Внеочередная статья: мой перевод анонса статьи из Physical Review Letters с phys.org.
Гравитация способна ускорять выравнивание характеристик пространства-времени по мере эволюци Вселенной. Такой вывод сделал Давид Файман из университета Вены на базе своих теоретических исследований. Математические методы, разработанные им, позволили изучить такой фундаментальный открытый вопрос космологии, как наблюдаемая однородность Вселенной. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Развитие Вселенной во времени от Большого Взрыва до наших дней описывается уравнениями Общей теории относительности Эйнштейна. Однако есть ряд открытых вопросов по космологической динамике, связанных с расхождениями между наблюдениями и теоретическими предсказаниями. Один из таких вопросов — почему Вселенная на больших масштабах настолько однородна.
От Большого Взрыва до наших дней
Общепринято, что Вселенная пребывала в экстремальном состоянии сразу после Большого взрыва, в частности, имели место сильные флуктуации кривизны пространства-времени. В ходе длительного расширения Вселенная пришла к своему нанешнему состоянию: однородному и изотропному на больших масштабах; простыми словами, она везде одинаково выглядит.
Это следует, в частности, из наблюдений фонового излучения, которое очень однородно во всех направлениях. Факт удивителен, так как даже отдаленные друг от друга области, которые не могли влиять друг на друга в причинно-следственном смысле, демонстрируют идентичиный радиофон.
Альтернативные теории
Для разрешения противоречия была предложена так называемая теория инфляции; она постулирует стадию очень быстрого расширения сразу после Большого Взрыва, которая обспечивает причинно-следственную связь любых областей наблюдаемой Вселенной и, соответственно, однородность фонового излучения.
Однако объяснения такой стадии в рамках ОТО требуют модификации теории, несколько искусственных и труднопроверяемых напрямую.
Новые результаты: однородность из-за гравитации
До сего дня было неясно, способна ли теория Эйнштейна полностью объяснить однородность Вселенной. Причина этого в сложности уравнений и, соответственно, трудности при анализе их решений (моделей Вселенной) и предсказании их поведения.
В контексте рассматриваемого вопроса, необходимо математически изучить динамику исходных больших отклонений от однородного состояния в виде космологических гравитационных волн. Требуется показать, что они угасают в ходе расширения Вселенной и, соответственно, позволяют Вселенной выровнять свою структуру.
Такого рода анализ возможен при помощи геометрических методов. Обычно результаты получались для малых отклонений от равномерного состояния. Д-ру Файману удалось применить методы для сколь угодно больших отклонений.
Опубликованные результаты показывают, что выравнивание в рассмотренном классе моделей полностью объяснимо в рамках ОТО, которая не нуждается в модификациях. Если удастся распространить результат на более общие модели, то, возможно, инфляционный механизм окажется не нужен для объяснения однородности Вселенной, что будет означать очередной триумф ОТО.
Добавлю от себя следующее. Статья называется Future Attractors in 2+1 Dimensional Λ Gravity, то есть пространство двумерно. Это несколько снижает замах, потому что удастся ли распространить результат на тре измерения? Надеюсь.
Показано, что решение де Ситтера является аттрактором для любого компактного пространства-времени с гиперболической топологией при положительной космологической константе и произвольных начальных данных.
