Что было до Большого взрыва и откуда взялось время?

[Monopole]

Что было до Большого взрыва и откуда взялось время?
19.04.06 | Физика, Игорь Иванов | Комментарии (22)

В теории квантовой гравитации привычное нам гладкое и непрерывное пространство на сверхмалых масштабах оказывается структурой с очень сложной геометрией (изображение с сайта www.aei.mpg.de)

Вопросы, вынесенные в заголовок, обычно физиками не обсуждаются, поскольку общепринятой теории, способной на них ответить, пока нет. Однако недавно в рамках петлевой квантовой гравитации всё же удалось проследить эволюцию упрощенной модели Вселенной назад во времени, вплоть до момента Большого взрыва, и даже заглянуть за него. Попутно выяснилось, как именно в этой модели возникает время.

Наблюдения за Вселенной показывают, что и на самых больших масштабах она вовсе не неподвижна, а эволюционирует с течением времени. Если на основе современных теорий проследить эту эволюцию назад во времени, то окажется, что наблюдаемая ныне часть Вселенной была раньше горячее и компактнее, чем сейчас, а начало ей дал Большой взрыв — некий процесс возникновения Вселенной из сингулярности: особой ситуации, для которой современные законы физики неприменимы.

Физиков такое положение вещей не устраивает: им хочется понять и сам процесс Большого взрыва. Именно поэтому сейчас предпринимаются многочисленные попытки построить теорию, которая была бы применима и к этой ситуации. Поскольку в первые мгновения после Большого взрыва самой главной силой была гравитация, считается, что достичь этой цели возможно только в рамках непостроенной пока квантовой теории гравитации.

Одно время физики надеялись, что квантовая гравитация будет описана с помощью теории суперструн, но недавний кризис суперструнных теорий поколебал эту уверенность. В такой ситуации больше внимания стали привлекать иные подходы к описанию квантовогравитационных явлений, и в частности, петлевая квантовая гравитации.

Именно в рамках петлевой квантовой гравитации недавно был получен очень впечатляющий результат. Оказывается, из-за квантовых эффектов начальная сингулярность исчезает. Большой взрыв перестает быть особой точкой, и удается не только проследить его протекание, но и заглянуть в то, что было до Большого взрыва. Краткое описание этих результатов было недавно опубликовано в статье A. Ashtekar, T. Pawlowski, P. Singh, Physical Review Letters, 96, 141301 (12 April 2006), доступной также как gr-qc/0602086, а их подробный вывод изложен в вышедшем на днях препринте этих же авторов gr-qc/0604013.

Петлевая квантовая гравитация принципиально отличается от обычных физических теорий и даже от теории суперструн. Объектами теории суперструн, к примеру, являются разнообразные струны и многомерные мембраны, которые, однако, летают в заранее приготовленном для них пространстве и времени. Вопрос о том, как именно возникло это многомерное пространство-время, в такой теории не решишь.

В петлевой теории гравитации главные объекты — маленькие квантовые ячейки пространства, определенным способом соединенные друг с другом. Законом их соединения и их состоянием управляет некоторое поле, которое в них существует. Величина этого поля является для этих ячеек неким «внутренним временем»: переход от слабого поля к более сильному полю выглядит совершенно так, как если бы было некое «прошлое», которое бы влияло на некое «будущее». Закон этот устроен так, что для достаточно большой вселенной с малой концентрацией энергии (то есть далеко от сингулярности) ячейки как бы «сплавляются» друг с другом, образуя привычное нам «сплошное» пространство-время.

Авторы статьи утверждают, что всего этого уже достаточно, чтобы решить задачу о том, что происходит со вселенной при приближении к сингулярности. Решения полученных ими уравнений показали, что при экстремальном «сжатии» вселенной пространство «рассыпается», квантовая геометрия не позволяет уменьшить его объем до нуля, неизбежно происходит остановка и вновь начинается расширение. Эту последовательность состояний можно отследить как вперед, так и назад во «времени», а значит, в этой теории до Большого взрыва с неизбежностью присутствует «Большой хлопок» — коллапс «предыдущей» вселенной. При этом свойства этой предыдущей вселенной не теряются в процессе коллапса, а однозначно передаются в нашу Вселенную.

Описанные вычисления опираются, правда, на некоторые упрощающие предположения о свойствах универсального поля. По-видимому, общие выводы сохранятся и без таких предположений, но это еще нуждается в проверке. Будет крайне интересно проследить за дальнейшим развитием этих идей.

См. также:
Абэй Аштекар, один из создателей теории петлевой квантовой гравитации, уделяет много времени как популяризации этой конкретной теории, так и квантовой гравитации вообще. На его сайте можно найти список научно-популярных статей и лекций, адресованных широкой аудитории.

Игорь Иванов

[Astro]

Es qez lriv vstahum em

[M_access]

Fiziki V Studiju

Обнаружение странного космологического феномена – «Оси Зла» – стало, наряду с другими открытиями последнего времени, чрезвычайно серьезным испытанием для современной космологии. Уже привычная и устоявшаяся научная картина мира, судя по всему, вот-вот подвергнется коренному пересмотру. НАСА уже выделило средства на пятилетнюю программу детального исследования «Оси Зла».

Результаты исследования фонового микроволнового излучения, являющегося, по текущим представлениям, свидетельством так называемого «Большого Взрыва», положившего начало существованию Вселенной в ее нынешнем виде, выявили, по мнению ряда ученых, новые факты, которые существующая теория не в состоянии объяснить. По их мнению, количество несоответствий теории и фактов становится просто неприемлемым.

Read more http://www.cnews.ru/newtop/index.sht...5/10/24/190446


1 kartinka <Ось Зла": крупномасштабная структура неодноростей поля
2 Карты неоднородностей температуры реликтового микроволнового излучения (спутники НАСА COBE и WMAP)реликтового излучения по данным WMAP>
3 kartinka <Полученные WMAP в К и W диапазонах карты (без учета галактического фона)>
4 kartinka <Спутник WMAP>

Es le Reliktajin dasht@

[Astro]

M_access jan,

Ed inch-vor post es arel hetaqrqir a. Kan nman shat ev shat ashxatutyunner, voronq himnvac en astgagitakan ditumneri baraci meknaban vra. Bajc da der chi nshanakum vor ajd amen@ &isht e. Haskanum es astgagitakan ditumner@ irenc mej parunakum en shat erevujtner voronq baraci meknabanman depqum berum en sxal ezrakacutyunneri.

Mi var orinak berem. Orinak ete du apreir mi jamanakashrjanum erb mardiq @ndhanrapes chimanajin te erkragund@ pttvum e Arevi shurj@, najelov Arevi sharjman@ mardiq kmtacein te ed arevn e pttvum Erkragndi shurj@. Bajc ari u tes bavakanin jamanak ancav vor mardiq haskacan vor hakarakn e, qani vor nranc ditumneri meknabanutyun@ berum er lriv urish ezrakacutjan.

Nujn bann el katarvum e ajs hodvaci heginaki het. Na ajdpes e meknabanum shat ev shat baner aranc i-nkati unenalu vorosh hangamanqner, vornq en:

1) Ajd bolor sputnikner@ mievnujn e pttvum en erkragndi shurj@ ev pttujt@ petq e hashvi arnel nman qartezner karucelis. Erkragndi vra gtnvog nman ditumnerin avelanum e "sxal" kapvac erkragndi pttman ev sharjman het.

2) Bolor ditumner@ irenc mej parunakum en sxalner ev petq e misht anel sxallneri uggum minchev ardjunq@ inch-vor zevov meknabanel.

3) Gojutyun unen Matematikakan sxalner - kam aveli &isht asenq selekcion sxalner, voronc hashvi charnel@ berum e "hajtnaberutyunneri".

Ajs hodvaci hegiunak@ vercrel e "voch maqur" ditumner ev porzel e ajn meknabanel ir zevov. Ete iharke chhashvenq ajn pastn el vor ajs ashxatanq@ kochvum e "gitakan populizm".

Mi ban el avelacnem, ugaki vorpes ugecujc, ajn "gitakan" norutyunner@ voronq tpvum en http://www.cnews.ru/-um chpetq e lurj @nkalvi. Ugaki humorov anradarci ajd amenin

[M_access]

Ed inch-vor post es arel hetaqrqir a.

Arden durs ekav !!!

Astro jan de parza
texadrel em post@ vor meknabanes, aveli parz klini.

Incha nshanakum Adnorodni chi
mi tex Ushexa mi tex qich???
te mi tex ka mi tex chka?
Ajsinqs yst qez Hnaravor che vor Jaragajtum@ Odnorodni chlini?.
u ete odnorodni chi da konkret incha nshanakum??

[Speedy Gonzales]

Владимир, это не ось зла. Это вертикаль власти.

[Ektich]

Originally Posted by Speedy Gonzales

Владимир, это не ось зла. Это вертикаль власти.

А почему она горизонтальная?

to M_access: aj du harcnum es "mi tegh uzhegha mi tegh qich te mi tegh ka mi tegh chka?"... vor qo chapum@ cujc chi talis voch mi ban - da incha nshanakum? vor tegh charagajtum chka? te karogha tegh ka charagajtum, bayts edqan qich vor qo pribor@ chi fiksum?

Astro-i 2)-um grac a "katarel sxalneri ugghum". bayts 100% sxalneri uggum katarelu hamar petka 100% imanal inchn es chapel. isk ete menq der chgientq amen manramasnutjamb inch enq menq chapel?

To Astro - bajts ed gitakan populizm@ tpvel e Phys. Rev. Letters-um. (95 (2005) 071301). Te du cnews-i hodvaci masin es?

Es edqan atrofizika chgitem, bayts indz tvum a et charagajtum@ chi kara Adnarodni linel. urish harc vor PhysRev-i hodvaci nkrar@ irok dzhvar a haskanal...

[Astro]

Originally Posted by Ektich

To Astro - bajts ed gitakan populizm@ tpvel e Phys. Rev. Letters-um. (95 (2005) 071301). Te du cnews-i hodvaci masin es?

Es edqan atrofizika chgitem, bayts indz tvum a et charagajtum@ chi kara Adnarodni linel. urish harc vor PhysRev-i hodvaci nkrar@ irok dzhvar a haskanal...

Isk inchi Nature-um inch a tpvum? Himnakanum gitakan populistakan hodvacner.
Chem asum vor Hodvac@ lurj chi ... ugaki haskanal te iranq inch en uzum asel edqanov anhnar a.

Isk cnenews-i masinq el chxosanq ... mard daverya anel chi karum

[M_access]

to M_access: aj du harcnum es "mi tegh uzhegha mi tegh qich te mi tegh ka mi tegh chka?"... vor qo chapum@ cujc chi talis voch mi ban - da incha nshanakum? vor tegh charagajtum chka? te karogha tegh ka charagajtum, bayts edqan qich vor qo pribor@ chi fiksum?

Topiki skzbum Qnarkvum er Reliktajin dashti Gojutjun@ (Ardjoq ka? te che)

Ete da, YSt Mnopoli Sharika vori mej gaza
u et sahrik@ uruma Gaznel Hovanuma u hasnuma 3 K

Yst <big bang> teorjaji taqutjun@ petqa havasarachap bashxvats lini tiezerqov mek

Isk es depqum miqich anparza te xi et jermastichan@ havasarajap chi bashxvats tiezerqov mek (es im posti imast@ senc em haskacel)

Baci nranic vor, havasarajap chi baxshvats jermastichan@
gojutjun uni voroshaki kanonavorutjun Bashxvatcutjan mej
Da ele hetaqrqir, vor@ eli molorutjan mej e gcum gotnakannerin
(ete inch vor ban sxal em haskanum, xndrum em uxeq)


Mekel mi harc ??

inchu reliktajin dasht@ chi kareli bacatrel
miljardavor astxeri taqacnelu mekel charagjtelu ardjunq ????

[Astro]

Originally Posted by M_access

Arden durs ekav !!!
Incha nshanakum Adnorodni chi
mi tex Ushexa mi tex qich???
te mi tex ka mi tex chka?
Ajsinqs yst qez Hnaravor che vor Jaragajtum@ Odnorodni chlini?.
u ete odnorodni chi da konkret incha nshanakum??

Es menak asum em vor en vor odnorodni chi da der chi nshanakum vor &isht a chapac. Haskanum es vorpeszi &isht sxalneri uggum anel sputnikic stacac &aragajtum@ mard petq a shat ev shat baner hashvi arni. Sputniki ptujt@ ev nman baner ... mek el tesar ed amen-inch@ hashvi arnelus voch-te nman ban kstacvi inch ed hodvacum grac a ajl lriv mi urish.

Heto el nman zevov nerkajacnel te teseq inch patker enq stanum ... ed ugaki anlrjutyun a. Patkerner tarber zeverov karteli e stanal nujn ban@ tarber kordinatakan hamakargerum nerkajacnelis.

[M_access]

to M_access: aj du harcnum es "mi tegh uzhegha mi tegh qich te mi tegh ka mi tegh chka?"... vor qo chapum@ cujc chi talis voch mi ban - da incha nshanakum? vor tegh charagajtum chka? te karogha tegh ka charagajtum, bayts edqan qich vor qo pribor@ chi fiksum?

Astro jan Mekel mi ban

hodvaci karevorutjun u chshmartutjun@ im karciqov kaxvats chi ajn banic te da vordexa Tpvac (kaxvatsa bajc shat qich)

Amen meks el unenq mer xelQ@
es koxmnakic em vor menq inqners analiz anenq

Internet nel mez peshgesh(qo aselov)

[Astro]

Originally Posted by M_access

Astro jan Mekel mi ban

hodvaci karevorutjun u chshmartutjun@ im karciqov kaxvats chi ajn banic te da vordexa Tpvac (kaxvatsa bajc shat qich)

Amen meks el unenq mer xelQ@
es koxmnakic em vor menq inqners analiz anenq

Internet nel mez peshgesh(qo aselov)

Hamazajn em, bolor ver&ujtnerov
Nujn ban el es em asum, minchev angam Nature jurnalum nman baner shat kan

[M_access]

Es menak asum em vor en vor odnorodni chi da der chi nshanakum vor &isht a chapac. Haskanum es vorpeszi &isht sxalneri uggum anel sputnikic stacac &aragajtum@ mard petq a shat ev shat baner hashvi arni. Sputniki ptujt@ ev nman baner ... mek el tesar ed amen-inch@ hashvi arnelus voch-te nman ban kstacvi inch ed hodvacum grac a ajl lriv mi urish.

De Astro jan Reliktajin dasht esorva orov im haskanalov kara chapi mi 10-20 sarg (redioteleskop) U es WMAP-a mejneri amena chshgrita yst dzer tvac Linkeri, baci dranic el zhamanakakica.

Baci dranic Japonjajum ka inch vor Teleskop (inch vor gedni mej porac jrambara, ashxatanqjin princip@ chhaskaca, texjak es dranic?) vor@ fiksuma nmanatp baner (jaragajtman anhamachapatjun)

U hima vor Monopol@ stex liner kaser

M_access, niuzheli NASA-i gitnakanner@ etqan chkan vor Sxalneri uxum anen???

Amen depqum ka najev Ajl bacatritjun vorsh gitnakanneri varvelakerpi mej
Banakana vor Hajtni darnalu hamar karoxa shat podgonkeq anen!!!
da el ka es chem jxtum

[gaglik]

Originally Posted by Ektich

так этот Аштекар оказывается в 1986 году умудрился записать Гамильтониан для релятивистской гравитации ( Phys. Rev. Lett. 57, 2244–2247 (1986), Phys. Rev. D. 36, 1587-1602 (1987))

Есть в форуме кто-нибудь знакомый с этой теорией? Получается что - не надо больше искривлять пространство/мучать метрику? И гравитация перестает быть свойством пространсвта и обратно становится полем?

Writing down a Hamiltonian for GR is not what made his work famous. That could do anyone who was given the GR Lagrangian.

The uniqueness of his work was that he found new variables in which the GR Hamiltonian became equivalent to a non-Abelian gauge theory Hamiltonian! Now the non-Abelian gauge theory is easily quantized, so that would seem to solve all of the problems of the GR quantization.

However the new variables came with a price - you get more degrees of freedom which are not physical and should be fixed. The LQG people struggled with part of that fixing for quite a while and claim to have solved that issue.

A couple of years ago one of the main LQG guys (in fact the guy who actually solved that outstanding problem) tried using LQG methods to quantize the string (of string theory) and got ridiculous results. In fact as somebody else illustrated LQG methods applied to a harmonic oscillator give absurd results (like a continuum spectrum), so I'm very cautious about their claims.

Despite all those problems the picture that LQG people propose is something that I find really pretty (and it's exactly what everyone ultimately expects) - the spacetime is represented by lattice of points connected by lines which evolves in some quantum-mechanical way.

One more pro of LQG that you'll hear a lot - background independence (no background metric is assumed).

[Monopole]

Действительно, новейшие наблюдения свидетельствуют о том, что реликтовое излучение имеет определенную очень слабую анизотропию. Сейчас делаются попытки объяснить ее и в рамках теории инфляции и привлекая "темную энергию", но никому и в голову не приходила отказаться от концепции Большого Взрыва !

[M_access]

Действительно, новейшие наблюдения свидетельствуют о том, что реликтовое излучение имеет определенную очень слабую анизотропию. Сейчас делаются попытки объяснить ее и в рамках теории инфляции и привлекая "темную энергию", но никому и в голову не приходила отказаться от концепции Большого Взрыва !

Dumajesh objasnenije <Slabajoj anizotropii reliktovovo izluchenija> privedet k korennomu peresmotru kartini mira???

ili v statje prosto preuvelichivajut pro <peresmotr kartini mira> ???

A sam ti kak dumajesh
ot chevo voznikajet eta slabaja nizotropija???