Теорія всесвіту, що роздмухується
Химия

Теорія всесвіту, що роздмухується


Завантажити реферат: Теорія всесвіту, що роздмухується

Одна з труднощів, яку наштовхується традиційна теорія Великого вибуху, — необхідність пояснити, звідки береться колосальна кількість енергії, яка потрібна для народження частинок. Нещодавно увагу вчених привернула видозмінена теорія Великого вибуху, яка пропонує відповідь на це питання. Вона має назву теорії роздування і була запропонована в 1980 році співробітником Массачусетського технологічного інституту Аланом Гутом. Основна відмінність теорії роздування від традиційної теорії Великого вибуху полягає в описі періоду з 10-35 до 10-32 с. За теорією Гута приблизно через 10-35 с. Всесвіт перетворюється на стан «псевдовакуума», у якому її енергія винятково велика. Через це відбувається надзвичайно швидке розширення, набагато швидше, ніж за теорією Великого вибуху (воно називається роздуванням). Через 10-35 с. після утворення Всесвіт не містив нічого крім чорних міні-дір і «уривків» простору, тому при різкому роздмухуванні утворився на один всесвіт, а безліч, причому деякі, можливо, були вкладені один в одного. Кожна з ділянок піни перетворилася на окремий всесвіт, і ми живемо в одній з них. Звідси випливає, що може бути багато інших всесвітів, недоступних для нашого спостереження.
Хоча в цій теорії вдається обійти ряд труднощів традиційної теорії Великого вибуху, вона і сама не вільна від недоліків. Наприклад, важко пояснити, чому, розпочавшись, роздування врешті-решт припиняється. Від цього недоліку вдалося звільнитися в новому варіанті теорії роздмухування, що з’явився в 1981 році, але теж є свої труднощі.

Сценарій «всесвіту, що роздмухується»

Строго кажучи, є кілька таких сценаріїв. Перші з них з’явилися на початку 80-х років (1980 р. – американський фізик А. Гус; 1981 р. – радянський фізик А. Д. Лінде та трохи пізніше – американські фізики П. Стейнхардт та А. Альбрехт; 1983 р. – новий сценарій, який отримав назву «хаотичного роздування», розробив А. Д. Лінде). Розробкою гіпотези «Всесвіту, що роздмухується» вчені продовжують активно займатися і зараз у нашій країні та за кордоном.
Сценарій «роздмухується всесвіту не скасовує такі найважливіші результати, отримані релятивістською космологією, як фрідмановська теорія розширення Метагалактики, теорія «гарячого Всесвіту» і т.д.Всесвіту, що роздмухується» дозволяють наблизитися до початку розширення і досліджувати процеси, що раніше взагалі не розглядалися, які відбувалися в першу секунду, а точніше, в перші миті історії Метагалактики. Передбачається, що в історії дуже раннього нашого Всесвіту величезну роль грав фізичний вакуум, який, як ми знаємо, має антигравітаційні властивості, тобто здатний замість звичайного гравітаційного тяжіння створювати потужне гравітаційне відштовхування.
Сценарій «Всесвіту, що роздмухується» не скасовує Великий вибух, на початку якого щільність матерії перевищувала 1096 кг/м3, а властивості простору та часу поки що нам невідомі. Через 10-45 з після початку розширення щільність матерії стала 1096 кг/м3 (це майже на вісімдесят порядків більше за щільність атомного ядра і незмірно більше за щільність фізичного вакууму). Доки щільність фізичного вакууму (1077 кг/м3) залишалася набагато менше щільності реальних гарячих частинок і античастинок, антигравітаційні властивості такого «хибного вакууму» не надавали значного впливу характер розширення. Але вже через 10-34 після початку розширення температура була близько 1027 K, а щільність звичайної матерії став такою ж, як і щільність «хибного вакууму». У умовах гравітаційне відштовхування перевищує сили тяжіння. Під дією негативного тиску фізичного вакууму наш Всесвіт почав прискорено розширюватися. За кожні 10-34 з відстань між довільно обраними елементами середовища подвоювалася або стала експотенційно зростати (графік такого процесу експонента – крива показової функції з основою e). Таким чином, фрідманівське розширення, при якому

R

передувала стадія еволюції Всесвіту, при якій

R

де H01 стала Хаббла, яка тоді різко відрізнялася від сучасного значення.
«Роздування» тривало мізерний (за нашими уявленнями) час – близько 10-32 с, але цього вистачило для того, щоб розмір Метагалактики, що народжується, жахливо збільшився: за одними моделями в 1050 разів, а за іншими – в 101 000 000 разів. Без «роздування» розміри збільшилися б лише у 10 разів.
У принципі не виключено, що в історії нашого Всесвіту була не одна, а кілька «інфляційних» стадій, але так чи інакше «роздування» було короткочасним явищем. У міру розширення Всесвіту швидко зменшувалися щільність та температура звичайної речовини. У міру розширення Всесвіту швидко зменшувалися щільність та температура звичайної речовини. Настали переохолодження та фазовий перехід середовища зі стану «неправдивого вакууму» в стан істинного вакууму, щільність якого мало відрізняється від нуля. Цей перехід супроводжується виділенням дуже великої енергії, насамперед скутої у «хибному вакуумі». Енергія, що звільнилася, витрачалася на народження (з фізичного вакууму) безлічі реальних частинок і античастинок. Швидкості руху та енергії новонароджених частинок були дуже великі, а тому Всесвіт знову розігрівся до температури порядку 1027 K, а «інфляційна» стадія еволюції Метагалактики змінилася вже відомою нам стадією «гарячого Всесвіту». Початковий обсяг, з якого почалося «інфляційне» розширення простору, був не менше 10-33 см3. Ось цей обсяг миттєво виріс до обсягу, що багаторазово перевершує нинішні розміри Метагалактики.
Легко переконається, що розміри Метагалактики збільшувалися з надсвітловою швидкістю. Це явище не суперечить спеціальній теорії відносності, яка забороняє поширення сигналів із надсвітловими швидкостями, але не обмежує швидкість зростання розмірів будь-якої системи. Також, вражає той факт, що з нікчемної маси (10-5 г), яка містилася в крихітному обсязі простору до початку «інфляційної» стадії, виникла Метагалактика з масою близько 1050 т. Це сталося в результаті роботи, яка була зроблена гравітаційними силами.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *