|
Рождение Вселенной может быть смоделировано не как Большой взрыв, а скорее как замерзание воды в лёд, полагает группа австралийских физиков-теоретиков из Мельбурнского университета и Королевского мельбурнского технологического института.
Исследователи проводят аналогию между своим подходом и известным предметом дискуссии различных школ древнегреческой философии - о том, возможно ли бесконечное измельчение предметов, или же они состоят из предельно малых, но далее неделимых частиц, «атомов». Хотя, по их словам, ныне наука скорее склоняется ко второму ответу (пусть и не в таком простом варианте, как это представлял себе автор атомистической теории Демокрит), в отношении пространства-времени всё не так просто.
Ещё Эйнштейн полагал, что пространство и время неразрывны, «текут». Однако сторонники теории квантовых графов подвергают эту мысль сомнению - по крайней мере в очень малых масштабах. Классический пример графа - карта лондонского метро, а в учебниках физики или химии пользуются для изображения того, как атомы соединяются, химическими связями в молекуле. Математика, описывающая квантовые состояния объёма и площади, обеспечивает набор правил, регулирующих то, как линии могут соединять узлы и какие числа могут располагаться друг относительно друга. В её рамках каждое квантовое состояние соответствует одному из графов, и каждый граф, удовлетворяющий правилам, соотносится с квантовым состоянием. Графы, таким образом, представляют собой удобную краткую запись возможных квантовых состояний пространства. Теория квантовых графов позволяет представить физическую реальность в виде полной группы многодольных графов, состоящих из вершин и связей между вершинами. («КЛ»-читателю эта теория, возможно, известна по её частичному и крайне популярному изложению в НФ-романе Грега Игана «Лестница Шильда».)
«Новая теория, известная как теория квантовых графов (Quantum Graphity), предполагает, что пространство может состоять из неразделимых "кирпичиков", что-то вроде крохотных атомов [только не вещества, а пространства-времени]", - поясняют учёные. Однако из-за малых размеров обнаружить такие „кирпичики" напрямую невозможно.
Исходя из этого, существующая модель происхождения Вселенной (Большой взрыв) нуждается в пересмотре. „Самая большая проблема с Большим взрывом в том, что это собственно взрыв, - считает Джеймс Квоч (James Quach), ведущий автор исследования, опубликованного не так давно в журнале Physical Review D (препринт вы найдёте здесь). - В момент взрыва физика нарушается. Эта модель не способна ничего предсказать о том, что же происходило при Большом взрыве, для этого нельзя использовать ни математику, ни какую-либо теорию".
По мнению физика, в пространственно-временном смысле никакого взрыва не было, а было превращение „воды в лёд", „большое замерзание" Вселенной. Под „водой" он подразумевает первоначальное аморфное состояние пространства-времени, в котором не было жёсткой структуры, упорядоченных измерений. По мере остывания Вселенной пространство-время „кристаллизовалось" в трёхмерный вариант пространства и одно измерение времени, то, что мы наблюдаем сегодня. В начале же время теоретически могло течь в любом направлении, да и пространство было неструктурированным.
„Теоретизируя в этом направлении, по мере остывания Вселенной мы ожидаем, что [в кристаллической структуре пространства-времени] должны образовываться трещины, подобно тому, как трещины формируются во льду при замерзании воды", - подытоживает учёный.
И теория эта, как это ни странно звучит, экспериментально проверяема. Свет и другие частицы должны огибать или отражать подобные дефекты, и, таким образом, астрономы могут обнаружить такие эффекты, как трещины в структуре пространства-времени. Это означает, что уже в ближайшее время вопрос о „гладкости" или „дискретности" пространства-времени может быть решён окончательно.
Подготовлено по материалам Мельбурнского университета.
| |