Има нещо зловещо подобно в произхода на нашата Вселена, наречено космическа инфлация, и в ускореното разширяване на тъмната енергия, което в крайна сметка ще реши нейната съдба. Това поражда подозрения, че тези явления могат да бъдат взаимосвързани. Тази седмица Андрю Джилет зададе въпросите си, като се чудеше дали вечната инфлация е вярна, може ли тъмната енергия да е предвестник на завръщането в това първично състояние?
Това не е просто възможно. Това дори не изисква теорията да е вярна. Нека започнем разговора си от етапа, предшестващ раждането на Вселената във вида, в който тя ни е известна - с космическа инфлация.
Когато се роди Вселената, позната ни, пълна с материя и радиация, тя имаше няколко доста странни свойства: тя беше пространствено плоска, имаше еднаква температура навсякъде, нямаше свръхвисоки остатъци от енергия и имаше много странни модели под формата на региони с излишък и намалена плътност. Възможно е Вселената да се е родила вече при тези условия. Теорията за космическата инфлация е следната: ако Вселената е започнала с период на експоненциално разширение, в който е имало огромно количество енергия, присъща на космоса, а след това този период е приключил, тогава горещ Голям взрив би бил настъпил вече при наличието на всички тези условия. Отне известно време, за да разберем последиците и отне дори повече времеза потвърждаване на теорията с данни за колебанията на космическия микровълнов фон. Но сега космическата инфлация се счита за първото и най-важното от всичко това в историята на Вселената, което можем да потвърдим с доказателства.
Постоянната инфлация е следствие от инфлацията въз основа на свойства, за които рядко мислим. Обикновено, когато има преход в природата, да речем, тенджера с вряща вода, в която водата преминава от течност в газообразно състояние, тогава този процес на преход започва в различни точки. Тези точки се разширяват и сливат, създавайки големи мехурчета, докато достигнат повърхността. Когато говорим за вода, казваме, че тя кипи. По време на процеса на кипене малки мехурчета се издигат нагоре и се сливат в по-големи мехурчета, докато излязат на повърхността. Но има проблем с инфлацията. Областите, в които инфлацията не приключва в определен момент от времето, продължават да се разширяват експоненциално и това не позволява на районите, където е приключила, да „кипят“. Следователно Вселената, която наблюдаваме, трябва да бъде изцяло в един балон,където инфлацията е приключила, а не в многобройни мехурчета, които кипят заедно.
Но в далечния край на този спектър виждаме факта, че разширяването на нашата Вселена очевидно се ускорява. Най-доброто обяснение за това, базирано на нашите най-точни измервания, е, че има малък компонент на енергия, присъщ на космоса, който ние наричаме тъмна енергия. Този енергиен компонент е вездесъщ и равномерно присъства във всички точки в пространството. И е изключително малък. Ако го преобразуваме в маса съгласно формулата на Айнщайн E = mc2, тя ще бъде равна само на един протон на кубичен метър от Вселената. Но пространството не само е огромно, но и се разширява! С течение на времето тази тъмна енергия става все по-важна. С течение на времето, след около осем милиарда години, той ускорява разширяването на Вселената и след това се превръща в доминиращия компонент на енергията във Вселената.
Тези два периода на инфлация и ускорена експанзия на по-късен етап може да изглеждат много различни. Разликата в тези енергийни скали е просто колосална, тя е 10 до 120-та степен! Но и двата периода представляват енергия, присъща на космоса, и двете карат материята на Вселената да се разширява експоненциално. И при наличието на време (части от секунди за инфлация и трилион години за тъмна материя), те ще вземат всичко, което не е свързано в една структура във Вселената и ще я разпръснат. Има много такива модели и в основата си всички те съчетават инфлация и тъмна енергия.
И така, какви са шансовете Вселената да започне да рециклира своето образуване? Те са големи
Промоционално видео:
1. Ако тъмната енергия наистина е космологична константа, това може да е остатъчна енергия от инфлационния период, когато всичко е започнало. Ако е така, има основание да се каже, че при наличието на време той може да отслаби още повече, преминавайки в ново, много по-ниско енергийно състояние. Може би такъв преход ще даде тласък за появата на голям брой частици с изключително ниска маса, като неутрино, аксиони или към нещо още по-екзотично. Тези частици от своя страна ще комбинират и ще създадат свои собствени аналози на звезди, планети и може би човечеството в достатъчно дълъг период от време. Ако не можем да видим този процес, това изобщо не означава, че е невъзможно. Може би това е съдбата, която очаква нашата Вселена в много, много далечно бъдеще, дори ако това ще отнеме години.
2. Тъмната енергия може да не е космологична константа, но с течение на времето тя може да се увеличи. Ако това е така, тогава то ще расте и ще расте, което може да доведе до сценария на "голямо разкъсване", когато с течение на времето всички свързани структури във Вселената ще се разрушат. Но в този сценарий, разработен от Ерик Гавизер, има възможност в последния момент, точно преди космосът да се разпадне в забвение, присъщата енергия на космоса, неразличима от инфлационните сценарии, да направи прехода към Големия взрив! Такъв сценарий на „съживена Вселена“не само може да се сбъдне в далечното ни бъдеще. В него нашата Вселена може да е много по-стара, отколкото изглежда. Възможно е да е безкрайно стар.
Е, сега доказателствата, с които разполагаме, показват, че тъмната енергия наистина е космологична константа. Това означава, че сценарий номер 2 е изключен. Ако няма по-ниско енергийно състояние за прехода, тогава вариант № 1 също може да бъде изключен. Но сега нямаме достатъчно данни, за да отхвърлим дори един от тях. Ако имах възможност да залагам, бих казал, че вариант с по-ниско енергийно състояние е по-вероятен. Но идеята, че тъмната енергия е наистина постоянна и съществува вечно, се подкрепя по-добре от наличните данни. Докато не разберем със сигурност, по-добре не изключваме възможни варианти. Космическият кораб "Евклид", WFIRST широкоъгълният инфрачервен телескоп на НАСА и накраяГолемият синоптичен изследователски телескоп LSST ще ни помогне да измерим още по-точно тъмната енергия и това ще предостави нови доказателства в подкрепа на първата или втората теория. И новите открития в теоретичната физика на високите енергии могат да ни кажат повече за първата концепция. Така или иначе, Андрю, отговорът на въпроса ти е следният: тъмната енергия може да предвещава връщане към горещия Голям взрив от инфлационно състояние, но това не зависи от вечния характер на инфлацията.но това не зависи от вечния характер на инфлацията.но това не зависи от вечния характер на инфлацията.
Итън Сийгъл