Теория раздувающейся Вселенной

Пурбуев А. Б. гр. 508-1.Введение Одна изтрудностей, на которую наталкивается традиционная теория Большого взрыва, -необходимость объяснить, откуда бер тся колоссальное количество энергии,требующееся для рождения частиц. Не так давно внимание уч ных привлеклавидоизмен нная теория Большого взрыва, которая предлагает ответ на этот вопрос.

Она носит название теории раздувания и была предложена в 1980 году сотрудникомМассачусетского технологического института Аланом Гутом. Основное отличиетеории раздувания от традиционной теории Большого взрыва заключается в описаниипериода с 10-35 до 10-32 с. По теории Гута примерно через10-35 с. Вселенная переходит в состояние псевдовакуума , прикотором е энергия исключительно велика. Из-за этого происходит чрезвычайнобыстрое расширение, гораздо более быстрое,

чем по теории Большого взрыва ононазывается раздуванием . Через 10-35 с. после образования Вселеннаяне содержала ничего кроме ч рных мини-дыр и обрывков пространства, поэтомупри резком раздувании образовалась на одна вселенная, а множество, прич мнекоторые, возможно, были вложены друг в друга. Каждый из участков пеныпревратился в отдельную вселенную, и мы живем в одной их них. Отсюда следует,что может существовать много других вселенных, недоступных для нашегонаблюдения.

Хотя в этойтеории уда тся обойти ряд трудностей традиционной теории Большого взрыва, она исама не свободна то недостатков. Например, трудно объяснить, почему, начавшись,раздувание в конце концов прекращается. От этого недостатка удалосьосвободиться в новом варианте теории раздувания, появившемся в 1981 году, нон м тоже есть свои трудности.Сценарий раздувающейсяВселенной .

Строгоговоря, существует несколько таких сценариев. Первые из них появились в начале80-х годов 1980 г. американский физик А. Гус 1981 г. советский физик А.Д. Линде и чуть позднее американские физики П. Стейнхардт и А. Альбрехт 1983г. новый сценарий, получивший название хаотического раздувания , разработалА. Д. Линде . Разработкой гипотезы раздувающейся Вселенной уч ные продолжаютактивно заниматься и сейчас

в нашей стране и за рубежом.Сценарий раздувающейсявселенной не отменяет такие важнейшие результаты, полученные релятивистскойкосмологией, как фридмановская теория расширения Метагалактики, теория горячейВселенной , и т. д. Модели раздувающейся Вселенной позволяют приблизится кначалу расширения и исследовать ранее вообще не рассматривавшиеся процессы,которые происходили в первую секунду, а точнее, в первые мгновения историиМетагалактики.

Предполагается, что в истории очень ранней нашей Вселеннойогромную роль играл физический вакуум, который, как мы знаем, обладаетантигравитационными свойствами, т. е. способен вместо обычного гравитационногопритяжения создавать мощное гравитационное отталкивание. Сценарий раздувающейся Вселенной не отменяет Большой взрыв, в начале которого плотностьматерии превосходила 1096 кг м3, а свойства пространстваи времени пока нам неведомые. Через 10-45 с после начала расширенияплотность материи стала 1096

кг м3 это почти навосемьдесят порядков больше плотности атомного ядра и неизмеримо большеплотности физического вакуума . До тех пор пока плотность физического вакуума 1077 кг м3 оставалась много меньше плотности реальныхгорячих частиц и античастиц, антигравитационные свойства такого ложноговакуума не оказывали значительного влияния на характер расширения. Но ужечерез 10-34 с после начала расширения температура была порядка 1027K, а плотность обычнойматерии стал такой же, как и плотность ложного вакуума .

В этих условияхгравитационное отталкивание превосходит силы притяжения. Под действием отрицательногодавления физического вакуума наша Вселенная начала ускоренно расширяться. Закаждые 10-34 с расстояние между произвольно выбранными элементамисреды удваивалось или стало экспотенциально расти график такого процессаэкспонента кривая показательной функции с основанием e . Таким образом, фридмановскомурасширению, при котором

R t t1 2, предшествоваластадия эволюции Вселенной при которой R t H01 -1eHt, где H01постоянная Хаббла, которая тогда резко отличалась от современного значения. Раздувание продолжалось ничтожное по нашим представлениям время порядка 10-32с, но этого хватило для того, чтобы размер рождающейся Метагалактики чудовищноувеличился по одним моделям в 1050 раз, а по другим в 101000 000 раз. Без раздувания размеры увеличились бы лишь в 10 раз.

В принципене исключено, что в истории нашей Вселенной была не одна, а несколько инфляционных стадий, но так или иначе раздувание было явлениемкратковременным. По мере расширения Вселенной быстро уменьшались плотность итемпература обычного вещества. По мере расширения Вселенной быстро уменьшалисьплотность и температура обычного вещества. Наступили переохлаждение и фазовыйпереход среды из состояния ложного вакуума в состояние истинного

вакуума,плотность которого мало отличается от нуля. Этот переход сопровождаетсявыделением очень большой энергии, прежде всего скованной в ложном вакууме .Освободившаяся энергия расходовалась на рождение из физического вакуума множества реальных частиц и античастиц. Скорости движения и энергииноворожд нных частиц были очень велики, а потому Вселенная вновь разогрелась дотемпературы порядка 1027

K, а инфляционная стадия эволюции Метагалактики сменилась ужеизвестной нам стадией горячей Вселенной . Исходный объ м, с которого началось инфляционное расширение пространства, был не менее 10-33 см3.Вот этот объ м мгновенно вырос до объ ма, многократно превосходящего нынешниеразмеры Метагалактики. Легкоубедится в том, что размеры Метагалактики увеличивались со сверхсветовойскоростью. Это явление не противоречит специальной теории относительности,которая запрещает распространение сигналов

со сверхсветовыми скоростями, но неограничивает скорость роста размеров какой-либо системы. Также, впечатляет тотфакт, что из ничтожной массы 10-5 г которая содержалась вкрошечном объ ме пространства до начала инфляционной стадии, возниклаМетагалактика с массой порядка 1050 т. Это произошло в результатеработы соверш нной гравитационными силами.