Возможно наша Вселенная существовала всегда

Согласно новой модели, которая использует понятия квантовой коррекции в дополнение к общей теории относительности Эйнштейна

Модель также учитывает темную материю и темную энергию, решая сразу множество вопросов.

Общепринятый возраст Вселенной, согласующийся с общей теорией относительности, составляет 13.8 миллиардов лет. Считается, что в самом начале все сущее было сжато в одну бесконечно плотную точку, или сингулярность. Затем начинается расширение, известное под названием Большой Взрыв и с этого момента официально начинается существование Вселенной.

Хотя сингулярность Большого Взрыва неизбежно появляется непосредственно из математики общей теории относительности, некоторые ученые считают это проблематичным, потому что математика может объяснить только то, что случилось сразу после, но не до сингулярности.

"Сингулярность Большого Взрыва это самая серьезная проблема общей теории относительности потому что здесь ломаются законы физики" - рассказывает один из авторов Ахмед Фараг Али из Университета Бенха в Египте. Али и его соавтор из канадского университета Lethbridge Сурия Дас, придумали новую модель, в которой сингулярность Большого Взрыва можно порешать тем, что у Вселенной нет ни конца ни начала.

Пересмотр старых идей

Физики подчеркивают, что их понятия квантовой коррекции неприменимы в попытках устранить сингулярность Большого Взрыва. Их работа основана на идее теоретического физика Девида Бома, который также известен своим вкладом в философию физики. В начале 1950-х исследовал замену классической геодезии (кратчайший путь между двумя точками на искривленной поверхности) квантовыми траекториями. В своей статье исследователи применили эти траектории Бома к уравнению, которое разработал в 1950 году физик из президентского университета Калькутты в Индии Амал Кумар Райчаудхури. Он также был учителем Сурии Даса, когда тот жил и учился в Индии в 90-х.

Используя квантово-скорректированное уравнение Райчаудхури, физики получили квантово-скорректированные уравнения Фридмана, которые описывают расширение и эволюцию вселенной, включая Большой Взрыв в контексте общей теории относительности. Хотя это не настоящая теория квантовой гравитации, модель содержит как элементы квантовой теории, так и элементы общей теории относительности. Али и Дас также ожидают, что их результаты будут верны, даже если (когда) будет сформулирована полная теория квантовой гравитации.

Ни сингулярностей, ни темной материи

В дополнение к тому, что модель не предсказывает сингулярности Большого Взрыва, она также не предлагает и сингулярности "Большого сжатия". В общей теории относительности, одной из возможных участей вселенной является то, что она начнет сжиматься, пока не схлопнется сама в себя, большим хлопком (сжатием) и снова не станет бесконечно плотной точкой.

Физики в своей статье поясняют, что их модель избегает сингулярностей из-за ключевой разницы между классическими геодезическими линиями и траекториями Бома. Классические геодезические траектории в конце концов пересекутся и точки где они сойдутся и будут сингулярностями. А вот траектории Бома никогда не сходятся, поэтому сингулярностей в уравнениях не возникает.

В космологической терминологии, ученые объясняют, что квантовые поправки могут быть описаны, как слагаемое с космологической постоянной (без необходимости "темной энергии"), и "радиационное" слагаемое. Эти слагаемые обеспечивают конечность размеров Вселенной, и, таким образом, дают ей бесконечный возраст. Также они прогнозируют согласованность с текущими наблюдениями космологической постоянной и плотностью Вселенной.

Новая гравитационная частица

В физической терминологии, модель описывает Вселенную, наполненную квантовой жидкостью. Ученые предполагают, что эта жидкость может состоять из гравитонов - гипотетических безмассовых частиц, которые являются проводниками силы гравитации. Считается, что гравитоны, если они существуют, играют ключевую роль в теории квантовой гравитации.

В связанной статье Дас и его напарник из Канадского университета McMaster Райат Бхадури, развили дальше эту модель. Они показали, что гравитоны могут формировать конденсат Бозе-Эйнштейна (Бозе - индийский физик) при температурах, которые всегда присутствовали во вселенной.

Мотивированные тем, что модель потенциально может разрешить проблему сингулярности Большого Взрыва и учесть темную материю и темную энергию, физики планируют дальше строго анализировать свою модель. В новой работе они учтут неоднородные и анизотропные возмущения, хотя они не ожидают, что небольшие возмущения могут серьезно повлиять на результат.

Дас заключает: "Приятно осознавать, что такие прямые коррекции могут потенциально решить так много вопросов одним махом."

Источник