О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Дело 12 июня | Дело 26 марта | Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина
Читайте нас:

статья Новые вселенные вылезут из трупа нашей

Максим Борисов, 09.02.2007
Один из создателей новой теории Пол Фрамптон. Фото с сайта www.physics.unc.edu/~frampton/
Один из создателей новой теории Пол Фрамптон. Фото с сайта www.physics.unc.edu/~frampton/
Реклама

В настоящее время почти все космологи сходятся в том, что нашу Вселенную в конечном счете ждет ужасная судьба, и разница состоит лишь в том, что все эти ужасы каждый рисует себе по-своему. Так, некоторые физики утверждают, что обреченный мир в конечном счете будет разорван на самые мельчайшие клочки безудержно разрастающейся "темной энергией", в то время как другие считают, что всеобщая катастрофа будет сопровождаться бесконечным рядом "больших взрывов" и (противоположных им по смыслу) "больших разрывов". Теперь наконец две эти милые идеи объединены в составе одной общей теории, согласно которой наша Вселенная в конечном счете расколется на миллиарды частей ("на сотню маленьких медвежат", как говаривал воспитатель Маугли Балу), но при этом каждый такой "черепок" превращается в целую новую вселенную. Эта модель может помочь разрешить одну давнюю загадку, из которой некогда выросло понятие "антропного принципа", то есть даст ответ на вопрос, почему ранняя Вселенная имела столь удивительно хорошо "подогнанный" набор параметров, чтобы спустя миллиарды лет в ней могла возникнуть жизнь и разум.

Проблема, с которой неизбежно сталкиваются все космологические модели, состоит в том, что приходится объяснять, почему из всеобщего хаоса может рождаться новый порядок. То есть, говоря иными словами, почему частицы в нашей Вселенной вели себя так, что власть в ней так и не смогла захватить ничем не сдерживаемая энтропия. Космологи полагают, что начало Вселенной характеризовалось высокоупорядоченным состоянием с чрезвычайно низкой энтропией (состояние после Большого взрыва, в ходе так называемого инфляционного этапа расширения Вселенной), и лишь затем ее развитие стало сопровождаться проявлением большего количества беспорядка. Но почему изначально Вселенная была столь хорошо упорядочена, если для частиц и энергии гораздо "естественней" состояние беспорядка, никто не знает.

Ответ может быть связан с тем путем, которым вселенные создаются и разрушаются. И конечная судьба той или иной вселенной зависит от того, как ведет себя темная энергия - то есть сила, которая (как теперь считается) вызывает ускоренное расширение нашей Вселенной (это своего рода "антигравитация", проявляющая себя на больших масштабах). Важно, как эта сила меняется со временем (и меняется ли она вообще, ведь пока таких изменений не обнаружено, на заре существования этого мира, согласно текущим данным, действие темной энергии было таким же, только взаимная гравитация "плотно упакованного" вещества была гораздо значительней). Если действие темной энергии со временем будет расти без предела, то в конечном счете она разлучит все (вплоть до молекул и атомов), разрушив Вселенную в ходе процесса, получившего остроумное название "Большого Разрыва" (Big Rip). Физики-теоретики Лорис Бом (Lauris Baum) и Пол Фрамптон (Paul Frampton) из Университета Северной Каролины (University of North Carolina in Chapel Hill - UNC) рассматривают этот эффект, пытаясь объяснить факт "обуздания" энтропии в ранней Вселенной (планируется публикация в известном научном журнале Physical Review Letters - PRL, но уже теперь будущая публикация доступна на сайте arXiv.org).

В их модели плотность темной энергии со временем неизбежно возрастет и погубит Вселенную, расширяющуюся такими темпами, что это порождает процессы уже знакомого нам "Большого Разрыва". При этом еще до гибельного рубежа Вселенная в некоторых локальных областях начнет разрываться на маленькие кусочки, которые станут убегать друг от друга быстрее скорости света. Однако всеобщее разрушение при этом будет остановлено: плотность темной энергии станет равной плотности Вселенной, но в каждой конкретной точке каждый участок будет "разрываться" внутри себя. "Все такие области, число которых будет поистине неисчислимо, заключат свой отдельный "контракт на создание новой вселенной", - говорит Фрамптон. - Черепки нашей Вселенной будут разрываться "вовнутрь", и когда каждый там внутри взорвется, выбравшись за пределы этого мира, это и создаст новую вселенную" (тут мы имеем дело с разновидностью так называемой "циклической модели" - cyclic model, рассматриваемой в качестве ничем не ограниченной серии "прыжков" - bounce). И так на каждом отдельном "вывернувшемся" участке будет запущен процесс создания отдельного "частного мира" (все это заставляет вспомнить концепции популярного в некоторых кругах "философствующих астрофизиков" Мультиверса, иначе говоря, Мультивселенной).

Принципиальным считается следующее обстоятельство: каждый рассматриваемый теорией участок содержит в себе лишь мельчайшую фракцию полной энтропии своей родительской Вселенной - и таким образом каждая новая вселенная "стартует" в условиях весьма умеренной энтропии, что и требовалось получить. "Этот цикл может повторяться бесконечное количество раз, таким образом лишая смысла понятие начала или конца времен, - говорит Фрамптон. - Таким образом нельзя говорить об одном-единственном Большом взрыве".

Ранее модели подобной осциллирующей Вселенной без начала и конца (т.е. альтернативы теории Большого взрыва) уже пытались строить в 1930-х гг. Однако об этих идеях на время пришлось забыть в связи с тем, что все модели приходили в очевидное противоречие с законами физики, в частности со вторым законом термодинамики, утверждающим, что энтропия изолированной системы со временем не может уменьшаться. То есть с увеличением энтропии от одного колебательного цикла до следующего Вселенная все время бы неизбежно "распухала" "как снежный ком" (по выражению Фрамптона). Каждое "колебание" также неизбежно увеличивало бы свою длительность. "Экстраполируя это назад во времени, получаем, что колебания там становятся все короче и короче, что тоже неизбежно приведет к своеобразному единому Большому взрыву", - поясняет Фрамптон. Однако идея "опустошения" каждой новой вселенной (с подправленным уравнением, описывающим поведение темной энергии), похоже, способна все-таки вывести сторонников "вселенских циклов" из тупика (иными словами, темная энергия способна "обмануть" второй закон термодинамики, и такой там получается perpetuum mobile второго рода).

Пол Стейнхардт (Paul Steinhardt), космолог из Принстонского университета (Princeton University), заинтригован новой теорией и хотел бы наблюдать дальнейшее развитие этой модели. "Любопытно было бы увидеть, как далеко они могут продвинуться, развивая эту идею", - говорит он. В 2002 году Стейнхардт совместно с Нилом Тюроком (Neil Turok) также предлагал свой вариант циклической модели Вселенной с модифицированным поведением темной энергии (работа была опубликована в Science), правда, с другими параметрами: плотность темной энергии у них никогда не становилась равной плотности Вселенной.

Не исключено, что данную теорию можно будет даже как-то реально проверить в самом ближайшем будущем. Например тогда, когда начнет работать спутник "Планк" (Planck), разрабатываемый теперь усилиями специалистов из Европейского космического агентства (European Space Agency - ESA), его запуск запланирован на июль 2008 года. Этот аппарат измерит некоторые параметры, связанные с давлением и плотностью темной энергии, и это позволит выяснить, какая модель более реалистична - новосозданная или же более привычная картина Большого взрыва. На это, по крайней мере, надеется Пол Фрамптон.

Источники:
New universes will be born from ours - New Scientist
No Big Bang? Endless Universe Made Possible by New Model - PhysOrg.com
No Big Bang? Endless Universe Made Possible by New Model - Physics Forums

Ссылки:
Turnaround in Cyclic Cosmology - arXiv.org
Deflation at Turnaround for Oscillatory Cosmology - arXiv.org
История Вселенной радикально пересмотрена - CNews

Максим Борисов, 09.02.2007


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама

Выбор читателей