В първата секунда на Вселената след това какво се е случило, популярното списание Механика

Загуба на радиационния фон, което сега виждаме от Земята, идващ от разстояние 46 милиарда светлинни години (според придружаващата мащаба), пътували по-малко от 14 милиарда години. Въпреки това, когато тази светлина започва пътешествието си, възрастта на Вселената е била едва 300,000 години. През това време, светлината може да отидем по целия път, съответно, на 300 000 светлинни години (малки кръгове), както и две точки на илюстрациите просто не можеше да общуват помежду си - те не се пресичат космологичната хоризонта.

Плосък вселена разширява демонстрира решение в рамките на плоска Вселена инфлационна космологията. Тъй като радиусът на сфера избрана част от повърхността си растеж става все по-плоска. По същия начин експоненциалното разширение на пространство-времето на етапа на инфлацията доведе до факта, че нашата Вселена е почти плоска

Модел на космологичната инфлацията, решава много от противоречията на теорията за Големия взрив, твърди, че в един много кратък период от време размерът на балон, от която формира нашата вселена, увеличена 10 * 50 пъти. След това, Вселената продължава да се развива, но много по-бавно

Концептуален пробив стана възможно благодарение на един много красив хипотеза, роден в опит да се намери изход от трите най-големи несъответствия Теория за Големия взрив - проблемът с плоска Вселена, проблема с хоризонт и на проблема с магнитни монополи.

рядък частици

От средата на 1970 г., физиците започнали да работят по теоретичните модели на Великото обединение на три фундаментални взаимодействия - силни, слаби и електромагнитни. Много от тези модели са довели до заключението, че, малко след Големия взрив, трябва да е бил роден в голямо изобилие масивни частици, носещи един единствен магнитен заряд. Когато възрастта на Вселената е достигнал 10 -36 секунди (според някои оценки, дори малко по-рано), силното взаимодействие отделена от електрослабата и придоби независимост. Така във вакуум оформен с точка топологична дефект в маса 15 Октомври -10 16 по-голяма от масата не съществува протон. Когато, от своя страна, разделени в електрослабата взаимодействието е слаб и електромагнитни, и там беше истинска електромагнетизма, тези дефекти са открити магнитни такси и започва нов живот - под формата на магнитни монополи.

Този красив модел на космологията е поставил пред неприятна проблем. "Северна" магнитните монополи анихилират при сблъсък с "юг", но в противен случай частиците са стабилни. Поради огромния по стандартите на нанограма скала маси микрокосмос скоро след раждането, те са били длъжни да се забави до нерелативистката скорости, разпръснати в пространството и запазена до наши дни. Според стандартния модел за Големия взрив, настоящото им плътност трябва да бъде приблизително равна на плътността на протони. Но в този случай, гъстотата на космическа енергия в поне квадрилион пъти по-голяма, отколкото би било истинско.

Всички опити за откриване на монополите все още не успява. Както е показано на търсенето монополи железни руди и морската вода, съотношението на броя им с броя на протоните е по-малко от 10 -30. Всеки от тези частици не съществува в нашата област на пространството, или толкова малко, че устройствата не са в състояние да ги регистрират, въпреки ясното магнитната сигнатура. Това се потвърждава от астрономически наблюдения: съществуването на монополи трябва да се отрази на магнитните полета на нашата галактика, но това не се разкрива.

Разбира се, може да се предположи, че монополите никога не са били. Някои модели на обединението на основните взаимодействия и наистина не се нуждаят от външния им вид. Но проблемите на хоризонта и остават плосък вселена. Случило се така, че в края на 1970 г., космологията е имало сериозни пречки за преодоляване, което е абсолютно необходимо на нови идеи.

отрицателно налягане

И тези идеи са бавни, за да се появи. Главен сред тях е хипотезата, че в космоса в допълнение към веществото и излъчване съществува скаларно поле (или полета), който създава отрицателно налягане. Тази ситуация е парадоксално, но все пак тя се среща в ежедневието. Система с положително налягане, като сгъстен газ губи енергия по време на разширяване и се охлажда. Лента еластична, от друга страна, в състояние на отрицателно налягане, тъй като, за разлика от газ, тя е склонна да не разширява и свива. Ако такава лента бързо се простират, тя се затопля и своите термални енергия се увеличава. Когато разширеното вселена с отрицателно налягане се натрупва енергия, която трябва да откъсне, може да доведе до частици и светлина кванти.

Отрицателно налягане може да има различни стойности. Но има един специален случай, когато тя е равна на плътността на космическа енергия с обратен знак. В този случай, тази плътност остава постоянна по време на пространството за разширение, тъй като подналягането компенсира отглеждане "вакуум" частици и светлина кванти. От Фридман-Льометр уравнения, че вселена, в този случай се разширява експоненциално.

Хипотезата за експоненциалното разширение ви позволява да разреши всички проблеми, три, изброени по-горе. Да приемем, че Вселената се появи от малък "балон" силно изкривено пространство, които са претърпели преработка, сложи отрицателна пространство налягане и по този начин да го принуди да се разширява експоненциално. Естествено, след изчезването на този натиск, Вселената ще се върне към предишната "нормално" разширяването.

Разрешаване на проблеми

Предполагаме, че радиусът на Вселената, преди да влезе експонентата на всички с няколко порядъка по-голяма от дължината на Планк, 10 -35 m. Ако тя расте в експоненциална фаза на, да речем, от 10 до 50 пъти, за да стигнете до края на своите хиляди светлинни години. Каквато и да е разликата между определяне на кривината на пространство от една до началото на разширяването, до края на това се намалява до 10 -100 пъти, което означава, че пространството ще бъде съвършено равни!

По същия начин, решаване на проблема с монополи. Ако топологични дефекти, които стават техни предшественици са възникнали преди или дори по време на експоненциалното разширение, а след това до края, те трябва да се движат далеч един от друг в гигантски разстояния. От тогава Вселената, значително се увеличи, а плътността на монопол е паднал почти до нулата. Изчисленията показват, че дори и пространство, за да изследвате куб с ръб от един милиард светлинни години, а има и с най-висока степен на вероятност, че няма един единствен монопол.

Хипотезата за експоненциалното разширение предполага и лесно да се отърве от проблема с хоризонт. Да предположим, че размера на ембриона "балон", който започна нашата вселена не надвишава по начин, който трябваше да мине светлината след Големия взрив. В този случай може да се установи топлинно равновесие, за да се гарантира равенството на температура в продължение на целия обем, който остава в експоненциална експанзия. Такова обяснение се намира в много учебници космологията, но можете да го направите без него.

От един балон

Но Гут модел все още имаше сериозен недостатък. Това позволи появата на множество инфлационните области претърпи сблъсък с друг. Това е довело до образуването на силно разстроен пространство с нееднородни плътност на материята и излъчване, което е напълно различно от реалното пространство. Скоро, обаче, Андрей Линде, от физика институт на БАН (FIAN), а по-късно от Андреас Албрехт и Павел Steinhardt от университета в Пенсилвания са показали, че ако промените уравнението на полето на скаларна, тогава всичко си идва на мястото. От това следва, сценарий, в който всички от наблюдаемата Вселена произлиза от вакуумна балон, отделена от другите области на инфлация невъобразимо огромните разстояния.

хаотична инфлация

През 1983 г. Андрей Линде е направил още един пробив, разработена теорията на хаоса на инфлацията, която се използва, за да обясни и състава на Вселената, и еднородността на космическия микровълнов фон. По време на инфлацията, която и преди хетерогенност на областта скаларната се разтягат толкова много, че на практика изчезват. Във финалната фаза на инфлацията, това поле започва да се люлее бързо близо до минимума на потенциалната му енергия. Така изобилие родени частици и фотони, които взаимодействат силно с друг и да достигне температура на равновесие. Така че в края на инфлацията имаме плосък гореща Вселена, която след това се разширява вече сценарист Големия взрив. Този механизъм обяснява защо днес сме свидетели на космическата радиация с дребни колебания на температурата, които могат да бъдат приписани на квантовата колебания в първата фаза на Вселената. По този начин, теорията на хаотично надуване оставя проблема хоризонт и без да се предположи, че преди експоненциално разширяване на ембрионалното Вселената е в състояние на термично равновесие.

Според Линда модел вещество и разпространението на радиация в пространството, след като инфлацията просто трябва да бъде почти напълно еднакъв с изключение на следи от първичните квантови флуктуации. Тези колебания довели до локални промени в плътността, които евентуално са довели до Galaxy клъстери и кухини на пространството тях разделителни. Това е много важно, че без инфлация, "разтягане" на колебанията щеше да е твърде слаб и не може да стане ядрата на галактиките. Като цяло, механизмът за инфлацията е изключително мощен и гъвкав космологична творчество - ако не друго, изглежда като универсално Демиург. Така че заглавието на тази статия - в никакъв случай не е преувеличение.

Везните от порядъка на стотни от величина на Вселената (сега стотици Mpc) неговата структура и днес, хомогенни и изотропни. Въпреки това, по скалата на целия космос еднаквост изчезва. Инфлацията спира водна площ и започва друг, и така нататък до безкрайност. Това самовъзпроизвеждаща безкраен процес, който генерира разклоняване много светове - мултивселена. Същите фундаменталните физични закони са там, за да се реализира в най-различни образи - например, вътрешна сила и заряд на електрона в други вселени може да бъде различен от нашия. Тази фантастична картина вече е доста сериозно обсъждане и физика, и космологията.

битка на идеи

Сега, още една стъпка и трябва да се направи, за да се разбере структурата на нашата Вселена. Тези работи се извършват, но има огромни технически трудности, и това, което се случва в резултат на това не е ясно. Аз и моите колеги са последните две години правят семейството на хибридните модели, които се основават на суперструните и свръхгравитацията. Напредъкът е, че ние вече сме в състояние да опише много реални неща. Например, ние сме близо до разбирането защо сега толкова малка вакуум енергийна плътност, който е само на три пъти плътността на частици и радиация. Но ние трябва да продължим. Очакваме с нетърпение резултатите от наблюденията пространство обсерватория Планк, който измерва на спектралните характеристики на космическото микровълново фоново лъчение с много висока резолюция. Възможно е, че устройствата за четене това да се разреши под ножа на цели класове от инфлационните модели и ще даде тласък за развитието на алтернативни теории. "

На наравно с еволюцията

"Инфлационният парадигма вече се осъществява в различни варианти, сред които няма признат лидер, - заяви директорът на Института по космология в университета Тъфтс Александър Vilenkin. - Модели са много, но никой не знае кой е правилният. Следователно, за да се говори за някакъв драматичен напредък, постигнат през последните години, което не желая. Да, и все още има достатъчно трудности. Например, не е ясно как да се сравни вероятностите на събитията прогнозира по един или друг модел. В вечната вселена, всяко събитие трябва да се случи безброй пъти. Така че е необходимо да се сравнят безкрая, а това е много трудно да се изчислят вероятностите. Също така, там е нерешен проблем на началото на инфлацията. Най-вероятно той е незаменим, но тя все още не е ясно как да се доближи до него. И все пак, инфлацията картина на света няма сериозни конкуренти. Бих го сравни с теорията на Дарвин, която първоначално имаше твърде много несъответствия. Въпреки това, тя алтернатива не се е явил, и в края на краищата тя спечели признанието на учените. Струва ми се, че концепцията за космологичната инфлацията ще се справят с всички трудности. "