Дослідники розробили модель зменшуваної всесвіту, яка існувала до Великого вибуху. Натисніть, щоб збільшити
Великий вибух описує, як Всесвіт починався як єдиний момент 13,7 мільярда років тому і з тих пір розширюється, але він не пояснює, що сталося до цього. Дослідники з університету штату Пенн вважають, що в нашому сучасному Всесвіті повинні бути сліди доказів, які могли б оглянути назад до Великого вибуху. Згідно з їхніми дослідженнями, існував Всесвіт, що працює на контракті, з аналогічною геометрією простору та часу, як і у нашій Всесвіті, що розширюється. Всесвіт розпався, а потім "відскочив" як Великий вибух.
Згідно загальної теорії відносності Ейнштейна, Великий вибух являє собою Початок, грандіозну подію, на якій народилася не лише матерія, але й сам простір-час. У той час як класичні теорії не дають підказки про існування до цього моменту, дослідницька група штату Пенн використовувала квантові гравітаційні розрахунки, щоб знайти нитки, що ведуть до більш раннього часу. "Загальна відносність може бути використана для опису Всесвіту до тієї точки, коли матерія стає настільки щільною, що її рівняння не витримують", - говорить Абхай Аштекар, володар кафедри фізики сім'ї Еберлі та директор Інституту гравітаційної фізики та геометрія в штаті Пенн. «Поза цим моментом нам потрібно було застосувати квантові інструменти, які були недоступні Ейнштейну». Поєднавши квантову фізику із загальною відносністю, Аштекар та двоє його докторантурних дослідників Томаш Павловський та Пармпрет Сінгх змогли розробити модель, яка простежує через Великий вибух до скорочується всесвіту, що демонструє фізику, подібну до нашої.
У дослідженні, повідомленому в поточному випуску «Фізичний огляд листів», команда показує, що до Великого вибуху існувала всесвітня сукупність із геометриєю простору та часу, яка інакше схожа на сучасну всесвіту, що розширюється. Коли гравітаційні сили витягнули цю попередню Всесвіт всередину, вона досягла точки, в якій квантові властивості простору-часу змушують гравітацію стати відштовхуючою, а не привабливою. "Використовуючи квантові модифікації космологічних рівнянь Ейнштейна, ми показали, що замість класичного Великого вибуху насправді існує квантовий відмов", - каже Аштекар. "Ми були настільки здивовані тим, що існує ще одна класична, до Великого вибуху всесвіту, що ми повторювали симуляції з різними значеннями параметрів протягом декількох місяців, але виявили, що сценарій Big Bounce є надійним".
Хоча загальна ідея іншого світобудови, що існувала до Великого вибуху, була запропонована раніше, це перший математичний опис, який систематично встановлює своє існування та виводить властивості геометрії простору та часу у цьому Всесвіті.
Дослідницька група використовувала петльову квантову гравітацію, провідний підхід до проблеми уніфікації загальної відносності з квантовою фізикою, яка також була вперше створена в Державному інституті гравітаційної фізики та геометрії Пенна. У цій теорії сама геометрія простору та часу має дискретну "атомну" структуру, а знайомий континуум є лише наближенням. Тканина простору буквально сплетена одновимірними квантовими нитками. Поблизу Великого вибуху ця тканина жорстоко рветься, і квантова природа геометрії стає важливою. Це робить гравітацію сильно відштовхувальною, спричиняючи великий відмов.
"Наша початкова робота передбачає однорідну модель нашого Всесвіту", - каже Аштекар. "Однак це дало нам впевненість у основоположних ідеях квантової сили тяжіння. Ми продовжуватимемо вдосконалювати модель, щоб краще зобразити Всесвіт таким, яким ми його знаємо, і краще зрозуміти особливості квантової гравітації ».
Дослідження проводилося за підтримки Національного наукового фонду, Фонду Олександра фон Гумбольдта та Коледжу наук Еберлі.
Оригінальне джерело: PSU News Release
