Может ли Вселенная возникнуть из... ничего?

Флуктуации вакуума могут послужить причиной образования виртуальных протовселенных, которые при определенных условиях способны перейти из виртуального состояния в реальное.

Физики долгие годы пытаются построить квантовую теорию гравитации - пока, к сожалению, безуспешно. Практически все они согласны, что такая теория должна объединить эйнштейновскую релятивистскую теорию тяготения с квантовой механикой, а это очень и очень непростая задача.

Квантовая механика при всех своих парадоксах все же описывает свойства объектов, существующих в неискривленном ньютоновском пространстве. Будущая теория гравитации должна распространить вероятностные квантовомеханические законы на свойства самого пространства (точнее, пространства-времени), деформированного в соответствии с уравнениями общей теории относительности. Как это сделать с помощью строгих математических выкладок, никто еще толком не знает.

5 фото via

Холодное рождение
Однако пути к подобному объединению можно обдумать на качественном уровне, и здесь появляются весьма интересные перспективы. Одну из них рассмотрел известный космолог, профессор Аризонского университета Лоуренс Краусс в своей недавно изданной книге «A Universe From Nothing» («Вселенная из ничего»). Его гипотеза выглядит фантастической, но отнюдь не противоречит установленным законам физики.

Считается, что наша Вселенная возникла из очень горячего начального состояния с температурой порядка 10^32 кельвинов. Однако возможно представить и холодное рождение вселенных из чистого вакуума — точнее, из его квантовых флуктуаций. Хорошо известно, что такие флуктуации порождают великое множество виртуальных частиц, буквально возникших из небытия и впоследствии бесследно исчезнувших. Согласно Крауссу, вакуумные флуктуации в принципе способны давать начало столь же эфемерным протовселенным, которые при определенных условиях переходят из виртуального состояния в реальное.

Вселенная без энергии
Что для этого нужно? Первое и главное условие — зародыш будущей вселенной должен иметь нулевую полную энергию. В этом случае он не только не обречен на практически мгновенное исчезновение, но, напротив, может просуществовать сколь угодно долго. Это связано с тем, что, согласно квантовой механике, произведение неопределенности величины энергии объекта на неопределенность его времени жизни не должно быть меньше конечной величины — постоянной Планка.

Разделение фундаментальных взаимодействий в нашей ранней Вселенной носило характер фазового перехода. При очень высоких температурах фундаментальные взаимодействия были объединены, но при остывании ниже критической температуры разделения не произошло (это можно сравнить с переохлаждением воды). В этот момент энергия скалярного поля, связанного с объединением, превысила температуру Вселенной, что наделило поле отрицательным давлением и послужило причиной космологической инфляции. - Вселенная стала очень быстро расширяться, и в момент нарушения симметрии (при температуре около 10^28 К) ее размеры увеличились в 10^50 раз. В этот момент исчезло и скалярное поле, связанное с объединением взаимодействий, а его энергия трансформировалась в дальнейшее расширение Вселенной.

Коль скоро энергия объекта строго равна нулю, она известна без всяких неопределенностей, и потому время его жизни может быть бесконечно большим. Именно благодаря этому эффекту два заряженных тела, расположенных на очень больших расстояниях, притягиваются или отталкиваются друг от друга. Они взаимодействуют благодаря обмену виртуальными фотонами, которые, в силу своей нулевой массы, распространяются на любые дистанции. Напротив, калибровочные векторные бозоны, переносящие слабые взаимодействия, в силу большой массы существуют лишь около 10-25 секунды, вследствие чего эти взаимодействия обладают очень малым радиусом.

Что же за вселенная, пусть и эмбриональная, с нулевой энергией? Как объяснил профессор Краусс, в этом нет ничего мистического: «Энергия такой вселенной складывается из положительной энергии частиц и излучений (и, возможно, также скалярных вакуумных полей) и отрицательной потенциальной энергии тяготения. Их сумма может быть равна нулю — математика это допускает. Однако очень важно, что такой энергетический баланс возможен лишь в замкнутых мирах, пространство которых имеет положительную кривизну. Плоские и тем более открытые вселенные таким свойством не обладают».


Фазовый переход происходил в эволюции Вселенной три раза: при температуре 10^28 K (распалось Великое объединение взаимодействий), 10^15 К (распад электрослабого взаимодействия) и 10^12 K (кварки стали объединяться в адроны).

Чудеса инфляции
Что произойдет, если квантовые флуктуации вакуума породят виртуальную вселенную с нулевой энергией, которая в силу квантовых случайностей получила какое-то время для жизни и эволюции? Это зависит от ее состава. Если пространство вселенной заполнено веществом и излучением, она сначала будет расширяться, достигнет максимального размера и схлопнется в гравитационном коллапсе, просуществовав лишь ничтожную долю секунды.

Другое дело, если в пространстве имеются скалярные поля, способные запустить процесс инфляционного расширения. Существуют сценарии, в которых это расширение не только предотвращает гравитационный коллапс «пузырьковой» вселенной, но и превращает ее в почти плоский и безграничный мир. Тем самым неизмеримо вырастает и время ее жизни — практически до бесконечности. Таким образом, крошечная виртуальная вселенная становится вполне реальной — огромной и долгоживущей. Даже если ее возраст конечен, он вполне может намного превысить нынешний возраст нашей Вселенной. Поэтому там могут появиться звезды и звездные скопления, планеты и даже, чем черт не шутит, разумная жизнь. Полноценное мироздание, возникшее буквально из ничего — вот на какие чудеса способна инфляция!

Не дано человеку постичь суть мироздания.
Не хватит мозгов.

А что курим? Или что колем? А может под язык кладём?

Такое ощущение как будто заклинания читал!

Нужно дунуть

Автор, но ты же возник?

квантовые флуктуации вакуума звучит так романтично

Похоже я уже деградирую..Собсна за этим и заходил.Спасибо ТС.

Тут доктор Браун может только помочь.

Дано, когда то и о простом полете в космос мечтать не смели.Но люди не опускали руки и удалось, со временем и этот вопрос решится.

Это сообщение отредактировал Nimrod13 - 31.01.2018 - 22:26

Материя не может возникнуть из ничего. И исчезнуть никуда не может. Даже то вещество из которого состоим мы прошло через недра звезд. И что было с ним до этого наврятли мы узнаем когда нибудь.

наркоманы

не космос а околоземное пространство, а так слишком громко сказано, так и останемся здесь на этой планете.

Это если не вспоминать про квантовую механику...

И теория большого взрыва вопросы вызывает. Хорошо - бабахнул сгусток материи. А суть откуда он сам взялся и в ЧЁМ находился? Вокруг что было?

Эх помню были времена, когда ночью , по тогда еще телеканалу НТВ, тогда еще нормальный Гордон , вел передачу " диалоги". Ивот накуришься хорошечно , включаешь , а там они типо такой темы трут. Мммм , красотень.
Щас НТВ не то , Гордон скатился в хер пойми чего, да и я не дую лет 10 уже, печалька

SpMouse

Сами люди из за радиации нет, а аппараты запустили далеко, например Вояджер.

инфляцию в денежные массы

когда то считали что даже за пределами их поселка жизни нет потом моря, потом континента, теперь вот планеты...

Это сообщение отредактировал Chucke1992 - 31.01.2018 - 22:40

меня вот бесит всегда. когда человек пишет комменты не читая темы, так, чтобы ляпнуть чонить...

С вселенной вроде бы понятно. Лично я считаю' что в начале было СЛОВО. А вот скажите мне, коллеги, если учесть доказанную Перельманом теорию существования 4го измерения, а так же предположить, что там работают совсем иные законы физики, можно ли предположить обитание в том измерении высших существ, управляющих нами как бы извне. Мы не видим их, они двигаются с другой скоростью и воспринимают наш мир как застывшее царство плоских картинок...Может там и законы гравитации не такие жесткие?
И есть ли возможность пообщаться с ними и попросить у них быть к нам толерантнее?...(

Это сообщение отредактировал Кожаныйшприц - 31.01.2018 - 22:45

Тема, определенно,весьма интересная. Но сегодня еще только среда... Неужели нельзя было дождаться вечера пятницы, когда на ЯПе собирается немерено физиков-теоретиков для
всестороннего обсуждения подобных тем?

Отправлено с мобильного клиента YAPik+