Пространственная пустота

Одна из наиболее интригующих загадок в космологии — пустое пространство – или, другими словами, пространственная пустота, которая очевидно не существовала перед Большим Взрывом. Хотя в классической физике считалось, что энергия не может быть создана или разрушена, в ней допускается, что пустое пространство создается в изобилии, поскольку Вселенная расширяется.


Это пустое пространство таково, что Вы можете перемещать что-то через него, хотя перемещение, в свою очередь, подразумевает действие в течении долгого времени, таким образом мы должны в действительности говорить о нем как о пространстве-времени. Не было никакого времени перед Большим Взрывом, который также создал пространство — и уже после того «происшествия» пространство и время неразлучно сопровождают друг друга.

Полагаясь на квантовую физику, мы можем сказать, что вакуум — нулевая область поля – по существу базовое или основное состояние кванта механической физической системы. Альберт Эйнштейн и Отто Штерн выдвинули идею энергии нулевой точки, описанной как остаточная энергия, которая могла остаться в системе даже при абсолютном нуле. В пользу этого понятия говорит открытие, что энергия вакуума измерима в лаборатории, по крайней мере в нано-масштабах (например, см. эффект Казимира).

Однако, попытка применить это понятие в космических масштабах не работает так хорошо. Квантовая теория поля предсказывает нулевой точке энергию на 120 порядков выше, чем то, что можно наблюдать. Этот результат известен как вакуумная катастрофа, термин, который возвращается к классической ультрафиолетовой катастрофе – предсказывавшей, что излучение черного тела должно приблизиться к бесконечным энергиям в коротких длинах волны.

В космологии вакуумная катастрофа пересмотрена как проблема космологической постоянной, так как если космологическая константа эквивалентна вакуумной энергии вселенной, то она должна быть такой же как число, предсказанное квантовой теорией поля, а не намного меньшим числом, что должно заставить уравнения поля Эйнштейна соответствовать данным наблюдения.

Анизотропный принцип может быть поставлен в поддержку квантовой теории, предполагая, что вакуумная энергия изменилась в локальном масштабе, в то время как в большем масштабе полная плотность энергии все еще соответствует теории. Так, «в местном масштабе» означает масштаб нашей наблюдаемой Вселенной, мы живем в местной нисходящей флуктуации (колебании), которая потенциально пригодна для формирования галактик и эволюции разумной жизни. Таким образом, мы смотрим из нашего маленького уголка вселенной и наивно предполагаем — что-то не так с квантовой теорией.

Теория струн явно повышает вероятность повторных циклов высокой энергии/массы плотности Большого Взрыва. С другой стороны, кто-то работающий с уравнениями поля Эйнштейна мог бы указать, что Эйнштейн помещал космологическую константу в свои формулы с целью ухода от вселенной, которая расширялась (или сокращалась), как будто расширение — врожденная собственность пространства-времени. Вы можете управлять уравнениями поля Эйнштейна для гипотетической вселенной, лишенной любой массы или энергии, и она все еще расширяется.

Таким образом, пустое пространство — все еще тайна, и возможно разгадка темной энергии даст некоторые ответы.

1 комментарий на “Пространственная пустота

  1. Иван

    Всленная на пространственной метрике показывает полную изотропность. Современная космология косвенно утверждает (Большой взрыв и все вытекающие), что на временной метрике такой изотропности нет. Возникает вопрос — что мы не так видим? Или аналогичный ему — что мы не так описали? Вся логика вещей в этом мире подсказывает, что если на 4-векторе пространства и времени сохраняется изотропность пространства, а в пределах погрешностей мы наблюдаем и изотропность времени, то с какой бы радости на некоем промежутке порядка миллиардов лет должно наблюдаться несоответствие. Никто до сих пор не придумал эксперимента, показавшего бы такое несоответсвие. Короче, я ставлю на такую же изотропность вселенной во времени как и в пространстве. Большой взрыв — подгонка матмодели самой к себе же, а не к фактическим параметрам вселенной.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *