Физики: у Вселенной не было начала
Физики: у Вселенной не было начала
В начале было… А что, если начала не было? Может, Вселенная существовала всегда? Новая теория квантовой гравитации позволяет объяснить такой сценарий. “В реальности есть столько всего разного, что многие люди называли бы научной фантастикой или даже фэнтези,” - говорит физик Бруно Бенто, изучающий природу времени в Ливерпульском университете (Великобритания). В новой работе он и его коллеги применили теорию причинных множеств - направление исследований в теории квантовой гравитации, в котором и пространство, и время разбиваются на отдельные “единицы” пространства-времени. Согласно этой теории, должна существовать какая-то фундаментальная, неделимая единица пространства-времени. Оказалось, что при таком подходе получается, что у Вселенной могло и не быть начала — она всегда существовала и лишь относительно недавно “вспыхнула” Большим взрывом...

Квант гравитации

Квантовую гравитацию не просто так считают одной из самых сложных проблем современной физики. На сегодняшний день у нас есть две очень хорошо работающих теории о Вселенной: квантовая физика и общая относительность (ОТО).

Квантовая физики успешно объясняет три из четырех фундаментальных сил природы: электромагнетизм, слабое взаимодействие и сильное взаимодействие. Общая относительность отлично объясняет гравитацию.

К сожалению, в двух ситуациях ОТО “ломается” и не дает нормальных результатов: в центрах черных дыр и в начале Вселенной. Эти условия ученые называют сингулярностями — там гравитация становится чрезвычайно сильной на микроскопических расстояниях.

Чтобы объяснить поведения гравитации в таких условиях, ученым нужна квантовая теория гравитации. На эту должность много претендентов, среди которых и знаменитая теория струн.

А есть и еще один подход, который требует полного переосмысления нашего представления о пространстве и времени.

Теория причинных множеств

Во всех современных физических теориях пространство и время непрерывны. В таких условиях две точки пространства могут располагаться бесконечно близко друг к другу, а два события могут произойти бесконечно близко друг к другу по времени.

В теории причинных множеств у пространства-времени есть “единицы” — пространственно-временные ‘атомы’. Таким образом теория накладывает ограничения на “близость” двух точек и двух событий. Они не могут быть ближе, чем на единицу пространства-времени.

Пример: экран, с которого вы читаете этот текст, выглядит сплошным. Но если вы посмотрите на него через лупу, вы увидите пиксели. И вы не сможете сблизить две картинки на экране ближе, чем на пиксель.


Начало времени

С такими условиями теория причинных множеств по-особому описывает время.

“Течение времени [в теории причинных множеств] — это нечто физическое, его нельзя списать на иллюзию или процессы в нашем мозге, которые заставляют нас думать, что время идет; это течение времени само по себе и есть проявление физической теории, — объясняет Бенто. — В теории причинных множеств, множество будет увеличиваться на один ‘атом’ за раз и будет становиться больше и больше.”

Такой подход избавляет нас от сингулярности в начале Большого взрыва. Потому что в теории причинных множеств сингулярности вообще не могут существовать.

Каким же было начало времени, если там не было сингулярности? Вселенная просто всегда существовала, а Большой взрыв был конкретным моментом в её эволюции.

В формулировках и динамике классической теории причинных множеств, множество было ничем, а потом стало той Вселенной, какой мы ее видим сегодня. В перерасчетах авторов нового исследования, причинное множество было бесконечным в прошлом, то есть всегда существовало какое-то ‘до’.

Пока что не понятно, как такой “причинно-множественный не имеющий начала подход” работает с существующими физическими теориями. Как он объясняет дальнейшую эволюцию Вселенной после того не-начала?

По крайней мере математически такой подход вроде бы работает. Неплохое… начало для дальнейших исследований...

Научная статья была выложена в открытый доступ на сайте arXiv, но её пока что не принял к рецензированию и публикации ни один научный журнал.Источник: "Наука от Фансаенс"
Опубликовано 14 октября 2021 Комментариев 0 | Прочтений 1766

Ещё по теме...

Добавить комментарий
Периодические издания



Информационная рассылка:

Рассылка X-Files: Загадки, Тайны, Открытия