|
Вселенная в конце концов распадется на части
|
|
|
|
Если смотреть с нашего "голубого шарика", вращающегося среди сотен миллионов звездных систем Млечного Пути, Вселенная вокруг нас выглядит как одно большое единое целое. Все, что появилось на свет в результате Большого взрыва 14 миллиардов лет назад, немедленно начало расширяться и продолжает расширяться вместе, как будто ткань космоса представляет собой единое огромное целое. Такое представление о единстве могло бы позволить большинству из нас спокойно спать по ночам, но что, если бы Вселенная на самом деле не была единой, а вместо этого существовала бы в виде отдельных областей, которые в конечном итоге отделились бы друг от друга и разорвали все известные нам планеты, луны, звезды и галактики на космические клочки? Это центральная идея теории Большого разрыва: расширение Вселенной ускоряется настолько резко, что в конечном итоге уничтожает всю материю, от галактик до атомов.
|
|
|
|
Однако отложим на секунду подготовку к концу света — то, что что-то может произойти в теории, еще не означает, что это произойдет в реальности. Но исследователи Диего Кастильо и Фернандо Мендес из Университета Сантьяго, Чили, считают такую возможность интригующей. Они хотели посмотреть, что произойдет, если они создадут космологическую модель — математическую структуру, используемую для моделирования поведения Вселенной, — в которой вселенная состоит из двух областей, а затем на эти области воздействует квантовая гравитация. Теории квантовой гравитации пытаются объединить гравитацию, поскольку она действует в больших масштабах, с часто непостижимо малыми масштабами квантовой физики — общеизвестно трудное объединение, поскольку правила, управляющие каждой областью, кажутся принципиально несовместимыми. Кастильо и Мендес взяли за основу свою модель и добавили принцип обобщенной неопределенности (GUP), который развивает основополагающую идею квантовой физики, позволяющую предсказать наименьшую возможную измеримую длину.
|
|
|
|
|
|
|
Чтобы понять принцип GUP, полезно начать с его основы: принципа неопределенности, выдвинутого немецким физиком-теоретиком Вернером Гейзенбергом в конце 1920-х годов. В классической физике все величины могут иметь точные значения одновременно, но квантовая физика оспаривает эту идею. Возьмем положение и импульс — согласно принципу неопределенности, чем точнее определено положение частицы, тем менее точно будет определен ее импульс. Вот почему эти два значения никогда не могут быть заданы одновременно с достаточной точностью. GUP развивает эту идею, применяя ее в максимально возможном масштабе, предполагая, что точно так же, как существует предел точности, с которой мы можем измерить частицу, существует также минимальная длина, ниже которой ничто во Вселенной не может быть измерено осмысленно. Включив GUP в свою двухрегиональную модель, Кастильо и Мендес фактически задались вопросом о том, что происходит, когда к крупномасштабной структуре и судьбе самой Вселенной применяются квантовые ограничения на измерения.
|
|
|
|
То, что Мендес и Кастильо наблюдали в своей математической модели космоса, соответствовало теории Большого разрыва. Идея заключается в том, что если темная энергия со временем станет сильнее, ее гравитация станет настолько подавляющей, что она развяжет эти объекты и разбросает их по всей тьме, по сути, разорвав вселенную на части. Этот сценарий становится еще более катастрофичным, если Вселенная разделена на две области и в ней учитывается GUP. Чтобы такое явление произошло, одна область может даже остаться без космологической постоянной или какого-либо стартового импульса, но обе области должны иметь положительный предел деформации.
|
|
|
|
“Деформация GUP естественным образом вызывает связь между двумя космологическими участками, что напоминает некоммутативные модели”, - говорится в исследовании, недавно опубликованном в журнале Universe. “Деформация становится динамически значимой в более поздние периоды, что приводит к сверхускоренной эволюции, кульминацией которой является поведение типа большого разрыва”.
|
|
|
|
Параметры деформации - это ограничения на то, насколько объект может быть деформирован при определенных условиях. Существует также еще один параметр, необходимый для обеспечения большого разрыва, и это соотношение между величиной параметров деформации и временем, в течение которого Вселенная разрывается на части. Чем больше значения параметра, тем скорее он разрушится, в то время как более низкие значения отсрочат неизбежное и (без сомнения) вызовут коллективный вздох облегчения у тех, кто готовится к концу света во всем мире. Еще одна причина, по которой вам, возможно, пока не нужно заполнять полки бункеров дополнительной зубной пастой и туалетной бумагой, заключается в том, что вселенная может быть уничтожена только при положительных значениях параметров. При отрицательных значениях математическая схема рушится, и две области Вселенной разделяются, что означает, что одна из них в конечном итоге сократится, а другая полностью замерзнет.
|
|
|
|
Хотя их теория кажется достойной отдельного научно-фантастического фильма, Кастильо и Мендес осторожно подчеркивают, что их расчеты отражают только то, что могло бы произойти в космическом вакууме. Если бы это было учтено, присутствие материи могло бы привести к радикальному изменению поведения их модели. Поскольку материя оказывает гравитационное воздействие, ее гравитационное притяжение может либо задержать, либо ускорить разрыв пространства—времени, поэтому они планируют модифицировать гипотезу, включив в нее материю и снова проверив ее в будущем.
|
|
|
|
“Мы [изучили], как это взаимодействие влияет на динамику расширения”, - сказали они. “Результаты показывают, что при положительных значениях параметра деформации взаимодействие вызывает ускорение, которое приводит к большому разрыву сингулярности за конечное время, даже в отсутствие космологической постоянной”.
|
|
|
|
Источник
|
