Labai apgailestaudami, mes neturime galimybės atsukti laiko atgal ir pamatyti, kaip Visata vystėsi per pirmąsias savo gyvenimo minutes. Naudodamiesi matematika ir stebėjimo duomenimis, geriausi protai planetoje sukuria drąsiausius modelius. Viena jų - kosminė infliacija.
Infliacijos teorija arba visatos infliacijos modelis sujungia kvantinės ir dalelių fizikos idėjas, kad būtų galima ištirti ankstyvuosius visatos momentus iškart po Didžiojo sprogimo. Anot jos, Visata susiformavo labai nestabilioje būsenoje, kuri išprovokavo greitą jos plėtimąsi jau pirmosiomis akimirkomis. Viena iš šios išsiplėtimo pasekmių yra ta, kad Visata yra daug didesnė, nei tikėtasi iš pradžių, ir ji driekiasi kur kas toliau, nei mūsų teleskopai gali pamatyti. Be to, ši teorija numato kai kurias savybes, kurios nepaaiškintos Didžiojo sprogimo teorijos rėmuose, tokias kaip tolygus energijos pasiskirstymas ir plokščioji erdvės-laiko geometrija.
- „Salik.biz“
Infliacinės visatos teoriją sukūrė fizikas Alanas Gutas 1980 m. Šiandien ji laikoma visuotinai priimtina Didžiojo sprogimo teorijos dalimi, nors pastarosios pagrindinės idėjos buvo iškeltos daug anksčiau, nei buvo suformuluota infliacijos teorija.
Kaip viskas prasidėjo
Didžiojo sprogimo teorija per daugelį metų pasirodė esanti labai sėkminga - ypač turint mintyje tai, kad ji buvo patvirtinta atradus foninę spinduliuotę (mikrobangų fonas). Nepaisant didžiulės šios teorijos sėkmės paaiškinant daugumą visatos aspektų, liko trys problemos:
Panašu, kad „Didžiojo sprogimo“modelis pranašavo kreivą visatą, kurioje energija pasiskirstė netolygiai ir kurioje buvo daug magnetinių monopolių. Tačiau nė vienas iš jų neatitiko duomenų.
Alanas Gutas / Annette Boutellier.
Fizikas Alanas Gutas apie plokščiojo kūno problemą pirmą kartą sužinojo Roberto Dicko paskaitoje Kornelio universitete 1978 m. Vėlesniais metais Gutas šioje situacijoje pritaikė dalelių fizikos sąvokas ir sukūrė ankstyvosios visatos infliacijos modelį.
1980 m. Sausio 23 d. Guth pristatė savo išvadas paskaitoje SLAC nacionalinėje greitintuvo laboratorijoje. Jo revoliucinė mintis buvo ta, kad kvantinės fizikos principai, pradedant nuo pačios dalelių fizikos, galėtų būti pritaikyti ankstyvosiose Didžiojo sprogimo dienomis. Anot jo, Visatoje turėjo būti didelis energijos tankis. Remiantis termodinamika, visatos tankis turėjo sukelti neįtikėtiną greitį.
Tiesą sakant, pagal naująjį tuo metu vykusį modelį, Visata turėjo atsirasti esant „klaidingam vakuumui“ir nesant Higso mechanizmo (kitaip tariant, Higso bozonas neegzistavo). Ji turėjo praeiti hipotermijos procesą ieškodama stabilios mažai energijos vartojančios būsenos („tikrojo vakuumo“, kuriame veikia Higso mechanizmas) - būtent tai ir paskatino greito išsiplėtimo periodą.
Kaip greitai? Anot modelio, visata padvigubėjo kas 10–35 sekundes. Taigi per pirmąsias 10–30 sekundžių po Didžiojo sprogimo jo dydis būtų padvigubėjęs 100 tūkstančių kartų, ir to yra daugiau nei pakankamai, kad būtų galima paaiškinti lygumo problemą. Net jei Visata pačioje pradžioje turėjo tam tikrą kreivumą, toks išsiplėtimo laipsnis lems tai, kad šiandien viskas atrodys plokščia. (Atminkite, kad Žemė yra pakankamai didelė, kad ji mums atrodytų plokščia, nors mes žinome, kad paviršius, ant kurio mes stovime, yra išlenktas, kad sudarytų sferinį objektą.)
Infliacijos metu atsirandantys kvantiniai svyravimai iš tiesų tęsiasi visoje visatoje. Didelio masto pasireiškimas lemia, kad Visata tampa plokščia ir praranda ankstyvą kreivumą / E. Siegel / Už galaktikos.
Be to, energija pasiskirsto taip tolygiai dėl to, kad pačioje pradžioje mes buvome labai maža Visatos dalis, kuri taip greitai išsiplėtė, kad net jei ir būtų padaryta reikšmingų pažeidimų paskirstant energiją, jie mums būtų per toli nuo mūsų. galėjo juos pastebėti ar pajusti. Tai, savo ruožtu, yra homogeniškumo problemos sprendimas.
Teorijos plėtra
Anot paties Alano Guth, šios teorijos problema buvo ta, kad prasidėjus infliacijai ji turės tęstis neribotą laiką. Mokslininkai nematė užuominų apie kokį nors išskirtinį šio proceso „išjungimo“mechanizmą.
Be to, jei kosmosas nuolat plėtėsi tokiu greičiu, tuomet anksčiau Sidney Colemano pareikšta mintis nebūtų buvusi įgyvendinta. Colemanas numatė, kad ankstyvojoje visatoje vykstant fazių perėjimui susiformavo maži burbuliukai, kurie susiliejo vienas su kitu. Esant infliacijai, burbuliukai per greitai pasislinks vienas nuo kito, neturėdami laiko susivienyti.
Sovietų fizikas Andrejus Linde atkreipė dėmesį į šią problemą. Jis jį ištyrė ir nustatė, kad yra dar vienas aiškinimas, pateikiantis šios problemos sprendimą. Tuo pačiu metu - dar 1980 m. - kitoje geležinės uždangos pusėje Andreasas Albrechtas ir Paulius Steinhardtas priėmė panašų sprendimą patys.
Andrejus Linde / LA Cicero.
Esmė ta, kad pirminiame „Guth“modelyje buvo leista atsirasti daugiau nei vienai infliacijos zonai, kuri, savo ruožtu, galėjo susidurti. Šiuo atveju rezultatas buvo netvarkinga erdvė, kurioje radiacija ir materija turi nevienalytį tankį. Tai visiškai neatitiko to, kas buvo pastebėta realybėje. Linde, Albrecht ir Steinhardt pakeitė skaliarinio lauko lygtį - ir visa tai turėjo prasmę. Pagal šį sprendimą mūsų stebima visata atsirado iš vieno vakuuminio burbulo, kuris atsiskyrė nuo kitų kosminių infliacijos regionų. Tai yra beveik neįsivaizduojamas atstumas.
Tokia skirtinga infliacijos teorija
Infliacijos teorija turi keletą pavadinimų. Pavyzdžiui, kosmologinė infliacija, kosminė infliacija, infliacija, sena infliacija (kaip vadinama originalia Alano Guth'io teorijos versija), nauja infliacijos teorija (Linde, Albrechto ir Steinhardto sukurtas modelis).
Taip pat yra dvi artimos teorijos versijos: chaotiška infliacijos teorija ir amžina infliacija. Šiose teorijose infliacijos mechanizmas įvyko ne tik vieną kartą - iškart po Didžiojo sprogimo, bet ir vėl ir vėl pasireiškia skirtinguose kosmoso regionuose. Šie modeliai daro prielaidą, kad sparčiai populiarėja „burbulų visatos“, kurios yra „Multiverse“arba „Multiverse“dalys. Kai kurie fizikai pažymi, kad šie spėjimai egzistuoja visose visatos infliacijos modelio versijose, todėl nelaiko jų skirtingomis teorijomis.
Vladimiras Guillenas