Дата: 03.07.2007

Предыстория Большого взрыва открыла космическую забывчивость

Боджовалд считает, что Вселенная развивалась так, как показано на этом графике. Сначала было состояние с малыми флуктуациями (слева). Затем в результате Большого бума (а не Большого взрыва) флуктуации усилились (справа). Соответственно, по условной вертикальной оси здесь отмеряется объём, а по горизонтальной — время (иллюстрация Martin Bojowald, Penn State).

Это весьма необычное открытие удалось сделать физику Мартину Боджовалду (Martin Bojowald) из Института гравитационной физики и геометрии (Institute for Gravitational Physics and Geometry) Пенсильванского университета (Pennsylvania State University). Как сообщил учёный, выяснить, что Вселенная существовала до Большого взрыва, и что тогда происходило, ему удалось с помощью нового математического аппарата, перевернувшего классические представления о ранней космической истории.

Математическая модель, которую Боджовалд создал в ходе работы над своей теорией, по его мысли, проливает свет на такое экзотическое понятие, как квантовое состояние Вселенной, и его изменения со временем. Особенно интересно то, что учёный был вынужден отказаться от категории "Большой взрыв" и заменить его на понятие "Большой бум" (Big Bounce).

По словам физика, идея о том, что Вселенная развивалась после того как случился Большой взрыв, серьёзно препятствует исследованию всего, происходившего в начале космической истории.

Как следует из Общей теории относительности (ОТО), Большой взрыв произошёл в результате резкого расширения Вселенной, пребывавшей так называемом в состоянии космологической сингулярности. Тогда вся материя и энергия локализовались в ничтожно малом объёме пространства, и, согласно этому подходу, именно с момента того взрыва следует начинать отсчёт мирового времени.

Применяя теорию петлевой квантовой гравитации (ПКГ), Боджовалд совместил её представления с ОТО и с квантовой физикой. Такой выбор методологии объясняется тем, что концепция ПКГ была как раз разработана для применения квантовой физики к ранним событиям Вселенной. Однако Мартин Боджовалд утверждает, что разработанный им математический аппарат получился менее сложным, но позволяет получать более точные результаты.

Рассказывая о том, откуда взялось такое высокое "качество" его теории, Мартин говорит, что в предыдущих работах по этой проблематике использовалась система уравнений со свободными параметрами, но было совершенно не понятно, какова их роль. Однако в своих вычислениях учёный смог выяснить их назначение и, решив упомянутые уравнения, легко сделать из них выводы.

Один из них давно известен последователям теории ПКГ. Он заключается в том, что наша Вселенная начала развиваться в процессе "Большого бума". Проще говоря, не было никакого Большого взрыва, а был лишь огромный "бабах", который ознаменовал переход Вселенной из одного состояния в другое. При этом "буме" не было никакого перехода через состояние с нулевым объёмом (следовательно, и бесконечной плотностью) Вселенной, что предполагается в общепринятой "взрывной" теории.

Переводя эту мысль на классические представления, можно сказать, что, выяснив предыдущее состояние Вселенной, можно узнать, что было до Большого взрыва.

А была – как вычислил Боджовалд – другая Вселенная, существовавшая до нашей, но она не была похожа на современную. Как показало исследование пенсильванского физика, никакого "вечного возвращения" не происходит. Это связано с механизмом, которому исследователь дал название "космической забывчивости".

Его действие состоит в том, что при Большом буме из уравнений, описывающих это событие, исчезает как минимум один из вышеупомянутых свободных параметров. Из-за этого точное "копирование" следующих друг за другом Вселенных становится невозможным.

Подробности концепции Мартина Боджовалда изложены в статье в Nature Physics под названием "Что произошло перед Большим взрывом?" (What happened before the Big Bang?).

Однако о том, что ожидает наш мир в будущем, учёный не сказал. А жаль, ведь в космологии существует огромное число концепций "конца света", которые порой весьма противоречивы – такие, как, например, теория Большого Сжатия и даже Большого Разрыва.

---

Оригинал статьи находится на сайте Мембрана