Dalam teori popular di asal-usul alam semesta mempunyai masalah

Alam semesta mempunyai permulaan. Tetapi di mana ia bermula? Apa yang pertama? Kita tahu bahawa ia bermula dengan perkembangan yang agak pesat dan menyebabkan kemunculan sebilangan besar galaksi diperbuat daripada zarah kecil. Tetapi itu adalah sebelum ini? Apakah undang-undang fizik apabila ia bermula? ahli fizik terkenal James Hartle dan Stephen Hawking telah mencadangkan lebih jawapan kepada soalan-soalan beberapa dekad yang lalu. Kerja-kerja baru lagi kumpulan ahli fizik dianalisis tafsiran popular geometri Bang Besar, Hawking dan Hartle dan menghadapi beberapa masalah. Penemuan ini memberi penerangan tentang asal-usul alam semesta. halangan baru yang akan perlu untuk mengatasi semua teori-teori di masa hadapan.

Dalam teori popular di asal-usul alam semesta mempunyai masalah

"Kami telah cuba untuk melaksanakan pengiraan yang lebih ketat dan mendapat penyelesaian yang lain," kata Jobe Feldbryugge, pelajar siswazah pemastautin Perimeter Institute. "Teori yang kita gunakan, bangsal cahaya baru pada teori yang sedia ada dan menunjukkan bahawa dia tidak boleh bekerja dengan cara yang kita harapkan."

Biasanya, saintis cuba untuk memahami asal-usul alam semesta, melihat undang-undang Einstein graviti, yang dipanggil relativiti umum, dan bermain mereka dalam susunan terbalik. Akhirnya, mereka mahu sampai ke titik apabila alam semesta adalah sangat kecil. Tetapi soalan yang paling menarik timbul tentang bagaimana alam semesta kelihatan muda, sama ada cukup kecil untuk mematuhi undang-undang mekanik kuantum, yang mengawal yang paling kecil zarah, atom dan foton.

Terdapat beberapa cara untuk mula alam semesta yang seperti kami. Mungkin, mereka fikir Hawking dan Hartle, alam semesta pekat ini hanya satu titik dalam ruang dengan keadaan kuantum khas, fungsi gelombang yang dipanggil, yang menerangkan semua bahasa mekanik kuantum. Kemudian ada masa. Falsafah dan agama, perlu banyak bercakap mengenai perkara ini, tetapi ahli matematik memerlukan pen dan kertas. hal ini alam semesta dibangunkan berdasarkan matematik kerelatifan am dengan sifat-sifat asal mekanik kuantum dibina ke dalam struktur. Oleh itu, ini turun naik rawak kecil tenaga dalam ruang telah dalam proses perkembangan pesat - inflasi - menjadi perbezaan ketumpatan berskala besar yang kita lihat di alam semesta moden dengan galaksi dan lompang. Teori Hawking dan Hartle adalah salah satu daripada beberapa cara bagi menandakan permulaan alam semesta tanpa ketunggalan, titik isipadu sifar dan jisim tak terhingga, yang tidak akan memberi pengertian yang mendalam. idea-idea yang lain, seperti yang ditawarkan Alexander Vilenkin, tidak bermakna bahawa ketunggalan asal. Artikel baru yang muncul baru-baru pada pelayan preprint arXiv, memperkenalkan masalah. Dalam pengiraan dalam Hawking matematik dan Vilenkin Hartlsa pasukan baru tidak mendapat turun naik kuantum kecil diperlukan untuk mencipta alam semesta hari ini. Sebaliknya, turun naik ini adalah besar dan mencipta alam semesta ini, tidak seperti kita sendiri.

"Pengiraan kami membuat, yang membawa kepada gelombang graviti yang kuat selepas Big Bang," kata Feldbryugge - Variasi besar dalam bentuk ruang-masa. "Ia tidak boleh membawa kepada alam semesta seperti hari ini. Penempatan adalah bertentangan dengan apa yang kita lihat. "

Hartle tidak begitu mengambil berat tentang keputusan pasukan Feldbryugge. "Dalam kosmologi, kita masih mempunyai data terlalu sedikit berbanding apa yang boleh menjadi," katanya. "Oleh itu, kami melakukan yang terbaik, menjaga sebahagian daripada teori yang menepati pemerhatian kami." Dia mendapati pekerjaan baru sebagai satu lagi usaha untuk menghidupkan permainan dengan menawarkan maklumat lanjut dan laluan matematik lain yang boleh diikuti oleh ahli-ahli sains. "Penyelidik mempunyai hak untuk memilih, untuk mengejar mereka untuk idea atau yang lain."

Pasukannya juga baru-baru diterbitkan karya lain, menyemak semula matematik sendiri, dan menunjukkan mengapa teorinya masih berfungsi.

Namun matematik Feldbryugge dan pasukannya seolah-olah menunjukkan bahawa penampilan licin alam semesta tanpa apa-apa keistimewaan "bukan pilihan." matematik mereka lurus pertandingan Hartle dan Hawking.

Pengikatan mekanik kuantum dan teori relativiti umum untuk menerangkan asal-usul alam semesta bukanlah sesuatu yang baru atau masalah yang rapat dengan resolusi. Malah, ini adalah salah satu masalah utama, yang cuba untuk menyelesaikan ahli fizik teori, memandangkan kepentingannya untuk memahami asal-usul alam semesta, apabila kedua-dua set undang-undang terpakai kepada skala yang sama, dan kepentingan lubang hitam di mana graviti adalah begitu kuat bahawa cahaya dia tidak boleh meninggalkan ia. Tetapi perkara yang paling penting adalah bahawa Feldbryugge tidak percaya bahawa alam semesta, bermula dengan undang-undang mekanik kuantum dan kerelatifan, boleh mewujudkan turun naik yang kecil, yang membawa kepada alam semesta yang seperti kami - difikirkannya perlu menjadi sesuatu yang lain. "Tidak jelas apa keputusan akan menjadi versi akhir," katanya.

Pendapat mengenai pelbagai fizik jirim. Paul Steinhardt, seorang profesor fizik di Universiti Princeton, berkata sudah ada cara alternatif untuk mengelakkan masalah dalam kerja-kerja yang baru, dan juga masalah lain model Hawking - Hartle. Ini yang dipanggil model matematik terhingga memerlukan beberapa workarounds untuk mencipta alam semesta yang seperti kami.

"Apakah alternatif? Melantun tanpa keistimewaan, "katanya, merujuk kepada model yang dibangunkan bersama-sama dengan kosmologi teori di Princeton Anna Iddzhas. Menurut model ini, alam semesta runtuh dan kemudian bertukar menjadi alam semesta kita sendiri, lama sebelum anda boleh mula berfikir tentang kesan-kesan mekanik kuantum.

Sabina Hossenfelder, seorang penyelidik di Institut Frankfurt Pengajian Lanjutan, tidak pasti keputusan baru. "Satu-satunya perkara yang boleh saya simpulkan ialah kita tidak tahu bagaimana alam semesta bermula, sebelum karya ini ditulis. Dan kami tidak tahu bahawa selepas kerja-kerja ini telah diterbitkan. " Ahli teori serius tentang matematik dan melaksanakan pengiraan ini dengan masa dan ruang lama sebelum mereka mengesahkan teleskop. Satu-satunya cara untuk mengetahui dengan pasti apa yang berlaku, ia eksperimen.

Hari ini, kebanyakan teori-teori ini boleh disahkan atau disangkal oleh pemerhatian cahaya tertua yang sampai kepada kita, latar belakang gelombang mikro kosmik. Penyelidik berharap bahawa penemuan teori mereka akan membantu menyerlahkan tanda tangan penting dalam data ini. Adakah mungkin untuk menguji Feldbryugge dan pasukannya? Mereka baru sahaja bermula. Jelas sekali, untuk kajian akan mengambil masa yang lama. Ahli-ahli sains perlu akhirnya mencipta alam semesta ini yang akan menjadi sama seperti kami. Tetapi butir-butir proses ini belum lagi ditentukan.