Главная Физика Вселенная, скорее всего, никогда и не зарождалась, - физик

Вселенная всегда была и будет

В начале было... ну, может быть, начала не было. Возможно, наша Вселенная существовала всегда - и новая теория квантовой гравитации показывает, как это работает.

Как со стороны выглядит наша вселенная

"В реальности есть так много вещей, которые большинство людей ассоциируют с фантастикой или даже фэнтези", - говорит Бруно Бенто, физик, изучающий природу времени в Ливерпульском университете.

В своей работе он использовал новую теорию квантовой гравитации, известной как теория причинных множеств, где пространство и время разбиваются на дискретные участки пространства-времени. Согласно этой теории, на каком-то уровне «появляется» фундаментальная единица пространства-времени.

Бенто и его коллеги использовали этот причинно-множественный подход для изучения начала Вселенной. Они обнаружили, что возможно, у Вселенной не было начала - она всегда существовала в бесконечном прошлом и лишь недавно превратилась в то, что мы называем Большим взрывом.

Квант гравитации

Квантовая гравитация - это, пожалуй, самая разочаровывающая проблема, стоящая перед современной физикой. У нас есть две чрезвычайно эффективные теории Вселенной: квантовая физика и общая теория относительности.

Что такое квант гравитации?

Квантовая физика успешно описала три из четырех фундаментальных сил природы (электромагнетизм, слабые силы и сильные силы) вплоть до микроскопических масштабов. Общая теория относительности, с другой стороны, является самым мощным и полным описанием гравитации из когда-либо созданных.

Но при всех своих достоинствах общая относительность является неполной. По крайней мере, в двух конкретных местах математика общей теории относительности просто ломается, не давая надежных результатов: в центрах черных дыр и в начале Вселенной.

Эти области называются "сингулярностями", то есть местами в пространстве-времени, где рушатся общепринятые законы физики. По сути, они являются математическими предупреждающими знаками о том, что общая теория относительности спотыкается о саму себя. Внутри обеих сингулярностей гравитация становится невероятно сильной в очень маленьких масштабах.

Поэтому, чтобы разгадать тайны сингулярностей, физикам необходимо микроскопическое описание сильной гравитации. На теорию есть много претендентов, включая теорию струн и петлевую квантовую гравитацию.

Но есть и другой подход, который полностью переписывает наше понимание пространства и времени.

Теория причинных множеств

Во всех современных теориях физики пространство и время непрерывны. Они образуют гладкую ткань, которая лежит в основе всей реальности. В таком непрерывном пространстве-времени две точки могут находиться как можно ближе друг к другу в пространстве, а два события - происходить рядом во времени.

Что такое теория причинных множеств?

Однако другой подход, называемый теорией причинных множеств, представляет пространство-время как серию дискретных фрагментов, или "атомов" пространства-времени. Эта теория накладывает строгие ограничения на то, насколько близко события могут находиться в пространстве и времени, поскольку они не могут быть ближе, чем размер "атома".

Например, если вы смотрите на свой экран и читаете эту статью, все кажется гладким и непрерывным. Но если бы вы посмотрели на тот же экран через увеличительное стекло, то увидели бы пиксели, которые разделяют пространство, и обнаружили бы, что невозможно приблизить два изображения ближе, чем на один пиксель.

Главный вопро теории причинных множеств

"Я был в восторге, когда нашел теорию, которая не только пытается стать фундаментальной, - являясь подходом к квантовой гравитации и фактически переосмысливая само понятие пространства-времени, - но и отводит центральную роль времени и тому, что физически означает прохождение времени, насколько физическим является ваше прошлое и существует ли уже будущее или нет", - убежден Бенто.

Начало времени

Теория причинных множеств имеет важные последствия для природы времени.

"Огромная часть философии причинно-следственных множеств заключается в том, что течение времени - это нечто физическое, что его не следует приписывать какой-то эмерджентной иллюзии или чему-то, что происходит в нашем мозгу и заставляет нас думать, что время проходит; это течение само по себе является проявлением физической теории", - убежден Бенто.

"Так, в теории причинное множество будет расти по одному "атому" за раз и становиться все больше и больше".

Подход с использованием причинно-следственных множеств устраняет проблему сингулярности Большого взрыва, потому что сингулярности не могут существовать. Невозможно, чтобы материя сжималась до бесконечно малых точек - они могут стать не меньше размера атома пространства-времени.

Так как же выглядит начало нашей Вселенной без сингулярности Большого взрыва? Именно здесь Бенто намеревается понять, как теория причинных множеств может сказать о начальных моментах Вселенной.

Их работа представлена в статье, размещенной 24 сентября в arXiv. (Статья еще не опубликована в рецензируемом научном журнале).

В статье рассматривается вопрос о том, "должно ли существовать начало в подходе к причинному множеству".

"В оригинальной формулировке, классически говоря, причинное множество вырастает из ничего во Вселенную, которую мы видим сегодня. В нашей работе нет Большого взрыва как начала, так как причинное множество было бы бесконечным в прошлом, и поэтому всегда есть что-то до него".

Их работа предполагает, что у Вселенной не было начала - она просто существовала всегда. То, что мы воспринимаем как Большой взрыв, возможно, было лишь определенным моментом в эволюции этого всегда существующего набора причинно-следственных связей, а не настоящим началом.

Однако предстоит еще много работы. Пока неясно, может ли этот подход создать физические теории, с которыми мы сможем работать, а также описать сложную эволюцию Вселенной (до)-(во время) Большого взрыва.

"Можно еще задаться вопросом, как интерпретировать это "разумным" образом, или что такая динамика физически означает в более широком смысле, но мы показали, что такая основа действительно возможна", - говорит Бенто. - Так что, по крайней мере математически, это можно сделать".

Другими словами, это... начало.

По материалам https://www.livescience.com/

Дата: 2021-10-12

Автор: Александр Войтенко

Поделиться с друзьями: