Меню

Является ли инфляционная модель расширения Вселенной научной теорией?

Наша Вселенная – это следствие растянутых квантовых флуктуаций. По крайней мере, это самое популярное объяснение космологов. Согласно предложенной теории, история нашего существования началась 13 миллиардов лет назад «внутри» инфлатонного поля, которое существовало в период быстрого расширения, называемой «инфляция». Когда инфляция закончилась, реликтовое поле (по сути, интегральное состояние всех физических полей) распалось, а его энергия была преобразована в радиацию и частицы современного типа, которые все еще существуют сегодня.

Наша Вселенная – это следствие растянутых квантовых флуктуаций. По крайней мере, это самое популярное объяснение космологов. Согласно предложенной теории, история нашего существования началась 13 миллиардов лет назад «внутри» инфлатонного поля, которое существовало в период быстрого расширения, называемой «инфляция». Когда инфляция закончилась, реликтовое поле (по сути, интегральное состояние всех физических полей) распалось, а его энергия была преобразована в радиацию и частицы современного типа, которые все еще существуют сегодня.

инфляционная модель Вселенной alters cience

Инфляционная модель расширения Вселенной была предложена более 35 лет вопреки критическим взглядам ряда астрофизиков и физиков-теоретиков, таких, как Пол Стейнхардт. С начала 80-х Стейнхардт был одним из самых яростных критиков теории инфляционного происхождения «горячей Вселенной», отрицающей плоское состояние нашего мира. По его словам, некоторые космологи до сих пор остаются верующими, придерживаясь принципов теории, не объясняющей изотропную природу Вселенной. «Сообщество космологов не приняло холодного, честного взгляда на теорию Большого Взрыва в период инфляции или уделяло значительное внимание критикам, которые задают вопрос о том, произошла ли инфляция или нет. Космологи, по-видимому, принимают положение, согласно которому мы должны верить в инфляционную теорию, потому что она предлагает единственное простое объяснение наблюдаемых черт мироздания», - пишет ученый.

квантовые флуктуации alter science

Больше того, утверждает он, инфляционная модель не является даже научной теорией:

«Инфляционная космология, как мы ее понимаем в настоящее время, не может быть оценена с использованием научного метода».

В качестве альтернативы инфляции Стейнхардт предлагает теорию «большого отскока». В этом сценарии современному расширению вселенной предшествовала фаза сокращения, - выводы те же, что и в случае принятия инфляционной модели. Впрочем, борьба с инфляционной теорией - это не новость. В течение последних лет критики инфляции излагали свои аргументы в ряде работ. Но недавно группа ученых во главе с Дэвидом Кайзером подписали письмо Scientific American, в котором они жаловались, что журнал фактически проиграл информационную войну и начал продвигать теорию инфляции. Позиция исследователей выглядит достаточно странной, если учесть, что они сами работают в области теоретической (в данном случае даже альтернативной) физики, вплотую занимаясь описанием той же инфляционной модели и физических полей в момент и первые секунды жизни Вселенной. Интересно, что солидна часть таких критиков – выходцы из российской академии наук, среди которых наиболее известен Вячеслав Муханов, сформировавший принципы прогнозирования инфляции.

Справедливости ради, отметим, что Муханов не подписал вышеуказанное обращение, ссылаясь на то, что, по его мнению, большинство инфляционных моделей - это пустая трата времени. В то же время критика инфляционных моделей просрочена, и не представляет интереса для научного сообщества.

вариации модели инфляции Вселенной alter science

Проблема инфляционной модели, наверное, не в самой идее как таковой, а в перепроизводстве бесполезных инфляционных моделей. Существуют буквально сотни этих моделей, и они сильно недооцениваются. Это означает, что если вы экстраполируете модели, которые соответствуют текущим данным, для массивов данных, которые все еще не проверены, возникают различные прогнозные модели для еще не сделанных наблюдений. В настоящее время совершенно бессмысленно обсуждать детали инфляционной теории, потому что, принимая множество решений, порождается бесконечное число разных «предсказаний», что несовместимо с требованиями монопарадигмальности сегодняшней науки.

Сторонники же Стейнхардта сосредоточились на неспособности инфляционного решения, предполагая получить аналогичные выводы в случае ее принятия. В результате получается, что и сторонники инфляционной модели, и ее противники отрицают принятую концепцию большого взрыва, но при этом одни намерены работать в рамках доминирующей парадигмы, а другие заняты поисками нового объяснения, которое еще должно быть легитимизировано научным сообществом. Если вообще будет легитимизировано.

симметрия вселенной alter science

1. Проблема монополей:

Алан Гут предложил инфляционную модель расширения Вселенной для решения «проблемы «монополей». Если ранняя вселенная прошла фазовый переход, например, вследствие чего была нарушена симметрия состояния до Большого взрыва, то должны быть получены топологические дефекты, такие, как монополя. Однако мы ничего из этого не наблюдаем. Инфляция разбавила плотность монополей, и восстановить первичные физические реакции уже не восстановимы.

Наверное, даже теоретически. Но правдоподобным объяснением кажется следующее: мы не наблюдаем реликтовые остатки монополей, потому что их нет. Мы не знаем, какая грандиозная симметрия была нарушена в период ранней Вселенной, или, если она была, мы не знаем, когда она была сломана и, следовательно, вызвало ли такое нарушение какие-либо дефекты. Действительно, все свидетельства, утверждающие о большой симметрии, в основном за счет протонного распада, оказались неправдоподобными.

квантовые флуктуации БВ alter science

2. Проблема плоскостности

Допуск плоскостности - проблема, скорее, эстетическая, нежели фундаментальная. Вселенная в настоящее время кажется почти плоской, хотя если она имеет любую пространственную кривизну, эта кривизна должна быть очень малой. Однако кривизна Вселенной возрастает по мере «производства» материи. Это означает, что если кривизна сегодня невелика, она должна была быть еще меньшей в далеком прошлом.

проблема горизонта

Гипотеза инфляции позволяет допустить уменьшить кривизну пространства на 100 порядков при рассмотрении Вселенной в момент планковского времени. Приведенные доводы должны быть объяснением, но это ничего не объясняет, потому что возникает иной вопрос: почему оригинальная кривизна не была большей, нежели предполагается? Причина, по которой некоторые физики считают это объяснение достаточным, заключается в том, что измерения, близкие к 1, соответствуют действующим стандартам красоты, а числа, намного меньшие, чем, не являются. Проблема плоскостности, следовательно, является проблемой эстетики, то есть это аргумент, который любой ученый должен воспринимать индивидуально. Иначе говоря: откуда тогда берется объективность мироздания?

3. Проблема горизонта

Космический микроволновый фон имеет почти одну и ту же температуру по всей плоскости наблюдаемой Вселенной. Проблема в том, что если вы проследите историю фонового излучения без инфляции, то вы обнаружите, что излучение, которое доходит до нас, никогда не находится в причинной связи с реликтовым излучением. Почему же мы наблюдаем одинаковую температуру во всех направлениях? Чтобы понять, почему этот вопрос не является проблемным, мы должны уяснить для себя, что любая система пространственно изменяется от в зависимости от времени. Однако для использования такой дифференциальной зависимости нам также нужны начальные значения или «начальные условия», о которых мы ничего не знаем. Мы можем только предполагать.

Проблема горизонта задает простой вопрос: что является «начальным условием» для вселенной? Этот вопрос оправдан, если начальное условие является сложным в том смысле, что требует много информации. Но однородная температура не сложна. К тому же инфляционная гипотеза даже не отвечает на вопрос «что такое начальное условие». По сути, инфляция не нуждается в начальном состоянии, - речь идет о другом начальном условии. Еще один аспект: если вы достаточно далеко вернетесь во времени и без учета инфляции, вы, в конце концов, достигнете периода, когда материя была настолько плотной, а кривизна настолько высокой, что окажется, что это была время квантовой гравитации. Но что мы знаем о вероятности начальных условий в теории квантовой гравитации? Ничего.

мультиполе alter science

Абсолютно ничего. Однако нам нужна квантовая гравитация, чтобы объяснить начальное условие для Вселенной, - это чрезвычайно непопулярная точка зрения, потому что мы не можем даже предположить, откуда плясать при построении исходной математической (не говоря уже о физической) модели. Инфляция, с другой стороны, представляет собой удивительно продуктивную модель, которая позволяет космологам выстраивать бесконечное число моделей, бессмысленных с точки зрения нерешенности вопроса «что было в начале».

Добавил:Всеволод Гордиенко Дата:2017-10-02 Раздел:Астрономия