Изследователите са разработили модел на свиваща се вселена, която е съществувала преди Големия взрив. Щракнете за уголемяване
Големият взрив описва как Вселената е започнала като единична точка преди 13,7 милиарда години и се разширява оттогава, но не обяснява какво се е случило преди това. Изследователи от университета в Penn State вярват, че в сегашната ни вселена трябва да има следи от доказателства, които биха могли да се огледат преди Големия взрив. Според техните изследвания е съществувала договаряща се вселена със сходна геометрия на пространството и времето с нашата разширяваща се вселена. Вселената се разпадна и след това „отскочи“ като Големия взрив.
Според общата теория на относителността на Айнщайн, Големият взрив представлява Началото, великото събитие, на което се е родила не само материята, но и самото пространство-време. Докато класическите теории не предлагат никакви улики за съществуването преди този момент, изследователски екип от Penn State използва квантови гравитационни изчисления, за да открие нишки, които водят до по-ранен период. „Общата относителност може да се използва за описване на Вселената до точка, в която материята става толкова плътна, че нейните уравнения не издържат“, казва Абхай Аштекар, държател на катедрата по физика на Eberly и директор на Института по гравитационна физика и Геометрия в щата Пен. „Отвъд тази точка трябваше да приложим квантови инструменти, които не бяха достъпни за Айнщайн.“ Чрез комбиниране на квантовата физика с общата относителност, Аштекар и двама негови докторанти, Томаш Пауловски и Пармпрет Сингх, успяха да разработят модел, който проследява през Големия взрив до свиваща се вселена, която проявява подобна на нашата физика.
В изследванията, докладвани в текущия брой на „Физически преглед писма“, екипът показва, че преди Големия взрив е съществувала договаряща се вселена с геометрия на пространството и времето, която иначе е подобна на тази на нашата разширяваща се вселена. Докато гравитационните сили издърпаха тази предишна Вселена навътре, тя достигна точка, в която квантовите свойства на пространството и времето предизвикват гравитацията да стане отблъскваща, а не привлекателна. "Използвайки квантови модификации на космологичните уравнения на Айнщайн, ние показахме, че на мястото на класическия Голям взрив всъщност има квантов отскок", казва Аштекар. „Бяхме толкова изненадани от констатацията, че съществува друга класическа, преди Големия взрив, която повтаряхме симулациите с различни стойности на параметрите в продължение на няколко месеца, но открихме, че сценарият на Big Bounce е надежден.“
Докато общата идея за друга вселена, съществуваща преди Големия взрив, е предложена и преди, това е първото математическо описание, което систематично установява съществуването си и извежда свойства на геометрията на пространството и времето във тази вселена.
Изследователският екип е използвал квантова гравитация на веригата, водещ подход към проблема за обединението на общата относителност с квантовата физика, който също е пионер в Държавния институт по гравитационна физика и геометрия на Пен. В тази теория геометрията на пространството и времето има дискретна „атомна” структура и познатият континуум е само приближение. Платът на пространството е буквално изтъкан от едномерни квантови нишки. В близост до Големия взрив тази тъкан е силно разкъсана и квантовата природа на геометрията става важна. Това прави гравитацията силно отблъскваща, което поражда Големия отскок.
„Първоначалната ни работа предполага хомогенен модел на нашата вселена“, казва Аштекар. „Все пак тя ни даде увереност в основополагащите идеи за квантова гравитация на контура. Ще продължим да усъвършенстваме модела, за да изобразим по-добре Вселената, както я познаваме, и да разберем по-добре характеристиките на квантовата гравитация. “
Изследването е спонсорирано от Националната фондация за наука, Фондация „Александър фон Хумболт“ и Колежа на науките в щата Пен Еберли.
Оригинален източник: PSU News Release
