Теорію Великого вибуху може поставити під сумнів теорія Великого замерзання

Народження Всесвіту можна змоделювати не як Великий вибух, а радше як замерзання води, вважає група австралійських фізиків-теоретиків із Мельбурнського університету та Королівського Мельбурнського технологічного інституту.

Народження Всесвіту можна змоделювати не як Великий вибух, а радше як замерзання води, вважає група австралійських фізиків-теоретиків із Мельбурнського університету та Королівського Мельбурнського технологічного інституту.

Дослідники проводять аналогію між своїм підходом і відомим предметом дискусії різних шкіл давньогрецької філософії — чи можливе нескінченне подрібнення предметів, чи вони складаються з гранично малих, але далі неподільних частинок, «атомів». Хоча, за їхніми словами, нині наука радше схиляється до другої відповіді (нехай і не в такому простому варіанті, як уявляв автор атомістичної теорії Демокріт), щодо простору-часу все не так просто.

Так зазвичай ілюструють Великий вибух. Проте австралійські фізики сумніваються в реальності цієї події. (Тут і далі ілюстрації Corbis.)

Ще Айнштайн вважав, що простір і час нерозривні, «течуть». Однак прихильники теорії квантових графів ставлять цю думку під сумнів — принаймні на дуже малих масштабах. Класичний приклад графа — карта лондонського метро, а в підручниках фізики чи хімії графами зображують, як атоми з’єднуються хімічними зв’язками в молекулі. Математика, що описує квантові стани об’єму та площі, дає набір правил, які визначають, як лінії можуть з’єднувати вузли і які числа можуть розташовуватися одне відносно одного. У її межах кожен квантовий стан відповідає одному з графів, а кожен граф, що задовольняє правила, співвідноситься з квантовим станом. Отже, графи являють собою зручний стислий запис можливих квантових станів простору. Теорія квантових графів дає змогу подати фізичну реальність у вигляді повної групи багаточасткових графів, які складаються з вершин і зв’язків між ними. (Читачеві «КЛ» ця теорія, можливо, відома з її часткового й дуже популярного викладу в науково-фантастичному романі Ґреґа Іґана «Сходи Шильда».)

«Нова теорія, відома як теорія квантових графів (Quantum Graphity), припускає, що простір може складатися з неподільних «цеглинок», чогось на кшталт крихітних атомів [лише не речовини, а простору-часу]», — пояснюють учені. Проте через малі розміри виявити такі «цеглинки» безпосередньо неможливо.

Виходячи з цього, наявна модель походження Всесвіту (Великий вибух) потребує перегляду. «Найбільша проблема з Великим вибухом полягає в тому, що це власне вибух, — вважає Джеймс Квоч (James Quach), провідний автор дослідження, нещодавно опублікованого в журналі Physical Review D (препринт ви знайдете тут). — У момент вибуху фізика перестає працювати. Ця модель не здатна показати, що саме відбувалося під час Великого вибуху, для цього не можна використати ані математику, ані будь-яку теорію».

За новою теорією, під час охолодження Всесвіту аморфний простір-час набув трьох просторових вимірів (граней кристала) та одного часового.

На думку фізика, у просторово-часовому сенсі жодного вибуху не було, а було «перетворення води на лід», «велике замерзання» Всесвіту. Під «водою» він розуміє початковий аморфний стан простору-часу, у якому не було жорсткої структури та впорядкованих вимірів. У міру охолодження Всесвіту простір-час «кристалізувався» у тривимірний простір та один часовий вимір — те, що ми спостерігаємо сьогодні. А на початку час теоретично міг плинути в будь-якому напрямку, та й простір був неструктурованим.

«Розвиваючи цю теорію, ми очікуємо, що в міру охолодження Всесвіту [у кристалічній структурі простору-часу] мають утворюватися тріщини, подібно до того, як вони формуються в льоді під час замерзання води», — підсумовує вчений.

І цю теорію, хоч як дивно це звучить, можна перевірити експериментально. Світло та інші частинки мають огинати такі дефекти або відбиватися від них, і астрономи можуть виявити такі ефекти, як тріщини у структурі простору-часу. Це означає, що вже найближчим часом питання про «гладкість» чи «дискретність» простору-часу може бути остаточно розв’язане.

Підготовлено за матеріалами Мельбурнського університету.

Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.