Защо има нещо, а не нищо

Някои физици вярват, че могат да обясни как се формира нашата вселена. Ако те са прави, че нашите космос може да дойде от нищото.

Хората спорят за това, защо съществува Вселената, в продължение на хиляди години. Почти всеки древна култура, хората излязоха със собствената си теория за сътворението на света - повечето от тях са включени Божествения план - и много философи са писали много за това. Но науката може да ни кажете за създаването на Вселената не е толкова много.

Наскоро, обаче, някои физици и космолози започват да има дискусия за това. Те изтъкват, че сега сме добре знае историята на Вселената и законите на физиката, които обясняват как е подреден. Учените смятат, че тази информация ще ни даде възможност да се разбере и как и защо има място.
Според тях вселената, от Големия взрив и завършва с много звезди на нашите космос, които съществуват и днес, нямаше нищо. Това трябваше да се случи, казват учените, защото "нищо" наистина вътрешно нестабилна.

Тази идея може да изглежда странно или просто страхотна. Но физиците твърдят, че тя произхожда от двете най-мощни и успешните теории на квантовата физика и общата теория на относителността.

И така, как нещата могат да излязат от нищо?

Частиците на празното пространство

Първо, ние трябва да се обърнем към областта на квантовата физика. Това е област на физиката, че изучава много малки частици: атоми, и още по-малки обекти. Квантова физика - една изключително успешна теория, и той се превърна в основа за появата на най-модерните електронни устройства.

Квантова физика ни казва, че празното пространство не съществува. Дори най-съвършен вакуум се запълва с завиване облак от частици и античастици, които се появяват от въздуха и след това в нищо. Тези така наречени "виртуални частици" съществуват за кратко време и затова не можем да ги видим. Въпреки това, ние знаем, че те са там заради ефектите, които причиняват.

За пространството и времето от липсата на пространство и време

Сега нека бързо напред нашето виждане за малки предмети - например атоми - в много големи парчета - като например галактики. Най-добрата ни теория да обясни такова голямо нещо - това е общата теория на относителността, Албърта Eynshteyna най-голямото постижение. Тази теория обяснява как взаимосвързан пространството, времето и гравитацията.

Общата теория на относителността е много различен от квантовата физика, както и досега никой не е успял да ги сложи в един пъзел. Въпреки това, някои теоретици са успели с помощта на внимателно подбрани прилика да се въвеждат тези две теории помежду си в конкретни проблеми. Например, този подход е бил използван от Стивън Хокинг в университета в Кеймбридж, където той описва черните дупки.

Физиците са открили, че когато квантовата теория се прилага към пространството, в малък мащаб, пространството става нестабилна. Пространството и времето, вместо да остане гладка и непрекъснато, като се започне да ври и пяна, като формата на осмотични мехури.

С други думи, на малките мехурчета на времето и пространството могат да се образуват спонтанно. "В квантовия свят, времето и пространството са нестабилни, - казва астрофизик в Lourens Maksvell Краус от Държавния университет на Аризона. - По този начин, можете да създадете виртуално пространство-времето, точно както образуват виртуална частици ".

Освен това, ако могат да се появят тези мехурчета, можете да бъдете сигурни, че те ще възникнат. "В квантовата физика, ако нещо не е забранено, то е трябвало да се случи с определена степен на вероятност", - казва Александър Vilenkin от университета Тъфтс в Масачузетс.

Вселената на пикочния мехур

Така че, не само частици и античастици могат да възникнат от нищо и се превръщат в нищо: мехурчета пространство-времето може да направи същото. Въпреки това, има голяма разлика между безкрайно spatiotemporal мехур и огромна вселена, състояща се от повече от 100 милиарда галактики. Наистина, защо просто се появяват мехурчета не изчезне в миг на око?

И се оказва, че има начин как да се получи на балона, за да оцелее. Това изисква още един трик, наречен космическа инфлация.

Повечето съвременни физици смятат, че началото на Вселената с Големия взрив. Първо, цялата материя и енергия в пространството са компресирани в един невероятно малка точка, която след това започва да се развива бързо. Фактът, че Вселената се разширява, учените са установили в ХХ век. Те видяха, че всички галактики летят един от друг, което означава, че след като те са разположени близо един до друг.

Според инфлационния модел на Вселената веднага след Големия взрив Вселената се разширява много по-бързо, отколкото днес. Този необичаен теория се появява през 1980г. благодарение на Алън Гът от Масачузетския технологичен институт, и беше доразвита от съветския физик Андрей Линде, който сега работи в Станфордския университет.

Идеята на инфлационния модел на Вселената се крие във факта, че веднага след Големия взрив, малък балон на място, за да се разшири с огромна скорост. В изключително кратък период от време, той изтъква, са по-малки от ядрото на атома, постигнато на обема на една песъчинка. Когато в края на краищата, разширяването се забави, което е причинило сила му е трансформирана в материя и енергия, която запълни вселената днес.

Въпреки очевидната си странност, инфлационния модел на вселената и с фактите. В частност, той обяснява защо космическата радиация - космическото микровълново фоново лъчение, останало от Големия взрив - да се разпредели равномерно в небето. Ако Вселената се разширява по-бавно, а след това, най-вероятно, радиацията ще raspredelno-хаотична, отколкото виждаме днес.

Вселената е плоска, и защо този факт е от значение

Инфлацията също да помогне космолозите за определяне на геометрията на нашата Вселена. Оказа се, че е необходимо познаването на геометрията на разбиране за това как космоса може да дойде от нищото.

В общата теория на относителността, Албърта Eynshteyna заяви, че пространство-времето, в което живеем, може да отнеме три различни форми. То може да бъде плосък, както по повърхността на масата. Тя може да бъде извит като площ на сфера, и така че ако започна да се движи от един определен момент, не забравяйте да се върна в него. На последно място, той може да бъде обърнато наопаки като седло. Така че каква форма на пространство-времето, в който живеем?

Това може да се обясни sledyuuschim начин. Може би си спомняте от училище математика уроци, че ъглите на сума, равна на 180 градуса. Това е вярно само ако триъгълник се намира в жилищна площ. Ако се направи триъгълник на повърхността на балон, сборът от трите ъгъла ще бъде повече от 180 градуса. Ако се направи триъгълник на повърхността, като седло, сборът от трите ъгъла е по-малко от 180 градуса.

По този начин, се оказа, че Вселената е плоска необходимост. Това е така, защото само една плоска Вселена може да се формира от нищо.

Всичко, което съществува във Вселената - от звездите и галактиките и завършваща с светлина, която те причиняват, би трябвало да е от нещо, образувана. Ние вече знаем, че има частици на квантово ниво, и така може да се очаква, че Вселената има някои малки неща. Но за формирането на тези звезди и планети огромно количество енергия се изисква.

Но как Вселената взе цялата тази енергия? Звучи, разбира се, това е странно, но енергията не трябва да дойде от някъде. Факт е, че всеки обект в нашата вселена има гравитация и привлича други обекти. И това балансира необходимо за създаването на първия въпрос енергия.

Това е малко като старите люспите. Можете да поставите колкото тежък предмет върху една скала и скалата ще бъде в равновесие, ако на другия край е обект на същата маса. В случай на Вселената, тя се намира в единия край на този въпрос, и "балансира" тежестта му.

Физиците са изчислили, че в апартамента вселена на материята енергия е точно равна на гравитационната енергия, която създава този въпрос. Но тя работи само по отношение на плоска Вселена. Ако Вселената са извити, балансът няма да бъде.

Вселена или мултивселена?

Сега, "подготовка" на Вселената изглежда доста лесно. Квантова физика ни казва, че "нищо" е нестабилен и затова преходът от "нищо" за "нещо", трябва да е почти неизбежна. Освен това, в резултат на инфлацията на малко пространство-време балон може да се образува огромна, гъста вселена. Както пише Краус, "Законите на физиката, както ние ги разбираме днес, предполагат, че нашата вселена е създадена от нищото - не е имало време, няма място, без частици, нищо от това, което знаеше."

Но защо тогава Вселената е създадена само веднъж? Ако един балон балон с размера на нашата вселена, защо не мога да направя други мехурчета?
Linde предлага прост, но кошмарен отговор. Той смята, че Вселената се изправи и да възникне непрекъснато, и този процес ще продължи вечно.
Когато инфлацията на Вселената завършва, според Linde, тя все още продължава да се обграждат мястото, където има инфлация. Това води до още по-големи количества от вселената и се образува около себе си по-голямо пространство, в което инфлацията. След като инфлацията започна и ще продължи за неопределено време. Линда го нарича вечен инфлацията. Нашата Вселена може да бъде само една песъчинка в един безкраен пясъчен плаж.

Други вселени могат да бъдат много различни от нашите. В близкия Вселената може да бъде пет пространствени измерения, а в нашата има само три - дължината, ширината и височината. Гравитационната сила тя може да бъде 10 пъти по-силен и 1000 пъти по-слаб. Или гравитацията не може да бъде най-малко. Материя може да се състои от напълно различни частици.

Превод: Екатерина Shutov