Новый взгляд на космологию

Мы уже кое-что знаем о наблюдаемой вселенной и ее нынешнем экспоненциальном расширении. Этот вид бесконечного расширения соответствует доработанной версии общей теории относительности Эйнштейна, которую он представил в 1917 году, и, чтобы соответствовать этой теории, вселенная должна будет бесконечно экспоненциально расширяться в отдаленное будущее (рис. 1). Вам придется привыкнуть к мысли, что мне нравится иллюстрировать свои слова на графиках пространства-времени. Вот изображение вселенной на графике пространстве-времени. Время изображено движущимся вверх. Мы можем рассматривать пространство в любой момент времени как горизонтальное сечение. Конечно, я не могу изобразить на картинке все три пространственных измерения. Нам придется привыкнуть к кривой сечения на картинке пространства-времени, где горизонтальная плоскость обозначает трехмерное пространство в конкретный момент времени.

 

 

Вас может заинтересовать, зачем все эти рюшечки сзади. Я нарисовал их, чтобы остаться нейтральным в вопросе о том, открыта вселенная пространственно или закрыта, для моего доклада сейчас это неважно. По мере того, как мы поднимаем горизонтальную плоскость вверх по картинке, сечения пространства-времени показывают пространство в текущий момент времени. Вы видите, как вселенная расширяется и расширяется, и это последующее ускоренное расширение вверху – вывод, сделанный из наблюдений Брайана Шмидта за сверхновыми и из наблюдений другой группы во главе с Солом Перлмуттером. Меня это вполне устраивает, потому что это ускоренное расширение – прямое предсказание общей теории относительности Эйнштейна, которая содержит то, что называется космологической постоянной, величиной, обычно обозначаемой заглавной греческой буквой лямбда: Λ.
 

Эйнштейн ввел слагаемое Λ в 1917 году, но сделал это по причине, оказавшейся ошибочной (Эйнштейн в то время хотел получить решение в форме статической вселенной). Но он предложил идею Λ, и она описывает то, что космологи теперь называют «темной энергией» (на мой взгляд, это очень неудачный термин). Космологическая постоянная Эйнштейна обладает свойством экспоненциально расширять вселенную на поздних этапах ее эволюции, что соответствует тому типу экспоненциального расширения, который сейчас наблюдается.

 

Должен сказать, что есть один период в истории вселенной, на отсутствие которого на моем рисунке могут пожаловаться специалисты. Эта космическая инфляция, которая предположительно имела место на самых, самых начальных и очень кратких этапах существования вселенной и продолжалась до смешного короткую долю секунды. Причина, по которой я не показал ее на картинке, – на самом деле две причины, вторая в том, что я в нее не верю (как я поясню вскоре) – в том, что потребуется очень мощное увеличительное стекло, чтобы увидеть ее, поскольку весь этот процесс будет скрыт внутри маленькой черной точки, которой я обозначил Большой взрыв. Здесь мы видим экспоненциальное расширение, которое предположительно случилось в очень короткий отрезок времени существования вселенной – на так называемой инфляционной стадии, длившейся первую сто миллионную миллионную миллионную миллионную миллионную долю секунды (т. е. 10^32 секунды) существования вселенной. Я должен обратить ваше внимание, что это был бы очень важный момент экспоненциального расширения в начальный период истории вселенной, и по своей форме он напоминал бы экспоненциальное расширение, которое мы наблюдаем сейчас, как показано на рисунке 1.
 

Я уже сказал, что не увлечен этой идеей и не верю в нее. Вы можете спросить, почему традиционные космологи рассматривают инфляционную фазу как важнейшую часть современной космологии. Есть несколько причин, некоторые значимые, некоторые, по моему мнению, не очень. Большинство причин, изначально выдвигавшихся, я оценивал как не очень значимые, и исходная идея об инфляции меня не обрадовала, когда я впервые услышал о ней. Я вскоре кое-что скажу об этом. Но у инфляции есть несколько важных свойств, из-за которых она нужна. Если вы не признаете инфляцию, вам придется придумать что-то другое, что могло бы сыграть роль инфляции в отношении этих полезных свойств. Так что я намерен заявить, что своего рода инфляция была, но она была не сразу после Большого взрыва, а до него.
 

Вам это может показаться безумным, но общая идея этого типа для меня не была новой, она выдвигалась несколькими годами ранее хорошо известным и очень заслуженным итальянским физиком по имени Габриэле Венециано. Его модель отличалась от моей, но у него была идея, что что-то происходило и до Большого взрыва и что на этой предыдущей стадии было нечто, выглядящее как инфляция с точки зрения людей, живущих после Большого взрыва. Поэтому когда мы рассматриваем эту очень раннюю вселенную, нам кажется, что мы видим эту вещь, обычно объясняемую экспоненциальным расширением, по нашим предположениям втиснутую в крошечный отрезок времени сразу после Большого взрыва, но может быть, вместо этого нечто случилось до Большого взрыва. Это возмутительное предположение, поскольку считается, что Большой взрыв представляет самое начало вселенной, и я к нему вернусь. Это будет важнейшая часть моего доклада.
 

Большая часть того, что я собираюсь сказать, будет вполне традиционна с точки зрения современной космологии, но предположение, что нечто происходило до Большого взрыва, отнюдь не традиционно. Я все равно опишу его и в конце постараюсь указать несколько впечатляющих причин отнестись к этому предположению серьезно, с учетом нескольких потрясающих наблюдательных фактов. Для начала я хочу рассказать вам о двух математических трюках, которые полезны для понимания геометрии нашей вселенной. Эти два трюка в некотором смысле являются двумя противоположными аспектами одной идеи. Один из них имеет отношение к тому, как можно объяснить что-либо происходившее до Большого взрыва. Другой может помочь понять, как нечто может существовать за пределами вечности!
 

Позвольте мне начать с вечности, поскольку (что может показаться удивительным) это немного проще, а там посмотрим. Это трюк, который использовали многие геометры, и даже известный голландский художник М. С. Эшер. На рисунке 2 приведен один из его весьма элегантных принтов: «Предел круга I». На нем изображен способ представления определенного вида геометрии, известного как гиперболическая плоскость. Рисунок показывает так называемое конформное представление этой геометрии. Что здесь означает «конформное»? Это означает, что геометрия деформирована только таким образом, что в пределе уменьшающихся фигур нет искажений, только изменение общих размеров или вращение. Если говорить более точно, углы сопряжения кривых представлены правильно, хотя размеры самих фигур могут быть существенно увеличены или уменьшены. У больших фигур могут быть некоторые деформации, и линии могут быть не очень прямыми.

 

В данной геометрии (так называемой «конформной картине Бельтрами»), как это проиллюстрировано Эшером, все белые рыбы считают себя идентичными друг другу, и то же с черными рыбами, хотя рыбы, изображенные ближе к краям, намного меньше тех, что в центре. У всех рыб круглые глаза, и эта округлость сохраняется вплоть до краев, как свойство этой конформной геометрии. Граничный круг представляет собой бесконечность для всех рыб этого геометрического мира.
 

Такое «сдавливание» к бесконечности для получения конечной границы – один из аспектов конформной геометрии. И теперь я сделаю то же самое для вселенной. Мы будем рассматривать пространственно-временную геометрию вселенной тем же конформным образом, используя тот же трюк, что Эшер. Это показано в верхней части рисунка 3. У нас есть три измерения пространства и одно измерение времени (хотя, как и прежде, вы видите только одно измерение пространства на картинке, а остальное воображаете). Этот трюк позволяет нам сдавить удаленную временну́ю бесконечность всего экспоненциального расширения вниз, конформно, к конечной границе, как показано в верхней части рисунка 3.

 

 

Теперь я сделаю противоположную вещь с другим концом нашей картины вселенной. То есть, я раздвину Большой взрыв и тоже сделаю его областью с конечной границей. Это показано в нижней части рисунка 6.
 

Одна из причин, по которым я хочу сделать так – и здесь я не собираюсь вдаваться в подробности, – состоит в том, что я хочу включить одну из самых важных вещей в физике, которая перевешивает любую конкретную динамическую теорию, которую вы рассматриваете. Это Второй закон термодинамики. Этот закон (Второй закон для краткости), грубо говоря, гласит, что с течением времени вещи становятся все более хаотичными. Используя более технический язык, мы скажем, что энтропия увеличивается со временем, где слово «энтропия» – несколько более точный физический термин, для того, что я называл хаосом. Так что Второй закон утверждает, что энтропия увеличивается со временем (или по крайне мере сохраняется) за исключением возможных случайных флуктуаций.
 

Второй закон можно выразить и по-другому, сказав, что энтропии становится меньше и меньше по мере продвижения в прошлое. Таким образом, чем ближе мы подходим к Большому взрыву, тем меньше должна быть общая энтропия. Однако здесь появляется некий парадокс, по причине имевшего место в отдаленном прошлом чрезвычайно горячего состояния вселенной, которое мы определяем как Большой взрыв, чудовищно горячего состояния, выглядящего как тепловое, где слово «тепловой» обычно определяет максимальную энтропию! В самом деле, свидетельства, которые мы получаем, измеряя так называемый Космический микроволновый фон или CMB (электромагнитное излучение, приходящее к нам из космоса со всех направлений), по всей видимости, подтверждают это. Два наиболее явных и поразительных факта о CMB состоят, во-первых, в однородности во всех направлениях, которую он выявляет в структуре очень ранней вселенной, и во-вторых, в тепловой природе ее спектра (планковский спектр излучения). Оба они характерны для состояния максимальной энтропии! Это выглядит как выраженный парадокс, который мы обнаруживаем в этой очень ранней вселенной, состояние максимальной энтропии в этих двух аспектах, а именно однородности и планковском спектре. Не чрезвычайный ли это парадокс? Мы ведь должны были обнаружить состояние с очень небольшой энтропией, чтобы Второй закон оказывался верен и для самого начала существования вселенной.
 

Этот очевидный парадокс разрешается тем соображением, что наши предыдущие рассуждения включали только вещество и излучение в ранней вселенной, а роль гравитации не упоминалась. В отличие от случая вещества и излучения, где однородность означает высокую энтропию, в случае гравитации все наоборот. Если вы рассматриваете гравитацию, ситуации с низкой энтропией – то есть «высокоорганизованные» ситуации – это те, в которых геометрия очень, очень однородна.
 

По мере того как это однородно распределенное вещество начинает слипаться под воздействием гравитации, энтропия в гравитационном поле увеличивается. Слипшиеся области разогреваются и становятся звездами, а однородные области остаются холодными. Это проявление Второго закона термодинамики: резервуар с низкой (благодаря изначальной однородности) энтропией в гравитации в ходе гравитационного слипания переносится к объектам из концентрированного вещества, таким как звезды, вместе с более холодным межзвездным газом, где мы теперь видим дисбаланс температуры и плотности, который указывает на низкую энтропию в веществе. И от этого дисбаланса температуры зависит жизнь на Земле. Мы получаем энергию от Солнца в форме с низкой энтропией (относительно немного фотонов высокой энергии, где фотоны – квантованные элементы света), а ночью энергия возвращается в темное небо в форме с высокой энтропией (много-много фотонов низкой энергии). Таким образом растения с помощью фотосинтеза наращивают свою массу организованным низкоэнтропийным способом и поддерживают жизнь на этой планете. Все это происходит благодаря низкой энтропии в гравитационном поле, которое выражается в очень однородном начальном состоянии.
 

Одним из первых аргументов, выдвинутых в поддержку необходимости космической инфляции, было то, что раннее разглаженное состояние вселенной может быть объяснено, только если на очень ранней стадии ее существования произошло экспоненциальное расширение, которое разгладило бы любую неровность, которая могла бы возникнуть в самом начале. Этот аргумент и сейчас обычно приводят как причину для постулирования очень ранней инфляционной фазы. Однако именно этот аргумент в пользу космической инфляции, очевидно, неверен, поскольку требует от нее конфликтовать со Вторым законом термодинамики, волшебным образом уменьшая вклад гравитации в энтропию в ходе инфляционного расширения.
 

Этот контраргумент можно сделать более выразительным, если рассмотреть коллапсирующую модель вселенной – как нашу на рисунке 1, но с обратным направлением времени. С появлением небольших возмущений, развивающихся согласно Второму закону, этот коллапс ведет к огромной конгломерации сингулярных черных дыр, формирующихся на его финальных стадиях, и завершается невероятно сложной пространственно-временной сингулярностью, как показано на рисунке 4.

 

 

На самом деле мы можем оценить, насколько более «вероятной» будет сингулярность на рисунке 4 по сравнению с рисунком 1, используя знаменитую формулу, называемую формулой Бекенштейна – Хокинга для энтропии черной дыры. Насколько более вероятным это будет? Ответ – примерно десять в степени 10^124 к 1, это 1000…00 к одному, где нулей – 10^124 штук. Это очень большое число! И это дает нам некоторое представление о том, насколько маловероятно, чтобы в конкретном случае произошел такой «Большой взрыв», как в нашей вселенной, или нечто подобное ему. Инфляция совершенно не уменьшает эту невероятность. Должно было быть что-то еще, что дало нам такой необычайно специфический начальный Большой взрыв.

Как нам определить этот особенный характер нашего Большого взрыва в элегантных геометрических терминах? Мой коллега по Оксфорду Пол Тод нашел очень элегантный способ выразить это математически – значительно улучшив способ, который предлагал я, – а именно, растянуть Большой взрыв наружу конформным образом, используя трюк, в основе своей противоположный тому, что мы использовали для бесконечности. То есть, модели вселенной, в которых гравитационная энтропия находится на своем минимуме, – это те, для которых Большой взрыв может быть конформно растянут до получения хорошей гладкой начальной поверхности. На рисунке 3 показаны оба эти конформных трюка; на нем видно, что не только будущая бесконечность сжата на гладкой конформной границе будущего, но и Большой взрыв растянут до хорошей гладкой конформной границы.
 

В этом нет ничего особенно необычного – просто пара милых математических трюков, призванных помочь нам размышлять об общей пространственно-временной геометрии вселенной. А теперь я сделаю кое-что очень необычное. Основная мысль здесь в том, что растянутый Большой взрыв и сжатая бесконечность – не просто конечные области. Растянутый Большой взрыв рассматривается как продолжение сжатой бесконечности предыдущего эона, и наша сжатая бесконечность продолжится Большим взрывом следующего эона. Я использую термин «эон» для описания фазы существования вселенной, начинающейся с Большого взрыва и становящейся бесконечным экспоненциальным расширением. Конформная бесконечность каждого эона меняет масштаб, становясь Большим взрывом следующего эона. Где-то в бесконечной череде эонов находится и наш эон, как это показано на рисунке 5. Получается бесконечная последовательность эонов до нашего и бесконечная последовательность эонов после нас. Это модель, которую я называю конформной циклической космологией, или КЦК.

 

 

 

Это, конечно, странная идея, безумная идея, если хотите, но она объясняет многие вещи, которые не объясняют другие космологические схемы. В первую очередь, она дает нам Второй закон термодинамики в новой форме – с гравитационными степенями свободы, полностью подавленными во время Большого взрыва. Если вы не полностью понимаете КЦК или не верите в него вовсе, то вы нисколько не уникальны. В той же лодке еще множество народу, но я пытаюсь убедить их, что в этой идее есть нечто, заслуживающее серьезного отношения. Вы вполне можете придерживаться точки зрения, что это просто геометрический курьез. Если вы занимаетесь этой забавной конформной растянуто-сжатой геометрией, то вы можете нарисовать эту милую картинку, но физика ли это? Представимо ли, что реальный мир ведет себя таким странным образом?
 

Ключевой вопрос здесь в том, как измерять пространственно-временную геометрию вселенной? Мы часто видим, что в популярном изложении люди описывают измерения в этом виде геометрии в терминах повсеместно прикладываемых маленьких линеек. Но линейки не очень годятся для точных измерений расстояний по современным стандартам высокой точности. В Париже хранится метровая линейка, которая была стандартом для определения метра. Сейчас это уже не годится. Расстояния куда лучше определяются временем, и мы используем скорость света для перехода от времени к расстоянию. Определение метра теперь некая часть световой секунды, то есть, расстояния, которое свет проходит за секунду. Атомные и ядерные часы необыкновенно точны, поэтому линеек больше не нужно, мы просто используем часы. Если вы знаете, как измерять время, вы можете измерять расстояния.

Дело в том, что эти часы очень, очень точны по очень хорошей причине. Каковы два самых знаменитых уравнения в физике ХХ века? Одно из них – уравнение Эйнштейна, E = mc2, второе – уравнение Макса Планка E = hν (или hf, называйте, как хотите). Е здесь энергия, а ν (это греческая буква «ню») – частота (возможно, чаще обозначаемая f в современных текстах). Планковское E = hν говорит нам, что энергия и частота, по сути, одно и то же! Тогда, с учетом уравнения Эйнштейна, мы можем сложить два и два и понять, что масса и частота – одно и то же. Так что если вы берете стабильную частицу, с хорошо определенной массой, – это маленькие часы. Все стабильные частицы – это очень, очень точные часы, и, как говорят эти знаменитые формулы, частота этих часов, частота их «тиканья» точно пропорциональна их массе. Поэтому у нас есть очень хорошее определение геометрии пространства-времени на основе этих чудесно точных часов, встроенных в природу. Замечательная точность атомных и ядерных часов в конечном итоге зависит от этого самого фундаментального их свойства. Однако можно сформулировать и обратное всему этому утверждение. Оно состоит в том, что если бы мы не имели вокруг частиц с точно определенной массой, тогда метрическая структура пространства-времени была бы не столь определенна. Есть два этапа в истории нашей вселенной – или, скорее, в истории нашего эона – когда это может иметь значение. Один из них – в очень отдаленном будущем, когда среди обитателей вселенной будут доминировать фотоны (частицы света), полностью лишенные массы, согласно современной теории и наблюдениям. Другой – в начале эона, а именно при Большом взрыве. Сразу после этого момента все частицы будут настолько энергично двигаться, что энергия, содержащаяся в массе частиц (Эйнштейновская E = mc2), будет совершенно не важна, то есть все частицы будут вести себя как фотоны, не имеющие эффективной массы.
 

Это говорит о том, что и с физической точки зрения, а не только с математической, идентификация бесконечно отдаленного будущего каждого эона с началом следующего эона имеет некоторый смысл. Можно считать, что физика, как и математика, гладко перетекает из одного эона в другой. Конечно, потребуются некоторые уравнения, чтобы описать, как именно все будет работать в переходной зоне между двумя эонами. Такие уравнения на самом деле можно написать, но здесь не то мероприятие, где это уместно.
 

Конечно, возникает вопрос, будут ли у этой схемы какие-либо измеримые последствия. На самом деле, должны быть. Я пытался представить, какие процессы могли бы быть наиболее бурными в эоне, предшествовавшем нашему, и могли бы создать сигнал достаточной силы, чтобы он был замечен в нашем эоне.

Идея, которая пришла мне в голову, это столкновение в том предыдущем эоне двух сверхмассивных черных дыр, с созданием еще большей черной дыры, которая поглотит обе исходные. Выброс энергии при таком столкновении может быть обнаружен в нашем эоне. Эта энергия будет распространяться, в основном, в виде гравитационных волн, и, согласно уравнениям КЦК, эти волны распространятся в наш эон в форме импульса энергии, переданного темной материи нашего текущего эона на ранней стадии его эволюции. Такой сигнал мы можем наблюдать как круглое кольцо в космическом микроволновом фоне, вокруг которого будет зона немного повышенной температуры (для особенно далеких источников, сигнал от которых будет направлен к нам в виде узкого пучка) или немного пониженной температуры (для относительно близких источников, когда узкий сигнал направлен от нас). Этот сигнал может быть обнаружен, поскольку колебание температуры (узкое распределение температуры) вокруг такого кольца будет аномально малым среди других колец с тем же центром.
 

Можно ожидать, что в большом скоплении галактик будет достаточно крупных галактик со сверхмассивными черными дырами в центре. Можно ожидать, что за долгую историю такого скопления подобных столкновений будет множество, и остановятся они только когда во всем скоплении останется одна сверхмассивная черная дыра. Эти скопления создадут круглые кольца в нашем космическом микроволновом фоне, которые будут казаться нам концентрическими, потому что скопления галактик остаются, в целом, связанными структурами, несмотря на ускоренное расширение вселенной под действием космологической постоянной Λ. Таким образом, подтверждение теории КЦК может быть получено в форме необъяснимого избытка в космическом микроволновом фоне концентрических колец с узким распределением температуры.
 

У меня есть коллега из Армении, Вахе Гурзадян, который искал такие сигналы. После нескольких начальных неудач мы обнаружили отчетливые подтверждения того, что эти сигналы в самом деле присутствуют в космическом микроволновом фоне. Конечно, может оказаться, что найденные сигналы – лишь видимость, созданная случайным стечением обстоятельств. Необходимо выполнить тщательный анализ, чтобы убедиться, что такие сигналы действительно присутствуют на уровне выше случайного. Используя простую, но довольно необычную процедуру, мы смогли собрать значительное количество данных, подтверждающих это. Немногим позже некоторые другие наши коллеги в Польше под руководством Кшиштофа Майсснера, используя несколько иной и более традиционный метод статистического анализа, нашли дополнительное подтверждение значимого присутствия подобных круговых сигналов.
 

Я хочу показать вам несколько изображений микроволнового неба, проанализированных согласно процедурам, предложенным Гурзадяном и мною. Рис. 6 – это изображение микроволнового фона, на котором показаны наборы круглых колец с узким распределением температуры, в каждом из которых не менее трех колец имеют общий центр. (Пустая горизонтальная полоса посередине рисунка, закрывающая область от линии на 20° выше до линии на 20° ниже галактической плоскости Галактики, исключена, чтобы убрать шум от Млечного Пути). Мы обнаружили 352 таких центра, что значительно больше, чем можно было ожидать от случайного распределения. Мы также использовали очень простую, хотя и новаторскую процедуру, чтобы показать, что такой же поиск концентрических колец эллиптической, а не круговой формы обнаруживает значительно меньшее их число, резко уменьшающееся с ростом эллиптичности. Польская группа Майсснера использовала совсем другой метод анализа данных космического микроволнового фона (и не рассматривала вопрос о концентричности), но тем не менее получила результат на уровне достоверности 99,7 % (считается, что 99,73 % – это минимальный уровень достоверности, необходимый для подтверждения той или иной гипотезы), что круговые структуры не просто случайность. 

 

Канадская группа, возглавляемая Дугласом Скоттом, использовала те же процедуры, что и Гурзадян, и также обнаружила картину концентрических кругов, практически идентичную на рисунке 6, так что круговые структуры на самом деле выглядят настоящими. Однако авторы последнего исследования, скептически относящиеся к КЦК, заключили, что эти структуры все же являются статистическим эффектом.

 

 

 

Все это был анализ данных со спутника WMAP, запущенного в 1989 году, который наблюдал температурные вариации в космическом микроволновом фоне по всему небу. Позднее, в 2009 году, был запущен более чувствительный и точный спутник, называемый космической обсерваторией им. Планка. Некоторые полагают, что когда поступят полные данные с Planck, круговые структуры исчезнут. Были немалые споры относительно очевидного значения круговых структур, обнаруженных в данных WMAP. Однако по данным Planck эти структуры не пропали, но стали более заметными. На рисунке 7 показано изображение, полученное по данным Planck, проанализированным Гурзадяном тем же образом, что и данные WMAP. Опять, как и на рисунке 6, данные Planck показывают множество наборов из по меньшей мере трех концентрических колец с узким распределением. Теперь мы видим гораздо больше подобных центров. Более того, польская группа Майсснера, используя ту же процедуру, что и для данных WMAP, но несколько более изощренную, нашла в данных Planck подтверждение реальности круговых структур примерно на том же уровне значимости, что и в предыдущий раз.

 

 

Тем не менее благодаря понятному нежеланию настолько серьезно менять традиционную космологическую картину, аргументов против достоверности наблюдательных свидетельств в пользу КЦК все еще очень много. Однако эта критика сфокусирована на статистических вопросах касательно общего числа обнаруженных круговых структур, а не на более заметном глазу факте значительной анизотропии распределения этих структур по небу. Более того, как мы видим из рисунка 8, показывающем центры троек (или большего числа) концентрических колец с узким распределением, обнаруженных Гурзадяном в данных Planck, имеется не только явная неравномерность распределения, но видно, что сгущения этих колец часто совпадают с цветом, которым на этом рисунке для каждого центра показана средняя температура концентрических колец. Здесь красный цвет обозначает температуру выше средней, а синий – ниже средней. Таким образом, рис. 8 иллюстрирует два аспекта этих сгущений. Первый – очень плотное сгущение самих центров в относительно небольших областях, что для меня неожиданно. Второе – если рассмотреть положения этих сгущений на небе, видна их сильная корреляция с цветовым кодом. Более того, напомню, что группа Майсснера обнаружила сходные с нашими результаты, и что группа Скотта получает те же изображения, что и мы.

Конвенциональное объяснение температурных вариаций в космическом микроволновом фоне состоит в том, что они происходят от квантовых флуктуаций поля («инфляционного поля»), которые пронизывают инфляционную фазу изменения температуры вселенной. Традиционное объяснение наблюдаемых температурных вариаций говорит нам, что они должны быть, по сути, случайными квантовыми событиями. Но мы видим на рисунке 8, что цвет прямо коррелирует со сгущениями – и КЦК предсказывает именно такого рода корреляцию!

 

 

Почему именно такую? Согласно КЦК, тот или иной избыток цвета в определенном месте на микроволновом небе является прямым указанием на расстояние от нас до источника сигнала (скопления галактик), имеющего вид концентрических кругов. Здесь возможна некоторая путаница, потому что самые удаленные источники – те, от которых сигнал идет к нам. Поэтому температура излучения, идущего от них, смещена в синюю сторону, хотя в терминах традиционной космологии более далекие источники – более красные. То есть, их температура выше средней, поэтому на рисунке 8 этот эффект изображен красным цветом.

Сравнительно более близкие источники видимы как несколько более холодные кольца, потому что их сигнал идет в другую сторону от нас. Согласно КЦК, явно видимое красное пятно справа, чуть ниже вырезанной полосы, происходит от громадной области скопления галактик («супер-пупер скопление»), которая находится на огромном расстоянии от нас, в предыдущем эоне. Его размер может быть оценен исходя из углового диаметра области красных точек, а общий для всех этих точек оттенок красного говорит о том, что суперскопление хотя и огромно, но все же локализовано на шкале расстояний. Синяя область вверху справа – сигнал от чего-то более близкого и имеющего меньший размер (хотя все равно масштаба «супер-пупер»). Всего этого нет в стандартной космологии, с КЦК это согласуется!
 

Если вы не верите в КЦК, эти наблюдения придется объяснять как-то по-другому. Традиционое объяснение температурных вариаций СMB следующее. Температурные вариации вызваны «квантовыми флуктуациями» в поле, которое необходимо, чтобы произвести инфляцию в ранней вселенной. Не буду объяснять, как это работает – для нас главное, что в этом случае процессы должны быть случайными, то есть на небе не должно быть выделенных направлений. Соответственно, размещение центров концентрических колец с узким распределением температуры на рисунке 9 должно выглядеть как случайная россыпь, без значимых отклонений от средней температуры (в нашей цветовой кодировке все они выглядели бы зелеными). Хорошо было бы объяснить несоответствие между наблюдаемой неоднородной картиной (как на рис. 8) и предсказаниями традиционной теории, которые должны быть в большей степени похожи на рисунок 9.