Le rebond de l'Univers: le contraire de la Grande Explosion

Les Gens sont toujours fasciné par les deux principales théories sur les origines de l'Univers. «L'un d'entre eux, l'Univers se produit dans un seul moment de la création (comme dans иудеохристианской et brésilienne cosmogonie)», écrit cosmologues Mario Novello et Santiago Pérez-Берглиффа en 2008. Dans une autre — «l'Univers est éternel et se compose d'une interminable série de cycles (comme dans la cosmogonie des babyloniens et des égyptiens)». La séparation dans la cosmologie moderne «en quelque sorte l'écho se fait l'écho de космогоническим des mythes», écrit cosmologues.

Peut sembler particulière de la confrontation dans les dernières décennies n'a pas été. La théorie du Big Bang, thème standard dans les manuels de l'œuvre, bénéficie d'un fort soutien de cosmologistes modernes. L'image éternelle de l'univers a été, de préférence près d'une centaine d'années, mais a perdu le soutien, lorsque les astronomes ont vu que l'espace se dilate et qu'il était petit et simple pour 14 milliards d'années. Le plus populaire est une version moderne de cette théorie du Big bang a commencé avec la soi-disant «de l'inflation cosmique» — éclaboussures expansion exponentielle, au cours de laquelle l'infiniment petit morceau d'espace-temps est gonflé dans l'immense, plat, macroscopique de l'espace, qui a depuis continué à se développer.

Aujourd'Hui, en utilisant un ingrédient d'origine (инфлатонное champ), d'inflation et les modèles reproduisent de nombreux détails remarquables de l'espace. Mais comme l'histoire de l'origine de la théorie de l'inflation perd largement: ne sait pas qu'elle a été précédée d'avant. De nombreux théoriciens croient que инфлатонное champ doit naturellement s'inscrire dans la plus complète, au moins jusqu'à l'inconnu, à la théorie de l'origine des temps.

Au cours des dernières années, de plus les cosmologistes sont devenus attention de réviser une alternative. Ils disent que le Big bang pourrait être... un Grand Rebond. Certains cosmologues préfèrent voir une image dans laquelle l'Univers est en expansion et la boucle se rétrécit comme facile, rebondissant à chaque fois est comprimé jusqu'à une certaine taille; d'autres supposent que le cosmos a rebondi une seule fois — et qu'il s'est recroquevillé à un rebond au cours de l'infini fil du temps et sera toujours en expansion de temps après. Dans n'importe quel modèle le temps continue à s'écouler dans le passé et l'avenir sans fin.

Avec la science moderne il ya de l'espoir de résoudre cette ancienne discussion. Dans les prochaines années, les télescopes doivent trouver une preuve irréfutable de l'inflation cosmique. Lors de la première fortin de la croissance, si elle était — quantum des ondulations sur le tissu de l'espace-temps devait durer et imprimé sous la forme de petits tortillons dans la polarisation de l'ancienne lumière du fond diffus cosmologique. Les expériences avec la participation actuels et futurs télescopes à la recherche de ces tortillons. Si elles ne trouvent pas au cours des prochaines décennies, c'est aussi ne signifiera pas que la théorie de l'inflation est incorrecte (en fin de compte, ces tortillons peut-être trop terne), mais consolidera la position de la cosmologie de rebond pour laquelle ces tourbillons ne devrait pas l'être.

Plusieurs groupes de scientifiques simultanément ont réalisé des progrès étonnants. L'année dernière, les physiciens ont identifié deux nouvelles variantes d'un éventuel rebond. L'un des modèles décrits dans le travail, paru dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, a été présenté par Anna Идджас de l'université de Columbia, dans le prolongement de ses travaux antérieurs en collaboration avec космологом au Sol Штейнхардтом. De façon inattendue, mais l'autre est la nouvelle solution avec un rebond, adoptée à la publication dans Physical Review D, il a été proposé par Peter Graham, David par kaplan et Сурджитом Рахендраном, bien connu dans les trois scientifiques qui ont eu le plus de questions de la physique des particules et n'avaient pas de relations à la communauté des cosmologistes de rebond.

Généralement, cette question a pris une nouvelle signification en 2001, quand Штейнхардт et trois космолога ont déclaré qu'une période de lent à la compression dans l'histoire de l'Univers peut expliquer son exceptionnelle douceur et le plan que nous observons aujourd'hui, même après un rebond, sans avoir besoin de connecter l'inflation.

Parfaite de la simplicité de l'univers, le fait qu'aucune région du ciel ne contient plus de matière que n'importe quelle autre, et que l'espace est tellement plat, combien peuvent voir les télescopes, tout est surprenant et inexplicable. De l'espace a été tellement homogène qu'il est, les experts estiment que, lorsque l'espace a été un centimètre de diamètre, il devait avoir la même densité partout dans le sein d'une partie de la 100 000. Mais, à mesure de la croissance de petites dimensions, de la matière et de l'énergie devaient immédiatement комковаться et de déformer l'espace-temps. Pourquoi nos télescopes ne voient pas l'univers, ruinait la gravité?

«l'Inflation est sorti de l'idée que la douceur et le plan de l'univers — c'est de la folie», dit le cosmologiste Nil Turcs, directeur de l'Institut de physique théorique du Périmètre à Waterloo, en Ontario, et co-auteur du travail de 2001 sur le thème spatial de compression, écrit Штейнхардтом, Justin actuel, elie khoury et Burt Оврутом. Selon le scénario de l'inflation, la région de la taille avec un pouce est sorti dans le processus inflationniste une expansion encore plus petite de la région — une petite tache de la taille d'une seule center de center part de centimètres. S'allonger dans un plat et lisse инфлатонном terrain, cette tache ne devrait pas passer par de fortes fluctuations de l'espace et du temps et s'étend à une grande et lisse de l'univers comme le nôtre. Raman Сундрум, physicien de l'Université de Maryland, a déclaré que l'inflation il aime intégrée de la résilience». Si dans le processus de la phase de croissance explosive et a été l'accumulation de l'énergie, qui a viciél'espace-temps dans un certain endroit, cette concentration doit rapidement se développer.

Mais d'où précisément il est, il est incroyablement petite tache et pourquoi il était si lisse et plat, personne ne le sait. Les théoriciens ont trouvé de nombreuses solutions pour activer инфлатонное terrain dans la théorie des cordes, sur lequel peut être établi que la théorie quantique de la gravitation. Mais jusqu'à présent, aucun des faits ni pour ni contre ces idées.

Cosmique de l'inflation a également contestable conséquence. La théorie présentée dans les années 1980, Alan Гутом, Andreï Linde, Alexei Старобинским et Штейнхардтом, presque automatiquement conduit à l'hypothèse que notre Univers est aléatoire bulle dans l'infini de la mer мультивселенных. Dès que l'inflation commence, les calculs montrent qu'elle durera éternellement et s'arrêter qu'à certains endroits, «кармашках», qui seront ensuite fleurir univers selon le type de notre. La possibilité de toujours croissant dans le processus de l'inflation multivers vous indique précisément ce que notre bulle peut rester éternellement incompréhensible, car tout le possible se passait dans le multivers un nombre infini de fois. Bien entendu, cette conclusion appelle nauséeux envie d'experts. Il est difficile d'imaginer que notre univers peut être l'une des nombreuses. Штейнхардт et lui-même a qualifié cette idée de «non-sens».

C'Est une attitude qui a motivé en partie et d'autres chercheurs à faire de la отскоками. «Dans le modèle de rebond n'est pas une période d'inflation», dit le turc. Au lieu de cela, ils ont ajouté une période de compression avant le big bang, explique notre homogène de l'univers. «Comme le gaz dans votre chambre entièrement homogène, parce que les molécules d'air de face et de se mélangeaient, et l'Univers est grand et lentement s'est recroquevillée, qui lui a donné le temps de разгладиться».

Bien que les premiers modèles de passation de marchés de l'Univers ont été confus et imprécis, de nombreux chercheurs ont constaté idée essentielle: que la lenteur de compression peut expliquer les nombreuses caractéristiques de notre expansion de l'Univers. «Et alors le goulot bouteille par le goulot est devenu un rebond. Les gens étaient d'avis que de passer dans une phase de compression très intéressant, mais pas dans ce cas, si vous ne pouvez pas passer à la phase d'extension».

Le Rebond — ce n'est pas facile. Dans les années 1960, les britanniques de la physique de Roger Penrose et Stephen Hawking ont prouvé l'ensemble de la soi-disant «théorèmes sur les singularités», montrant, dans les conditions générales de la compression de la matière et de l'énergie, inévitablement, se tournera infiniment dense de départ — une singularité. Ces théorèmes peuvent à peine contenir la représentation, comme le rétrécissement du l'univers, dans laquelle la matière, de l'espace-temps et l'énergie sont réduites à l'intérieur, évite l'effondrement à la singularité dans lequel la théorie classique de la gravitation et de l'espace-temps d'Albert Einstein cesse de fonctionner et qui commencent à travailler les règles de la gravité quantique. Pourquoi serré l'univers sera en mesure d'éviter le destin d'une étoile massive qui meurt, rétrécissant en un point, et devient un trou noir?

Les Deux proposées par le modèle de rebond utilisent des failles dans les théorèmes sur les singularités sont ceux qui ont beaucoup d'années semblaient stub. Cosmologues rebond depuis longtemps reconnu que le rebond peut être possible, si l'univers contenait la substance avec de l'énergie négative (ou d'autres sources de pression négative), qui se противодействовало de la gravité et отталкивало tous les. Les scientifiques ont essayé d'utiliser cette faille depuis le début des années 2000, mais sont toujours venus à ce que l'ajout d'ingrédients avec de l'énergie négative qui les rend un modèle d'univers instables, parce que les fluctuations quantiques d'énergie positive et négative peuvent naître spontanément dans le vide de l'espace "zéro énergie". En 2016, le russe, le cosmologiste Valery Рубаков et de ses collègues, même prouvé un théorème, qui a éliminé la grande classe de mécanismes de rebond.

Puis Идджас a trouvé un mécanisme de rebond qui peut le contourner et c'est une exception. Un ingrédient clé dans son modèle, une simple essence, «champ scalaire», qui, en théorie, pourrait entrer en jeu, lorsque l'univers rétréci et l'énergie est devenue très concentré. Champ scalaire pourrait se cacher dans le champ gravitationnel de cette manière, pour exercer une pression négative sur l'univers, en empêchant la compression et étirement de l'espace-temps. Le travail Идджас — «la meilleure tentative de limiter tous les possibles de l'instabilité et de créer une véritable un modèle stable avec ce particulier type de substance», a déclaré Jean-Luc Лейнерс, le cosmologiste théoricien de l'Institut Max-Planck de physique gravitationnelle en Allemagne, qui a également travaillé sur des variations de rebond.

Graham, Kaplan et Рахендран présenté son idée de la non-singulier de rebond dans la prépublication sur le site arxiv.org en septembre 2017. Leur travail, ils ont commencé avec la question de ce qu'était la précédente phase de compression dans l'histoire de l'univers d'expliquer la valeur de la constante cosmologique — très petit nombre, qui détermine la quantité d'énergie sombre, вшитой dans le tissu de l'espace-temps, de l'énergie, ce qui le pousse à s'accélérant l'expansion de l'univers.

En Travaillant au-dessus de la partie la plus difficile — rebond — trois chercheurs a utilisé la deuxième, en grande partie oubliée de la faille dans les théorèmes de la singularité. Ils ont puisé leur inspiration dans l'étrange univers modèle, proposé логиком Kurt Геделем en 1949, quand il est combiné avec Einstein a travaillé à l'Institut d'études avancées de Princeton. Gödel a utilisé les lois de la relativité générale pour la création de la théorie de la rotation de l'univers, la rotation de laquelle le retenait son effondrement gravitationnel exactement la même que l'orbite de la Terre ne lui donne pas de tomber sur leLe soleil. Gödel en particulier insisté sur le fait que sa rotation de l'univers admettait «fermé времениподобные courbes», c'est en fait la boucle du temps. Jusqu'à sa mort, il croyait que l'univers tourne exactement comme le suggère son modèle. Aujourd'hui, les scientifiques savent que ce n'est pas le cas; dans le cas contraire, seuls les directions et l'ordre dans l'espace seraient préférables à d'autres. Mais Graham et la société à réfléchir sur les petites tourbillonnait dimensions spatiales qui peuvent exister dans l'espace, comme les six dimensions supplémentaires étant posées en principe la théorie des cordes. Peut-il serré l'univers de tourner dans ces domaines?

Imaginez qu'il ya une seule de ces tordus de mesures supplémentaires, un petit cercle dans chaque point de l'espace. Comme le dit Graham, «en chaque point de l'espace il existe davantage de la direction dans laquelle vous pouvez vous déplacer, une quatrième dimension spatiale, mais vous pouvez passer qu'une petite distance et revenez à l'endroit où commençaient mouvement». Si compactes de dimensions supplémentaires sera au moins trois, au fur et à mesure de la compression de l'univers de la matière et l'énergie peuvent commencer à tourner en eux, et les dimensions vont tourner avec la matière et l'énergie. La rotation de mesure supplémentaires peut soudainement déclencher un rebond. «Tout est une substance qui devait se rétrécir à la singularité, à cause de la rotation des dimensions supplémentaires ne tombe pas là-bas», dit Graham. «Tout cela, la substance devrait se rétrécir à un moment donné, mais au lieu de cela, il s'envolera loin».

Le Travail des scientifiques a attiré l'attention des gens au delà de la limite normale d'un cercle cosmologistes de rebond. Sean Carroll, un physicien théoricien du California institute of technology, s'applique à elle sceptique, mais appelle l'idée d'une «très intelligente». Il estime qu'il est important de développer des solutions alternatives aux traditionnelles de l'histoire de l'inflation, afin de comprendre comment mieux la théorie de l'inflation sera dans la comparaison, en particulier lorsque sont exécutés les télescopes de nouvelle génération. Il estime également que si de la théorie alternative est d'au moins 5% de chances de succès, sa vaut la peine de vérifier. Et ce travail n'est pas une exception.