Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 19.08.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Эволюция вселенной: разогреть и перемешать

Эволюция вселенной: разогреть и перемешать
shortstoryf

Исследователи из Венского Технологического университета предложили удивительно простой «рецепт» образования вселенной: вещество достаточно сильно разогреть и раскрутить, все остальное произойдет само собой. Получается, когда пространство-время нагрето, расширяющаяся вселенная может возникнуть и без Большого Взрыва. Как раз этот переход и был математически описан, а основная идея, подтолкнувшая ученых на этот шаг — связь между квантовой теорией поля и теорией относительности Эйнштейна.

Квантовая теория поля изучает поведение квантовых систем с бесконечно большим числом степеней свободы. Именно на этой теории основана вся физика высоких энергий, физика элементарных частиц и конденсированного состояния. Стоит добавить, что квантовая теория поля на данный момент является единственной экспериментально подтвержденной теорией, способной объяснить поведение частиц при высоких энергиях.

Всем известно о переходе воды между твердым, жидким и газообразным состояниями. Но точно так же ведет себя структура пространства-времени, которая может перейти из одной фазы в другую. Об этом говорили еще в 1983 году Стивен Хокинг и Дон Пейдж. Они вычислили что пустое пространство может превратиться в черную дыру при определенной температуре.

Так может ли похожий процесс создать целую расширяющуюся вселенную, такую как наша? Как раз этот вопрос и проработали ученые из Вены, совместно с коллегами из США и Великобритании. Их вычисления показывают, что, действительно, есть критическая температура, при которой пустое плоское пространство-время превращается в расширяющуюся вселенную с массой. В результате этого процесса пустое пространство-время начинает кипеть, в нем начинают формироваться маленькие пузыри, единственный из которых в конечном итоге занимает все пространство-время, формируя вселенную.

Но одного этого не достаточно. Вселенная должна вращаться с определенной скоростью, но неизвестно с какой, необходимое вращение может быть произвольно малым. Не смотря на то, что весь процесс рассматривался с помощью двух пространственных измерений, это не отрицает возникновение вселенной в трехмерном пространстве-времени.

Что удивительно, согласно исследованиям, наша вселенная не следовала этому пути. Но эта модель и не предназначена заменить теорию Большой Взрыва. Современное представление о вселенной вполне согласуется с экспериментами и наблюдениями, исследователи просто пытаются понять, возможны ли такие фазовые переходы в пространстве-времени и как может быть описана его математическая структура.

Исследование ОТО

Исследование общей теории относительности с помощью аппарата Cassini: радиосигнал, посылаемый им в строну Земли (зеленая кривая), замедляется из-за искажения пространства-времени под действием гравитационного поля Солнца (синие окружности). Источник: NASA/JPL-Caltech

Разрабатываемая теория является логическим продолжением так называемого AdS/CFT-соответствия, которое было выдвинуто в 1997 году Хуаном Малдасеной. AdS означает anti de Sitter space — пространство анти-де-Ситтера, CFT — conformal field theory — конформная теория поля. С тех пор это соответствие сильно повлияло на фундаментальные исследования в физике, оно описывает специфическую связь между теорией притяжения и квантовой теорией поля — двумя областями, которые, на первый взгляд, не имеют ничего общего. Но при определенных граничных условиях, согласно AdS/CFT-соответствию, описания из квантовой теории поля могут быть переведены на описания теории гравитации и наоборот.

При таком соответствии квантовая теория поля всегда ограничивается количеством степеней свободы, на одно меньшим, чем количество степеней свободы в теории гравитации. Это называется «голографическим принципом», который говорит, что так же как и двумерная голограмма может описать трехмерный объект, квантовая теория поля с двумя пространственными измерениями может описать физическую ситуацию в трехмерном пространстве.

Для того, чтобы принцип соответствия выполнялся для плоских моделей пространства-времени, вычисления должны проводится в пространстве анти-де-Ситтера, которое значительно отличается от той плоской геометрии к которой мы привыкли. Но до того, как пришли к этому решению, бытовало мнение, что голографический принцип должен был существовать и для плоских моделей пространства-времени. Но в течение долгого времени доказательство этому не было найдено.

Но в прошлом году исследователям удалось установить такую модель двумерного пространства-времени. Это привело к полученному выше выводу об известных фазовых переходах в квантовой теории поля. Но по причине симметрии это означает, что гравитационные теории так же должны учитывать фазовые переходы. Поначалу этот вывод очень озадачил исследователей, поскольку это означало бы что возможен фазовый переход между пустым пространством-временем и расширяющейся вселенной. Но дальнейшие математические вычисления показали возможность возникновения этого события.

По информации Венского Технического университета.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google