De ce există ceva mai degrabă decât nimic

Unii fizicieni cred că pot explica modul în care a fost format universul nostru. Dacă ei au dreptate, că cosmosul nostru ar putea ieși din nimic.

Oamenii sunt argumentând despre motivul pentru care Universul există, de mii de ani. Practic, fiecare cultură antică, oamenii au venit cu propria sa teorie a creatiei lumii - cele mai multe dintre ele au inclus planul divin - și mulți filosofi au scris volume despre acest lucru. Dar știința ne poate spune despre crearea universului nu este atât de mult.

Recent, cu toate acestea, unii fizicieni și cosmologi au început să aibă o discuție cu privire la aceasta. Ei subliniază faptul că suntem acum bine cunosc istoria universului și legile fizicii care explică modul în care acesta este aranjat. Oamenii de știință cred că aceste informații ne va permite să înțelegem cum și de ce există spațiu.
În opinia lor, universul, de la Big Bang și terminând cu multe stele din cosmosul nostru, care există în prezent, nu era nimic. Trebuia să se întâmple, oamenii de știință spun, pentru că „nimic“ într-adevăr pe plan intern instabil.

Această idee poate părea ciudat sau pur și simplu fabulos. Dar fizicienii susțin că provine din cele două teorii mai puternice și de succes ale fizicii cuantice și a relativității generale.

Deci, cum lucrurile ar putea ieși din nimic?

Particulele de spațiu gol

În primul rând, ar trebui să ne întoarcem la domeniul fizicii cuantice. Acesta este un domeniu al fizicii care studiază foarte mici particule: atomi, și chiar obiecte mai mici. Fizica cuantică - o teorie extrem de succes, și a devenit fundamentul pentru apariția de cele mai multe gadget-uri electronice moderne.

Fizica cuantică ne spune că spațiul gol nu există. Chiar și vidul cel mai perfect este umplut cu ondularea nor de particule si antiparticule care apar din aer și apoi în neant. Aceste așa-numitele „particule virtuale“ există pentru o perioadă scurtă de timp și astfel încât să nu le putem vedea. Cu toate acestea, știm că ele sunt acolo din cauza efectelor pe care le provoacă.

Pentru spațiu și timp de lipsa de spațiu și timp

Acum să rapid înainte viziunea noastră de obiecte mici - cum ar fi atomi - în bucăți foarte mari - cum ar fi galaxii. Teoria noastră cea mai bună pentru a explica un astfel de lucru mare - este teoria generală a relativității, Alberta Eynshteyna cea mai mare realizare. Această teorie explică modul în care interconectate spațiul, timpul și gravitația.

Relativitatea generală este foarte diferită de fizica cuantică, și până în prezent nimeni nu a fost în măsură să le-a pus într-un singur puzzle. Cu toate acestea, unii teoreticieni au reușit, folosind asemănare atent selectate pentru a aduce aceste două teorii pentru a reciproc în probleme specifice. De exemplu, această abordare a fost utilizată de Stephen Hawking, de la Universitatea din Cambridge, unde a descris găurile negre.

Fizicienii au descoperit că, atunci când teoria cuantică este aplicată spațiului într-o scară mică, spațiul devine instabil. Spațiu și timp, în loc de a rămâne netedă și continuă, începe să fiarbă și spumă, luând forma bășici osmotice.

Cu alte cuvinte, micile bule de timp și spațiu pot fi formate în mod spontan. „În lumea cuantică, timp și spațiu sunt instabile, - spune astrofizician la Lourens Maksvell Krauss de la Universitatea de Stat din Arizona. - Astfel, puteți crea un virtuale spațiu-timp la fel cum a forma un particule virtuale ".

Mai mult decât atât, în cazul în care se poate produce aceste bule, puteți fi siguri că acestea vor apărea. „În fizica cuantică, în cazul în care nu este interzis ceva, este obligat să se întâmple cu un anumit grad de probabilitate“, - spune Alexander Vilenkin de la Universitatea Tufts din Massachusetts.

Universul a vezicii urinare

Deci, nu numai particule și antiparticule pot apărea din nimic și să devină nimic: bulele de spațiu-timp poate face același lucru. Cu toate acestea, există un decalaj mare între vezicii urinare spatiotemporal infinitezimal și un vast univers format din mai mult de 100 de miliarde de galaxii. Într-adevăr, de ce doar bulele apar nu dispar în clipi din ochi?

Și se pare că există o modalitate cum să obțineți bubble pentru a supraviețui. Acest lucru necesită o mai truc, numită inflația cosmică.

Cei mai mulți fizicieni moderni cred că universul a început cu Big Bang-ul. În primul rând, toată materia și energia în spațiu au fost comprimate într-un punct incredibil de mic, care apoi a început să se extindă rapid. Faptul că universul se extinde, oamenii de știință au învățat în ai secolului XX. Ei au văzut că toate galaxiile acoperi în afară de unul de altul, ceea ce înseamnă că, odată ce acestea sunt situate aproape unul de altul.

Conform modelului inflaționist al universului imediat după Big Bang, universul sa extins mult mai rapid decât în ​​prezent. Această teorie bizară a apărut în anii 1980. Datorită Alan Guth de la Massachusetts Institute of Technology, si a fost dezvoltat în continuare de fizicianul sovietic Andrei Linde, care lucreaza acum la Universitatea Stanford.

Ideea modelului inflaționist al universului constă în faptul că, imediat după Big Bang, un balon mic de spațiu pentru a extinde cu o viteză extraordinară. Într-un timp incredibil de scurt, el arată, sunt mai mici decât nucleul unui atom, a atins volumul unui bob de nisip. Atunci când, în cele din urmă, expansiunea a încetinit, ceea ce a provocat forta lui a fost transformată în materie și energie, care umple universul astăzi.

În ciuda ciudățenia sale aparente, modelul inflaționist al universului bine cu faptele. În special, aceasta explică de ce cosmice radiatia de fond de microunde - microunde cosmice de fond de radiații rămase de la Big Bang-ului - este distribuit uniform pe cer. Dacă universul se extinde mai rapid, atunci, cel mai probabil, radiațiile ar raspredelno mai haotic decât o vedem astăzi.

Universul este plat, și de ce acest lucru este important

Inflația ajuta, de asemenea cosmologi pentru a determina geometria universului nostru. Sa dovedit faptul că cunoașterea geometriei este necesară pentru o înțelegere a modului în cosmos ar putea ieși din nimic.

Teoria generală a relativității, Alberta Eynshteyna a spus că spațiu-timp în care trăim, poate lua trei forme diferite. Acesta poate fi plat ca o masă. Acesta poate fi curbat ca suprafata unei sfere, și așa mai departe, dacă ați început să se deplaseze de la un anumit punct, asigurați-vă că pentru a ajunge înapoi în ea. În cele din urmă, acesta poate fi întors pe dos ca o șa. Deci, ce formă de spațiu-timp în care trăim?

Acest lucru poate fi explicat mod sledyuuschim. Poate că vă amintiți de la lecții de matematică școală, că unghiurile într-o cantitate egală cu 180 de grade. Acest lucru este valabil numai în cazul în care triunghiul este situat într-un spațiu plat. Dacă desenați un triunghi pe suprafața unui balon, suma celor trei unghiuri vor fi mai mult de 180 de grade. Dacă desenați un triunghi pe suprafață, ca o șa, suma celor trei unghiuri este mai mică de 180 de grade.

Astfel, sa dovedit că universul este plat necesitate. Acest lucru se datorează faptului că numai un Univers plat ar putea fi format din nimic.

Tot ceea ce există în univers - de la stele și galaxii și se termină cu o lumină pe care le provoacă, ar fi fost de ceva format. Știm deja că există particule la nivel cuantic, și așa ne-am putea aștepta ca universul să aibă unele lucruri mici. Dar pentru formarea acestor stele și planete cantitate uriașă de energie este necesară.

Dar modul în care universul a luat toată energia? Pare, desigur, e ciudat, dar energia nu trebuie să vină de undeva. Faptul este că fiecare obiect din universul nostru are greutate și atrage alte obiecte. Și echilibrează energia necesară pentru a crea prima chestiune.

Este un pic ca scalele vechi. Puteți pune la fel de mult ca un obiect greu pe o scară, iar scara va fi în echilibru în cazul în care celălalt capăt este obiectul aceeași masă. În cazul universului, acesta este situat la un capăt al materiei, și „echilibru“, gravitatea acesteia.

Fizicienii au calculat că în universul plat al energiei materiei este exact egală cu energia gravitațională, care creează această problemă. Dar funcționează numai în ceea ce privește un univers plat. Dacă universul au fost curbate, echilibrul nu ar fi.

Universul sau multivers?

Acum, „pregătirea“ a universului pare destul de ușor. Fizica cuantică ne spune că „nimic“ este instabil, și, prin urmare, trecerea de la „nimic“ la „ceva“ trebuie să fie aproape inevitabilă. În plus, din cauza inflației unei mici bule spațiu-timp poate forma un univers masiv, dens. După cum a scris Krauss, „Legile fizicii așa cum le înțelegem astăzi, să presupunem că universul nostru a fost format din nimic - nu a existat nici un moment, nici un spațiu, fără particule, nimic din ceea ce ne-am cunoscut.“

Dar de ce atunci universul a fost format numai o singură dată? În cazul în care un balon umflat la dimensiunea universului nostru, de ce nu se poate face alte bule?
Linde oferă un răspuns simplu, dar psihedelică. El crede că universul a apărut și apar în mod continuu, iar acest proces va continua pentru totdeauna.
Când se termină inflația a universului, în conformitate cu Linde, încă mai continuă să înconjoare spațiul în care există inflație. Aceasta dă naștere la cantități mai mari ale universului, și este format în jurul lor mai mult spațiu, în care inflația. Odată ce inflația a început și va continua pe termen nelimitat. Linda a numit-o inflație eternă. Universul nostru poate fi doar un fir de nisip pe o plajă de nisip fără sfârșit.

Alte universuri pot fi foarte diferite de ale noastre. În universul din apropiere poate fi de cinci dimensiuni spațiale, în timp ce în nostru există doar trei - lungimea, lățimea și înălțimea. Forța gravitațională poate fi de 10 ori mai puternic și de 1.000 de ori mai slab. Sau gravitația nu poate fi deloc. Materia poate consta din particule cu totul diferite.

Traducere: Yekaterina Shutov