или Что было до Большого взрыва

«По сути, - говорит автор исследования, профессор Мартин Божовальд (Martin Bojowald), - я предлагаю новую математическую модель, которая вводит концепцию квантовых состояний, как существовавших до Большого взрыва и изменявшихся в ходе него – вместо принятой сегодня версии о том, что они появились вместе с нашей Вселенной лишь в процессе этого взрыва».

Божовальд показал, что хотя многие из свойств ранней Вселенной можно просчитать, некоторые из них принципиально не поддаются исследованию из-за «космической забывчивости», т.е. неопределенности квантовых сил, действовавших при Большом взрыве.

Как следует из эйнштейновской Общей Теории Относительности (ОТО), источником Большого взрыва послужило довольно «абсурдное» состояние мироздания – сингулярность, область с нулевым объемом, бесконечно высокой плотностью и энергией. Используя математическую «машину времени», Теорию петлевой квантовой гравитации (ТПКГ), Божовальд с коллегами двинулись еще дальше, в предысторию Большого взрыва.

Известно, что уравнения ОТО не применимы к ранней Вселенной с ее экстремальными энергиями. Однако объединение ее с квантовой механикой – цель множества современных теоретических исследований – расширит области применения обоих подходов. Один из самых перспективных путей сделать это – использовать аппарат ТПКГ.

читать дальшеТеория эта, предложенная Ли Смолином (Lee Smolin) и Эбхеем Аштекаром (Abhay Ashtekar) в 1980-х, – один из способов объединения ОТО с уравнениями квантовой механики. Она предлагает один из подходов к исследованию самого Большого взрыва и свойств той «предыдущей» Вселенной, коллапс которой, по мнению некоторых ученых, привел в конечном итоге к появлению нашего мироздания. До сих пор Большой взрыв был своего рода непреодолимым барьером, заглянуть за который представлялось принципиально невозможным – ведь все появилось в ходе взрыва, и сам вопрос о том, что было «до него», считался в принципе некорректным.

Согласно ТПКГ, ткань пространства-времени дискретна и «соткана» из одномерных квантовых «нитей», и лишь на больших масштабах Вселенная выглядит непрерывной и гладкой. Одно из следствий этого состоит в том, что изначальная сингулярность, из которой в ходе Большого взрыва и дальнейшей эволюции «разворачивались» измерения нашей Вселенной, обладала крайне малыми – но не нулевыми! – размерами, и крайне высокой – но не бесконечной! – энергией. Принимая это положение, сторонники ТПКГ смогли получить непротиворечивые расчетные данные, относящиеся к периоду до Большого взрыва.

В экстремальных (мягко говоря) условиях, при которых появилась Вселенная, одномерные нити «рвались» – этот процесс сторонники теории ПКГ называют «Большим отскоком», чтобы подчеркнуть, что он представлял собой скорее быстрое расширение прежде сжатой Вселенной, нежели появление новой из «ничего», из сингулярности.

Для того, чтобы получить данные о Вселенной, которая была до нашей, Божовальду пришлось разработать собственный подход к ТПКГ. Ему удалось сделать ряд успешных аппроксимаций и переформулировать некоторые квантово-гравитационные математические модели, максимально упростив уравнения ТПКГ, чтобы получить их аналитические решения. Полученные им уравнения требуют знания ряда параметров о текущем состоянии нашей собственной Вселенной, чтобы исходя из них отправиться в математическое путешествие назад во времени.

В них также входят комплементарные параметры, которые характеризуют квантовую неопределенность в рамках всей Вселенной до и после «Большого хлопка». Появление их неизбежно при расчетах квантовых состояний. Как в квантовой физике постулируется невозможность одновременного получения точных данных о положении и импульсе частицы, так и в модели Божовальда такой «неопределенной парой» являются объемы Вселенной до и после «Большого отскока».

Кроме того, показано, что по крайней мере один из расчетных параметров предыдущей Вселенной не пережил «Большого отскока», т.е. информация о нем принципиально отсутствует в нашей Вселенной. Эта «космическая забывчивость», по мнению Божовальда, приводит к тому, что в ходе бесконечных циклов расширения, сжатия, хлопка и нового расширения следующих одна за другой Вселенных образуются мироздания не идентичные, а отличающиеся друг от друга.

Статья на Популярной Механике