В Большом взрыве не было ничего уникального

  27-10-2004

Американские физики Шон Кэрролл, профессор физики в Чикагского университета, и его аспирантка Дженнифер Чен выдвинули гипотезу, согласно которой Большой взрыв не является уникальным событием в процессе бесконечной эволюции Вселенной. Сама Вселенная, согласно выводам Кэрролла и Чен, возникает из случайных энергетических флуктуаций.

В своём исследовании Кэрролл и Чен рассмотрели два амбициозных вопроса: почему время течёт всегда в одном направлении, и может ли Большой взрыв быть следствием энергетической флуктуации в пустом пространстве (что вполне соответствует известным физическим законам)?

На протяжении целого столетия вопрос временного вектора волновал учёных, поскольку, по словам Кэрролла, "большая часть фундаментальных законов физики не различаются в прошлом и будущем. Они симметричны относительно времени".

С этим вопросом тесно связана концепция энтропии, меры хаотичности Вселенной. Как около ста лет назад показал физик Людвиг Больцман, энтропия естественным образом прирастает с течением времени. "Можно превратить яйцо в омлет, но омлет в яйцо обратить ни в коем случае не получится", - говорит Кэрролл.

Непонятно, однако, по какой причине энтропия была столь мала в ранней Вселенной. Большинство учёных склонны оставлять решение этого вопроса "на будущее". Кэрролл и Чен не стали этого делать и отыскали ответ прямо сейчас.

Ранее исследователи, занимаясь вопросом Большого взрыва, исходили из предпосылки о том, что энтропия Вселенной есть величина конечная. Кэрролл и Чен утверждают, что энтропия Вселенной бесконечна и, соответственно, может бесконечно расти.

Чтобы дать вразумительное объяснение, почему Вселенная сегодня выглядит именно так, как она выглядит, необходимо принять во внимание процесс расширения. Теория расширения является дополнением к теории Большого взрыва, согласно которой за доли секунды после Большого взрыва Вселенная пережила масштабнейшее расширение.

Но тут есть одна проблема: для этого вся Вселенная должна была заключаться в микроскопической частице материи, имеющей весьма маловероятное строение - едва ли это можно назвать "случайно выбранным начальным состоянием". По мнению Кэрролла и Чен, на самом деле исходное состояние, должно было напоминать холодное пустое пространство. Как полагают некоторые учёные, во Вселенной с конечной энтропией случайная флуктуация может инициировать расширение. Однако под этим подразумевается, что молекулы должны перейти из состояния высокой энтропии к низкой. А такое объяснение выглядит притянутым за уши.

"Условия для начала расширения не могут возникнуть так просто. Мы полагаем, что случайная флуктуация скорее может породить всю Вселенную, нежели инициировать процесс расширения". Сценарий, предложенный Кэрроллом и Чен, в известной степени вдохновлён открытием "тёмной материи" и выводами учёных о том, что под её воздействием Вселенная будет расширяться вечно (ранее доминировала теория о циклическом расширении и сжатии Вселенной).

При условии вечного расширения Вселенной естественным её состоянием является практически полная пустота. "Энтропия растёт, Вселенная расширяется и становится всё более опустошеннее", - говорит Кэрролл. Полный текст работы Кэрролла и Чен должен быть на днях опубликован на сайте ArXiv.org.