кристаллизации. Хотя я дилетант и могу заблуждаться...
Теория инфляции предусматривает сверхускоренное расширение в начале. Вот оттуда, по той ссылке, что я дал.
Для решения этих проблем в 1979-1981 гг. Алексей Старобинский и Алан Гут независимо друг от друга предложили гипотезу инфляции, или инфляционную модель Большого взрыва. Главная её идея состоит в том, что в самом начале Большого взрыва Вселенная молниеносно «раздулась», увеличившись на 28 порядков. За такое короткое время в её структуре не успели образоваться неоднородности, способные повлиять на дальнейшее распределение вещества, поэтому Вселенная до сих пор однородна и изотропна, то есть одинакова во всех направлениях. В ходе инфляции любые проявления начальных условий полностью стираются – вот почему инфляцию сравнивают с отпущением грехов. Если в Эпоху великого объединения и образовались какие-нибудь монополи, инфляция мгновенно унесла их за космологический горизонт. В то же время инфляция «заморозила» исходные квантовые флуктуации, растянула их и сделала классическими. В результате они сохранились до наших дней в виде температурных флуктуаций реликтового излучения. Космолог Олег Верходанов называл их генетическим кодом Вселенной. Если бы их не было, материя распределилась бы в пространстве равномерно, и гравитация не смогла бы сформировать первые звёзды и зародыши галактик. Вселенная была бы заполнена одним газом в состоянии теплового равновесия. А так небольшие квантовые отклонения в энергии переходят в температурные отклонения и отпечатываются на реликтовом излучении.
Я предпочитаю другую космологическую модель, близкую к космологии Бернхарда Римана. В ней нет инфлатона, тёмной материи и тёмной энергии. Есть вечное и бесконечное 4-мерное пространство, в котором из вселенных одного масштаба пространства и времени постоянно рождаются вселенные следующего масштаба. Бесчисленные масштабы пространства и времени бесчисленных вселенных составляют 4-е масштабное измерение.
Вселенные одного масштаба свободно расширяются и внутренне эволюционируют. При их переходе во взаимно сжатое состояние происходит их естественный отбор: вселенные с неполной внутренней эволюцией материи становятся квантами вакуума вселенных следующего масштаба, а вселенные с полной эволюцией - разумные вселенные - становятся квантами их материи, их фотонами.
Вселенная расширяется за счёт поступления в неё новых квантов вакуума - вселенных предыдущего масштаба - из 4-го измерения. Гравитация материи - это следствие вывода материей квантов вакуума в 4-е измерение. Это подтверждается высокой скоростью вращения скоплений и галактик. Они сохраняются не только за счёт гравитации по Ньютону - сильно ускоренного потока вакуума в их материю, но и за счёт слабо ускоренного потока вакуума из войдов, где его плотность выше, в скопления и в галактики. Поэтому для объяснения текущей космологии не нужны тёмная энергия и тёмная материя.
Инфлатон не нужен потому, что вселенные образуются благодаря классической инфляции - лавиноподобному переходу свободно расширяющихся вселенных предыдущего масштаба во взаимно сжатое состояние в случайных удалённых друг от друга центрах их первого соприкосновения. Это центры образующихся вселенных следующего масштаба. Объём каждой из них растёт благодаря слиянию с ним очередных вселенных предыдущего масштаба - квантов её вакуума, часть которых станет квантами её материи. И поэтому расширяться в обычном смысле этот объём вакуума не может. Но в каждый его квант - в каждую сжатую вселенную предыдущего масштаба - продолжают поступать кванты её вакуума из 4-го измерения. Поэтому растёт плотность вакуума взаимно сжатых вселенных и плотность состоящего из них вакуума образующейся вселенной следующего масштаба. И её значение достигнет максимума, начнётся Большой взрыв - обычное расширение вселенной. Наш объём Хаббла расширяется вместе со всей нашей Вселенной в стороне от её центра, поэтому имеет место некоторая анизотропия в РИ. Почти одинаковая температура материи от сферы последнего рассеяния объясняется одинаковой плотностью вакуума, в котором пребывала первичная материя. Реакция "температуры" фотонов - их частоты/энергии - на разную плотность вакуума на разных гравитационных потенциалах - давно известна благодаря ОТО.
Эти квантовые флуктуации в масштабах расширяющейся Вселенной ведут себя крайне необычно: космическое расширение растягивает их до гигантских, макроскопических размеров, превращая в реальные поля, которые начинают взаимодействовать с самим пространством-временем.
Какой смысл вкладывается в концовку этой фразы, начиная со слов "превращая в реальные"? Что эти поля дают вклад в тензор энергии-импульса? Или какой-то другой смысл?
Что эти поля становятся реальными полями и частицами, то есть обычными, а не виртуальными.
Это, как я понимаю, ответ на вопрос про "реальные поля". А что значит фраза " начинают взаимодействовать с самим пространством-временем "?
Согласно уравнению Эйнштейна они взаимодействуют с пространством-временем, как и любые другие реальные частицы и поля.
Реальное - тут антоним виртуального. Реальные значит просто обычные.
А вот что такое виртуальные частицы - на самом деле единого мнения нет, как правильно это интерпретировать. Формально это просто члены разложения в ряды при расчете взаимодействия. Некоторые ученые считают их какой-то особой формой материи, а некоторые просто математической фикцией, аргументов много в обе стороны.
Что именно имелось в виду под выражением «другие участки пространства-времени де Ситтера»?
Текущее исследование было сосредоточено на «расширяющемся участке Пуанкаре», который в тексте назван «стандартной моделью наблюдаемой части Вселенной».
Но за его пределами (то есть за пределами наблюдаемой части Вселенной) может что-то еще происходить, и ученых это тоже интересует.
Отсылка к этой части текста релиза
Они показали, что для так называемого расширяющегося участка Пуанкаре — стандартной модели наблюдаемой части Вселенной — ведущую роль играют наиболее простые, цепочечные диаграммы, в то время как более сложные взаимодействия оказываются подавленными.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Квантовое эхо в расширяющейся вселенной: ученые предсказали судьбу космологического вакуума