Космологическая модель, описывающая начало вселенной. Всем вам наверняка хорошо знакома Теория большого взрыва, названная так Фредом Хойлом в 1949 г. Ну или по крайней мере вы о ней слышали и имеете общее представление, что вселенная была сжата до бесконечно малых размеров, затем резко расширилась и так же резко замедлившись, продолжила расширяться до сих пор, при чем с ускорением. Кстати, хочу заметить, что когда мы говорим о теории большого взрыва мы имеем ввиду и планковскую эпоху, и инфляционную стадию и т.д.
Хотя она широко принимается и считается самой вероятной моделью для объяснения происхождения вселенной, она также имеет свои проблемы и ограничения. О некоторых из которых я и предлагаю сегодня нам с вами поговорить.
Проблема горячего начала
В теории большого взрыва предполагается, что вселенная начала свое существование из крайне горячего и плотного состояния. Однако неясно, каким образом произошло это начальное состояние и почему оно было именно таким.
Проблема горизонта
Когда мы смотрим на различные участки вселенной, мы видим, что они имеют сходные характеристики в отношении радиационного фона (космического микроволнового излучения), химического состава, распределения галактик и т.д. Однако эти участки находятся настолько далеко друг от друга, что не могли взаимодействовать между собой с момента начала вселенной.
Согласно теории большого взрыва, в самом начале вселенной (после периода инфляции, если учитывать инфляционную космологию) эти различные области находились настолько близко друг к другу, что могли бы взаимодействовать и достичь теплового равновесия. Однако из-за расширения вселенной расстояние между ними стало настолько велико, что даже свет не успевает достичь одних областей от других за время существования вселенной.
Проблема горизонта заключается в том, что наши наблюдения показывают, что различные участки вселенной находятся в тепловом равновесии, что противоречит представлению о том, что они не имели времени для взаимодействия друг с другом с момента начала вселенной.
Эта проблема побуждает ученых искать объяснения в рамках теории большого взрыва, такие как модели инфляции, которые предполагают кратковременное ускоренное расширение вселенной в очень раннюю стадию, чтобы объяснить, как различные области вселенной достигли теплового равновесия. Но это решение в виде инфляционной эпохи в свою очередь само является одной из проблем.
Темная энергия и темная материя
Теория большого взрыва успешно объясняет многие наблюдаемые космологические явления, но оставляет открытым вопросы о природе темной энергии и темной материи, которые, согласно современным исследованиям, составляют большую часть вселенной. Их природа и влияние на развитие вселенной до сих пор не полностью поняты в рамках теории большого взрыва.
Существуют и другие проблемы, связанные с теорией большого взрыва. Современные теории частиц предсказывают множество "нежелательных остатков", которые нарушали бы наблюдения. К ним относятся
- Магнитные монополи.
- Доменные стенки.
- Суперсимметричные частицы, такие как гравитино.
- Поля `Модулей", связанные с суперструнами.
Обычно проблема заключается в том, что ожидается, что они будут созданы очень рано в истории Вселенной, в эпоху излучения. Но поскольку они разбавляются при расширении медленнее, чем излучение, им очень легко стать доминирующим материалом во Вселенной, что противоречит наблюдениям. От них нужно "избавляться", не нанося вреда обычной материи во Вселенной.
Эти проблемы побуждают ученых исследовать альтернативные космологические модели или расширять теорию большого взрыва, чтобы включить новые открытия и наблюдения. Конечно, существует теория космической инфляции. Но о ней, думаю, поговорим в следующий раз, а то статья и так затянулась.
А что вы думаете по этому поводу?