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

[M_access]

Nakonec to interesnaja tema

Monopol ++

Otvet pozhalujsta na neskolko voprosov

1. Bolshoj Vzriv - eto Gipoteza ili nechto dakazannoje
ja slishal kto to poluchil za eto Nobelevskuju

2. петлевой квантовой гравитации - mozhno v 2 slovax ponjat eto esli net gde mozhno prochitat???

3. chto takoje singuljarnost???

[Monopole]

Originally Posted by M_access

Nakonec to interesnaja tema

Monopol ++

Otvet pozhalujsta na neskolko voprosov

1. Bolshoj Vzriv - eto Gipoteza ili nechto dakazannoje
ja slishal kto to poluchil za eto Nobelevskuju

2. петлевой квантовой гравитации - mozhno v 2 slovax ponjat eto esli net gde mozhno prochitat???

3. chto takoje singuljarnost???

Большой Взрыв можно с большой достоверностью считать доказанным фактом, потому ка кнет ни одного явления, притиворечащего ему и множество различных фактов, которые удается последовательно объяснить только в рамках представления о БВ.
Нобелевскую премию получили за открытие реликтового излучения, которое и стало триумфом для теории БВ. Согдасно теории в первые моменты после БВ Вселенная была наполнена чрезвычайно горячим электромагнитным излучением, то есть газо фотонов очень высокой энегрии, по мере расширения Вселенной энергия этого гааз уменьшалась и вот Гамов, один из авторов идеи о БВ посчитал, каковы должны быть характеристики этого излучения в настоящее время (температура, спектр, распределение в пространстве и т.п.) и когда, спустя какое-то время, в 1965 году двое сотрудников БЕлл-лаба Пензиас и Вилсон случайно обнаружили это излучение во всех деталяк совпадающее в предсказаниями Гамова, стало ясно, что теория Большого Взрыва практически доказана. Пензиас и Вильсон за свое откорытие получили Нобелевскую премию в 1978 году.

[Monopole]

Сингулярностью в математике называют нарушение аналитических свойств функций, когда говорят, что в точке БЗ имеется сингулярность имеют в виду, что если описывать ситуацию существующими физическими теориями, то в точке щарождения Вселенной мы получим какие-то нефизические результаты, что обратиться в ноль, что не должно, а что-то станет бесконечным.

[M_access]

Fakticheski poluchajetsa (ponjatlivimi dlja menja slovami)

chto u kosmosa(vslennoj) est nekaja obshaja temperatura
i ona mogla vozniknut Tolko ot kakovo to Sverx Vzriva??

Da ??

[CyberJoe]

А мне вот нравяться рассуждения Азимова на эту тему
Монополь как относитесь?

[Monopole]

Originally Posted by M_access

Fakticheski poluchajetsa (ponjatlivimi dlja menja slovami)

chto u kosmosa(vslennoj) est nekaja obshaja temperatura
i ona mogla vozniknut Tolko ot kakovo to Sverx Vzriva??

Da ??

Речь идет об излучение, которое пронизывет все пространство. Вот представим себе, что у нас есть очень горячий газ, который находиться внутри воздушного шарика. Если шарик будет раздуваться, то газ будет постепенно остывать, но будет, тем не менее, распределен по всему объему шарика, каким бы большим он не был, равномерно. Абсолютно то же самое, происходило и с нашей Вселенной, сперва в ней был очень и очень горячий фотонный газ, потом Вселенная как шарик раздулась, газ остыл и превратился в то, что мы сейчас называем реликтовым излучением.

[Monopole]

Originally Posted by CyberJoe

А мне вот нравяться рассуждения Азимова на эту тему
Монополь как относитесь?

Какие именно ?

[TigrOm]

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».

А можешь прокомментировать?

[M_access]

a kak oni dakazivajut nalichie etovo <reliktovovo izluchenija>???
kakimi priborami ???

(температура, спектр, распределение в пространстве и т.п.)

pochemu danije otnosjatsa k kakomu to reloktovomu izlucheniju a ne Chemu to eshe. Konkretnee k Sobstvennoj temperature Pribora

K chemu eto ja

Akademik Paris Heruni schitajet chto Net nikakovo reliktovovo izluchenija,
E ne bilo nikokovo Bolshovo Vzriva.on schitajet chto eto polnaja chush.

v dovod privodit pokazanija Bjurakansko radioteleskopa, (sozdannovo im zhe),a imenno to chto teleskop sverx chuvstvitelnij i ne fiksirujet nigde nikokovo Raliktovovo izluchenija !!!

chto Vi dumajte po etomu povodu???


A toto fakt chto Vselennaja rasshirjaetsa eshe ne dakazivajet chto
kagda to on bil ochen malenmkim

vselenaja mozhet bit i pulsirujushej
ne soglasen?

[Monopole]

Originally Posted by TigrOm

А можешь прокомментировать?

К сожалению я с петлевой квантовой гравитацией н езнаком. Могу только рассказать об общем положении вещей с квантованием гравиттации.
Как вы навернео знаете, любая физичесая теория имеет свио ограниченные рамки применения. До начала 20 века физические теории в основном касались тех областей природы, тех масштабом энергий, длин и пр., в при которых наши обычные, практичсеки бытовые представления о причинно следственных связях, движении, взаиможействииЮ, частицах и пр. очень хорошо работают. Это, так называемая классическая физика. Потмо, стало ясно, что классическая физика не в состоянии объяснить многие важные вещи, например, стабильность атома, спектр теплового излучения, некоторые эксперименты по распространению света (природу эфира). Тогда стало ясно, что на очень маленьких масштабах и при очень больших скоростях классическая физика не работает. Очень быстро были построены теории, которые описывали, к примеру физику при очень маленьких масштабах, например, строение атома, но, которые принципиально пеервернули нашипредстваления ол мироустройстве. К примеру в квантовой механике, частица не может обдновременно обладать определенным импульсом и находиться в определенной точке пространства и вообще, выяснилось, что на самом фундаментальном уровне движением управляют некоторые статистические закономрности.
Так вот проблема квантовой гравитации - это проблкма построения теории гравитации, котороая была бы пригодна для описания явлений на квантовых масштабах, при очень больших энергиях. До сих пор такая полностью удовлеворительная теория не создана. Но именно квантовыми эффектами обусловлено поведение Вселенной в первые моменты после Большого Взрыва, так как в тот момент имели место экстремальные энергии и плотности.

[Arth-Gwyr]

chto Vi dumajte po etomu povodu???

Сионистский заговор, не иначе

[Monopole]

Originally Posted by M_access

a kak oni dakazivajut nalichie etovo <reliktovovo izluchenija>???
kakimi priborami ???



pochemu danije otnosjatsa k kakomu to reloktovomu izlucheniju a ne Chemu to eshe. Konkretnee k Sobstvennoj temperature Pribora

K chemu eto ja

Akademik Paris Heruni schitajet chto Net nikakovo reliktovovo izluchenija,
E ne bilo nikokovo Bolshovo Vzriva.on schitajet chto eto polnaja chush.

v dovod privodit pokazanija Bjurakansko radioteleskopa, (sozdannovo im zhe),a imenno to chto teleskop sverx chuvstvitelnij i ne fiksirujet nigde nikokovo Raliktovovo izluchenija !!!

chto Vi dumajte po etomu povodu???


A toto fakt chto Vselennaja rasshirjaetsa eshe ne dakazivajet chto
kagda to on bil ochen malenmkim

vselenaja mozhet bit i pulsirujushej
ne soglasen?

Академика Париса Геруни никто всерьез не вопринимает, посколько он давно неадекватен.
Может он даже и болен психически, поскольку несет откровенный бред.
Повторяю еще раз, реликтовое излучени есть, его уже 40 лет фиксирует во вмем мире и активно изучают, наверняка на этом была защищена не одна сотня диссертаций и присуждена Нобелевская премия.
А природу реликтового излучения, кроме ка кбольшим взрывом, объяснить нельзя.

[M_access]

Академика Париса Геруни никто всерьез не вопринимает, посколько он давно неадекватен.
Может он даже и болен психически, поскольку несет откровенный бред.

Monopol jan,

Esli ti dumajesh chto <Mozhet on dazhe i Psixicheski bolen>, ja rabotal snim i Ja TOCHNO ZNAJU CHTO ON PSIXICHESKI BOLEN. Eto na 100 %.

1. No eto govorit Ne tolko on no i vse evo sotrudniki
2. Sozdanie v Armenii 50 metrovovo Sfericheskovo Radioteleskopa Dostojno Uvazhenija!!! ti tak ne dumajesh
Sejchas evo nikto nevosprinimajet Vserez, no kogda to evo vosprinimali vserez
Min Oboroni SSSR, neznaju kak vi no ja eto videl (radio izmeritelnije pribori , kazhdij Vojennij Istrebitel proxodil Radioizmerenije imenno nad bjurakanskim Radiopoligonnom)
3. Ja rabotal nad projektom "avtomatizacii upravlenija i navedenija RadioOpticheskovo teleskopa", i izuchal specifiku bolshix anten

i Bjurakanskij radioteleskop imejet rjad preimushestv sredi Vsex znakomix Bolshix anten
Aressibo Puerto Riko 300 metr(http://www.astronomija.co.yu/razno/f...02/arecibo.jpg)
Green Banku, West Virginia 43 metr
http://n.ethz.ch/student/calogoja/as...pics/seti1.jpg
http://www.astronomie.de/bibliothek/..._telescope.jpg

Bolshinstvo iz nix Eto parabolicheskije anteni.
v osnovnom nedostatok v tom chto dlja navigacii nuzhno vrashat vsju tarelku
, a eto privodit k deformacii tarelki, i privodit k serjoznim otklanenijam dannix
vtoroj nedostatok parobolicheskix anten to chto oni naxodjatsa V vozduxe i nanix dejstvujet vsja gama prirodnix javlenij (izmenenije temperaturi, vetri i td)

a takix nedostatkov Bjurakanskaja antena ne imejet
po konstrukcii ona sxozha tolko s Arecibskim (300 m) zarita v zemlju (izolirovana ot javlenij do maximuma)
vrashajetsa vtorichnoje zerkalo, namnogo meneje deformirujemaja (vsevo 5 m/D)
Preimushestvo pered Arecibskim javlajetsa Pokritje Sferi, isgotovlena iz specialnix splavov, s maximum otrazhajushej sposobostju
i eshe mexanizm vrashenija vtorovo zerkala (bolee stabilnij)

a u aresibskaja bolshaja chast poverxonosti sostoit ne iz sploshnovo otrazhatela a iz setki, i vtorichnoje zerkalo prosto visit nad antenoj
i ne fiksirovan

A nedostatok Bjurakanskovo radioopticheskovo telekopa
to chto on Postrojen v armenii, Zabroshen, i xozjajin CHeknutij

K chemu eto ja tak

Повторяю еще раз, реликтовое излучени есть, его уже 40 лет фиксирует во вмем мире и активно изучают, наверняка на этом была защищена не одна сотня диссертаций и присуждена Нобелевская премия.
А природу реликтового излучения, кроме ка кбольшим взрывом, объяснить нельзя.

Reliktovoje izluchenije DOLZHNI KAK TO FIKSIROVAT, ili chem to fiksirovat.
Esli oni fiksirujut eto s antenami opisanimi vishe
to rjad uchennix (ne Heruni) rabotajushix s Bjurakanskoj antenoj
zafiksirovali chto net nikakovo Reliktovovo Izluchenija

Prosto <HAJERIN PRIZNAT CHEN GALIS> (mnenije samix zhe uchenix)
nikakaja tema dakazivajushaja otsustvije reliktovovo izluchenija ne budet priznana vo vsem mire, dazhe evo ne podpustjat k proslushivaniju
(po slovama rjada uchenix)

[CyberJoe]

Originally Posted by Monopole

Какие именно ?

Из книжки Сами Боги
касательно перекачки энергии из разных вселенных, где как следствие происходит Большой взрыв и новая вселенная.