Орчлон ертөнцийн мөчлөгийн загвар: бодисын доройтол эцэс төгсгөлгүй явагддаг

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

2000-аад оны эхээр Принстоны их сургуулийн хоёр физикч сансар судлалын загварыг санал болгосон бөгөөд үүний дагуу Их тэсрэлт нь өвөрмөц үзэгдэл биш, харин сансар огторгуйн цаг хугацаа нь орчлон ертөнц үүсэхээс нэлээд өмнө оршин байсан.

Циклийн загварт орчлон ертөнц өөрөө өөрийгөө тэтгэх хязгааргүй мөчлөгөөр дамждаг. 1930-аад онд Альберт Эйнштейн орчлон ертөнц том тэсрэлт, том шахалтын төгсгөлгүй мөчлөгийг мэдэрч чадна гэсэн санааг дэвшүүлсэн. Манай орчлон ертөнцийн тэлэлт нь өмнөх орчлон ертөнцийн сүйрлийн үр дагавар байж болох юм. Энэхүү загварын хүрээнд орчлон ертөнц өмнөх хүнийхээ үхлээс дахин төрсөн гэж хэлж болно. Хэрэв тийм бол Big Bang нь өвөрмөц зүйл биш, хязгааргүй тооны бусад хүмүүсийн дунд өрнөсөн жижиг дэлбэрэлт юм. Циклийн онол нь Их тэсрэлтийн онолыг орлох албагүй, харин бусад асуултад хариулахыг оролддог: жишээлбэл, Их тэсрэлтийн өмнө юу болсон, яагаад Их тэсрэлт хурдацтай тэлэлтийн үеийг авчирсан бэ?

Орчлон ертөнцийн шинэ мөчлөгийн загваруудын нэгийг 2001 онд Пол Стайнхардт, Нейл Турок нар санал болгосон. Стейнхардт "Орчлон ертөнцийн мөчлөгийн загвар" нэртэй нийтлэлдээ энэ загварыг тодорхойлсон. Утасны онолд мембран буюу "бран" нь хэд хэдэн хэмжээст орших объект юм. Стейнхардт, Турок хоёрын хэлснээр бидний харж буй орон зайн гурван хэмжээс нь эдгээр branes-тэй тохирч байна. Нэмэлт, далд хэмжээсээр тусгаарлагдсан хоёр 3D brane зэрэгцэн орших боломжтой. Эдгээр branes - тэдгээрийг металл хавтан гэж үзэж болно - энэ нэмэлт хэмжээсийн дагуу хөдөлж, бие биетэйгээ мөргөлдөж, Big Bang, улмаар орчлон ертөнцийг (манайх шиг) үүсгэж болно. Тэд мөргөлдөх үед үйл явдлууд нь стандарт Big Bang загварын дагуу өрнөдөг: халуун бодис, цацраг туяа үүсч, хурдацтай инфляци үүсч, дараа нь бүх зүйл хөргөж, галактик, од, гариг гэх мэт бүтэц үүсдэг. Гэсэн хэдий ч Штайнхардт, Турок нар эдгээр бөмбөлөгүүдийн хооронд үргэлж ямар нэгэн харилцан үйлчлэл байдаг гэж маргаж, тэдгээрийг inter-brane гэж нэрлэдэг: энэ нь тэдгээрийг хооронд нь татаж, дахин мөргөлдөж, дараагийн Big Bang-ийг үүсгэдэг.

Гэсэн хэдий ч Стейнхардт, Турок нарын загвар нь Big Bang загварын зарим таамаглалыг эсэргүүцдэг. Жишээлбэл, тэдний үзэж байгаагаар Их тэсрэлт нь орон зай, цаг хугацааны эхлэл биш, харин хувьслын өмнөх үе шатаас шилжилт байсан юм. Хэрэв бид Big Bang загварын тухай ярих юм бол энэ үйл явдал нь орон зай, цаг хугацааны шууд эхлэлийг тавьсан гэж хэлж болно. Нэмж дурдахад, мөргөлдөх энэ мөчлөгт орчлон ертөнцийн том хэмжээний бүтцийг шахалтын үе шатаар тодорхойлох ёстой: өөрөөр хэлбэл, энэ нь мөргөлдөж, дараагийн Big Bang үүсэхээс өмнө тохиолддог. Их тэсрэлтийн онолоор бол орчлон ертөнцийн том хэмжээний бүтэц нь дэлбэрэлтийн дараахан болсон хурдацтай тэлэлтийн (инфляци) үеээр тодорхойлогддог. Түүгээр ч барахгүй Big Bang загвар нь орчлон ертөнц хэр удаан оршин тогтнохыг урьдчилан таамагладаггүй бөгөөд Стейнхардтын загварт мөчлөг бүрийн үргэлжлэх хугацаа нь нэг их наяд жил орчим байдаг.

Орчлон ертөнцийн мөчлөгийн загварын сайн тал нь Их тэсрэлтийн загвараас ялгаатай нь сансар судлалын тогтмол гэгдэх зүйлийг тайлбарлаж чаддагт оршино. Энэ тогтмолын хэмжээ нь Орчлон ертөнцийн хурдацтай тэлэлттэй шууд холбоотой: энэ нь сансар яагаад ийм хурдацтай тэлж байгааг тайлбарладаг. Ажиглалтын дагуу сансар судлалын тогтмолын утга маш бага байна. Саяхныг хүртэл түүний үнэ цэнэ нь Big Bang-ийн стандарт онолын таамаглаж байснаас 120 дахин бага байна гэж үздэг. Ажиглалт ба онолын хоорондох энэхүү ялгаа нь орчин үеийн сансар судлалын хамгийн том асуудлын нэг байсаар ирсэн. Гэсэн хэдий ч удалгүй орчлон ертөнцийн тэлэлтийн талаар шинэ мэдээлэл олж авсан бөгөөд үүний дагуу тэрээр урьд өмнө төсөөлж байснаас хурдан тэлж байна. Шинэ ажиглалт, аль хэдийн олж авсан өгөгдлийг батлах (эсвэл үгүйсгэх) хүлээх хэвээр байна.

1979 оны Нобелийн шагналт Стивен Вайнберг антропийн зарчим гэгчийг ашиглан загварыг ажиглах, таамаглах хоёрын ялгааг тайлбарлахыг оролдов. Түүний хэлснээр, сансар судлалын тогтмолын утга нь санамсаргүй бөгөөд Орчлон ертөнцийн янз бүрийн хэсэгт өөр өөр байдаг. Бид энэ тогтмолын өчүүхэн утгыг ажигладаг тийм ховор газар амьдарч байгаад гайхах хэрэггүй, учир нь зөвхөн энэ үнэ цэнээр л од, гариг, амьдрал хөгждөг. Гэвч зарим физикчид ажиглагдаж болох Орчлон ертөнцийн бусад бүс нутагт энэ үнэ цэнэ өөр байдгийг нотлох баримт байхгүй тул энэ тайлбарт сэтгэл хангалуун бус байна.

Үүнтэй төстэй загварыг 1980-аад онд Америкийн физикч Ларри Эбботт боловсруулсан. Гэсэн хэдий ч түүний загварт сансар судлалын тогтмолыг бага утга болгон бууруулах нь маш урт байсан тул ийм хугацааны туршид орчлон ертөнцийн бүх бодис орон зайд тархаж, үнэндээ хоосон үлддэг. Штайнхардт, Турок нарын Орчлон ертөнцийн мөчлөгийн загвараар бол сансар судлалын тогтмолын утга яагаад ийм бага байдгийн шалтгаан нь эхэндээ маш их байсан боловч цаг хугацаа өнгөрөх тусам шинэ мөчлөг бүрээр буурч байсантай холбоотой юм. Өөрөөр хэлбэл, том дэлбэрэлт болгонд Орчлон дахь бодис, цацрагийн хэмжээ "тэгдэг" боловч сансар судлалын тогтмол биш юм. Олон мөчлөгийн туршид түүний үнэ цэнэ буурч, өнөөдөр бид яг энэ утгыг (5, 98 х 10-10 Ж / м3) ажиглаж байна.

Нейл Турок нэгэн ярилцлагадаа өөрийн болон Стейнхардтын мөчлөгт орчлон ертөнцийн загварын талаар дараах байдлаар ярьжээ.

“Бид супер мөрний онол ба М-онол (бидний квант таталцлын хамгийн сайн хосолсон онолууд) орчлон ертөнцийг Их тэсрэлтийг даван туулах боломжийг олгодог механизмыг санал болгосон. Гэхдээ бидний таамаглал бүрэн нийцэж байгаа эсэхийг ойлгохын тулд цаашид онолын ажил хийх шаардлагатай байна."

Техник технологи хөгжихийн хэрээр энэ онолыг бусадтай хамт турших боломж гарна гэж эрдэмтэд найдаж байна. Тиймээс, сансар огторгуйн стандарт загварын (ΛCDM) дагуу орчлон ертөнцийг таталцлын долгионоор дүүргэсэн Их тэсрэлтийн дараахан инфляци гэж нэрлэгддэг үе байсан. 2015 онд таталцлын долгионы дохио бүртгэгдсэн бөгөөд түүний хэлбэр нь ерөнхий харьцангуйн онолын хоёр хар нүх нэгдэх (GW150914) таамаглалтай давхцаж байв. 2017 онд физикч Кип Торн, Райнер Вайсс, Барри Бариш нар энэхүү нээлтийнхээ төлөө Нобелийн шагнал хүртжээ. Мөн дараа нь хоёр нейтрон од (GW170817) нэгдэх үйл явдлаас үүссэн таталцлын долгионыг бүртгэсэн. Гэсэн хэдий ч сансар огторгуйн инфляцийн таталцлын долгион хараахан бүртгэгдээгүй байна. Түүгээр ч зогсохгүй Стейнхардт, Турок нар хэрэв тэдний загвар зөв бол ийм таталцлын долгион нь "илрэхэд" хэтэрхий жижиг байх болно гэдгийг тэмдэглэжээ.