Моделът на Линде

Според теорията на Големият взрив (Big Bang) всичко е започнало от една точка на сингулярност (по-късно точката е заменена с квантов вакуум), с невероятна енергийна плътност. Най-ранният стадий от развитието на Вселената се нарича Планкова ера. Това е време на равновесие, когато елементарните частици непрекъснато се раждат и анихилират. След Големия взрив, след времето на Планк е имало къс период на бързо разширение, експоненциоално, наречено инфлация, което продължава 10-24 sec, но Вселената се разширява 1050 пъти. Тогава материята е в неустойчиво (с флуктуации) вакуумно състояния (с голяма енергийна плътност, но без елементарни частици).

Бившият руски учен (сега преподава в Станфорд) Андрей Линде предлага т.н. хаотичен сценарий. Съгласно този сценарий, пише автора, Вселената на най-ранните стадии на своята еволюция се намирала в неустойчиво вакуумоподобно състояние и се разширявала експоненциално бързо. След това става разпад на вакуумоподобното състояние. Вселената се загрява, и по-нататъшната й еволюция се описва от стандартната теория за горещата Вселена. В този вариант главна роля играе скаларното поле, наречено още инфлатон.

Скаларното поле (инфлатон)

Скаларното поле съществува около нас, но не го виждаме. Проявява се в това, че частиците получават маса, взаимодействайки си с него. От това поле Вселената черпи енергия за разширението си, при това невероятно огромна енергия.

1.”пространствено-времева пяна”, район с трайни квантови колебания.
2.Квантовите пространствено-времеви флуктуации са по-слаби, но флуктуациите на скаларното са силни и техни скокове все още могат да доведат до вечно самовъзпроизвеждане на инфлационата Вселена.
3. При още по-ниска енерия, флуктуациите на скаларното поле са по-слаби подобно на топче в течност с висок вискозитет.
4. Инфлацията завършва, когато топчето (скаларното поле) стигне до дъното на чашата, то започва леко да се колебае (да осцилира) около равновесното положение, около минимума на потенциалната му енергия и Вселената се нагрява.

Използваме аналогия на пуснато в чаша топче. Когато топчето е достатъчно нависоко, потенциалната му енергия е голяма. То може да се търкаля надолу, освобождавайки енергия във вид на кинетична енергия. А скаларното поле преминава “надолу”, освобождавайки енергия в разширението на Вселената. Когато скаларното поле осцилира, то губи енергия, отдавайки я във форма на елементарни частици. Тези частици си взаимодействат една с друга, докато не достигнат топлинно равновесие, съответстващо на стандартния модел на горещата Вселена. Важно е да се отбележи, че макар физичните процеси в ранната Вселена да протичат при много високи плътности на енергия ( ~1014 GeV), температурата на средата остава 0 (поле има, но частици няма!). Традиционната плазма възниква по-късно, когато скаларното поле се разпада на частици, и се ражда веществото.

Тези изображения са взети от анимация, поместена в сайта на А.Линде
Тази последователност от изображения представлява развитие на скаларно поле под плътността на Планк. Върховете са зони с голяма инфлация. В момента нашата Вселена е, да речем, в една от долините на този модел, зона, където няма повече инфлация. В теорията на инфлация се твърди, че ние виждаме от Земята далече не всичко от целия свят, а много малка част от цялата Вселена. И тази “наша” част от Вселената се оказва една от многото други отделни части на Вселената, които спонтанно са се родили от флуктуацииите на физическия вакуум.

Скаларното поле в хаотичните сценарии е способно да поражда нови области, запълващи се със същото това поле. Това води до 3 принципни следствия:

  • Вселената в цяло, никога няма да изпадне в колапс (няма да загине като цяло).
  • Вселената като цяло се състои от огромен брой (от порядъка на 105) домени, подобни на наблюдаемата от нас Вселена (В тях могат да съществуват наблюдатели подобни на нас).
  • Вселената в цяло, е възможно въобще да не е имала първоначална космологична сингулярност (Вселената не е имала начало).

 

Вместо сферично симетрично разширяващо се кълбо, моделът на Линде представлява дървовидна структура на саморепродуциращ се фрактал, състоящ се от безкраен брой разклоняващи се инфлационни кълба (мехурчета). Като мехурчета могат да се раздуват и вътре в други мехурчета, образувайки нови мини-вселени. Промяната в цвета представя “мутации” във физичните закони спрямо родителските вселени. Характеристиките на пространството във всяко мехурче не зависи от времето, когато се формират.

В микромащаби от порядъка на 10-33 см – 10-44 възникват малки затворени мини-вселени. Те се раздуват за сметка на силите на вакуумно отблъскване. При това, по-голяма част веднага се връща в състояние на “пяна”, но малка част продължава да се раздува дотолкова, че плътността в тях рязко намалява и вакуума спада. Тези мини-вселени се развиват по-нататък изолирано, съгласно класическата теория на Големия взрив. Тези “взривове” в материалния свят стават постоянно, обезпечавайки възможността за съществуването на безкрайно множество затворени вселени, имащи различни физически характеристики и закони, различна размерност на пространството и времето. Тази нова космологична теория значително преобръща стандартната гледна точка за структурата и еволюцията на Вселената и на нашето място в нея. – Нови Вселени се раждат постоянно, – смята физикът Волфганг Вилд от Мюнхенския технически университет, – като мехури в кипяща супа. И в тези Вселени има различни физически константи. Просто в тези Вселени, където физическите константи са други, живот няма. А ние можем да разсъждаваме за всичко това само затова, защото в нашата конкретна Вселена константите допускат възникването на сложни форми на живот. В други Вселени просто няма кой да разсъждава. В това е и същността на антропния принцип.

Изследванията на Линде се потвърждават от спътникови наблюдения в космоса. В изображенията, изпратени през 1992 г. от космическата станция COBE (Cosmic Background Exprorer) била открита анизотропия на реликтовото излъчване. Забелязващите се флуктуации предсказват основните пулсации на материята и енергията, от които ще се породят новите галактики в бъдеще. По-късно през 1999г., мисия Бумеранг над Антарктика, потвърждават резултатите от COBE.

 

Кой направи всичко това?

Това, което следва е едно от най-вълнуващите неща, които съм чела, затова реших да не го преразказвам, а да предам точно думите на Линде: “Но напоследък ни гризе още една мисъл: може да се създава Вселена не само в компютрите, но и в лаборатория! Трябва само да се свие материята така силно, че квантовите флуктуации да задействат инфлационен взрив. Оценките показват, че даже милиграм вещество е достатъчно за възникване на нова вечно самовъзпроизвеждаща се Вселена! Разбира се, това е фантазия на теоретици, и ние не знаем дали е възможен такъв път. Теорията на квантовите флуктуации е много сложна, и да се предскажат количествено, как ще тръгне процеса, засега е невъзможно… А ако се получи, то какво да правим с тази нова Вселена?… Как да се свържем с нейните жители?… А може би, и нашия Космос е създаден от някакви любители на подобни експерименти?… Някога ще си отговорим на тези въпроси“. Само ще отбележа, че енергията за създаването на скаларно поле я имаме, остава само да разберем как и дали да я приложим…   Източник: http://phys.uni-sofia.bg/eng/departments/astronomy/courses/ivanov/aph10.html “The Self-Reproducing Inflationary Universe”, А.Линде

Прочети още ...

Хипотези

Вашият коментар

Or

Вашият email адрес няма да бъде публикуван Задължителните полета са отбелязани с *

*


Можете да използвате тези HTML тагове и атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>