Мы не так нередко о этом задумываемся и все таки, было ли у Вселенной начало? Согласно ведущей космологической теории, наша Вселенная родилась в итоге Огромного взрыва около 14 млрд годов назад и с того времени расширяется с убыстрением. Но не все исследователи считают, что в реальности дело было конкретно так. Доктор Ливерпульского института в Англии, физик Бруно Бенто считает, что никакого начала Вселенной не было. Может быть, то, что мы называем Вселенной, было постоянно – и новенькая теория квантовой гравитации, кажется, может разъяснить почему. В процессе работы Бенто и его коллеги употребляли новейшую теорию под заглавием теория причинных множеств, согласно которой место и время разбиты на дискретные фрагменты. На каком-то уровне, как отмечают исследователи, существует базовая единица пространства-времени. Используя новейший подход, основанный на причинно-следственных связях, физики нашли, что у Вселенной, полностью может быть, не было начала: она была постоянно, в нескончаемом прошедшем и только не так давно перевоплотился в то, что мы называем Огромным взрывом.

Квантовая гравитация, пожалуй, самая противная неувязка, с которой сталкивается современная физика. У нас есть две очень действенные теории Вселенной: квантовая физика и общая теория относительности.

Основная сила природы

Гравитация, как понятно, является генеральным директором вселенной, властелином Вселенной, если желаете. Конкретно эта сила дозволяет звездам и планеткам вращаться по орбите, а черным дырам всасывать любые объекты, что оказались вблизи. Благодаря гравитации яблоко свалилось на голову Исаака Ньютона, а мы с вами не улетаем в небо, стоит нам оторваться от земли.

Будучи базовой силой Вселенной гравитация – в нашем, людском осознании – разъясняет как движутся небесные тела, также является главенствующей силой на Земле. Но, если Общая теория относительности Эйнштейна (ОТО) отлично совладевает с описанием мира, видимого невооруженным глазом, она, как досадно бы это не звучало, не полностью обрисовывает законы, по которым существует загадочный и невидимый мир атомов и частиц. Этот умопомрачительный мир обрисовывает квантовая механика.

Квантовая механика обрисовывает то, как ведут взаимодействие вместе простые частички.

Но потому что мы не лицезреем взаимодействия простых частиц, нам кажется странноватым, что квантовый мир так очень различается от знакомых объектов (хотя объекты эти полностью и стопроцентно состоят из этих самых частиц).

Так что когда мы смотрим за границы Земли, на Вселенную, которая намного обширнее, и начинаем разглядывать огромные явления, отложить квантовую физику в сторону не получится.

Хотя сила гравитации является более значимой в галлактических масштабах, три остальные фундаментальные силы природы также играют важную роль – будь то солнечные вспышки либо ядерные реакции в недрах звезд. Квантовые эффекты также появляются в ряде таковых концепций как Большенный взрыв либо темные дыры. По сути отыскать что-то, в чем квантовые силы не принимают роли, нереально.

Наш мир намного больше и труднее, чем мы можем для себя представить. Но шанс разгадать фундаментальные потаенны Вселенной у нас есть.

Но вернемся к гравитации. Она, как мы уже гласили выше, не вписывается в квантовый мир. И даже в работе Эйнштейна уравнения поля для гравитации не проквантованы. Хотя большая часть физиков убеждены, что должен быть некий метод объединения гравитации с 3-мя базовыми силами, квантовыми по собственной сути, он как и раньше представляется сложным для осознания.

Альберт Эйнштейн издержал огромную часть крайних 30 лет собственной жизни на поиск метода сближения гравитации с иными силами, но ему это не удалось.

Таковым образом, квантовая гравитация – это общий термин для теорий, которые пробуют соединить гравитацию с иными базовыми силами физики (которые уже объединены совместно). Обычно она подразумевает существование теоретической виртуальной частички – гравитона, который опосредует гравитационную силу.

Любопытно, что конкретно наличие гравитона различает квантовую гравитацию от неких остальных объединенных теорий поля. И все таки обязаны отметить, что ряд имеющихся теорий наличия гравитона не требуют.

Теория квантовой гравитации

Итак, Обычная модель физики частиц (разработанная в период с 1970 по 1973 год) постулирует, что другие три фундаментальные силы природы опосредованы виртуальными бозонами. Фотоны опосредуют электромагнитную силу; бозоны опосредуют слабенькое ядерное взаимодействие, а глюоны (такие как кварки) опосредуют мощное ядерное взаимодействие. Как следует, гравитон будет опосредовать гравитационную силу. Если, естественно, эта квантовая частичка будет найдена.

Ожидается, что гравитон не будет владеть массой (потому что действует одномоментно на огромных расстояниях), но, основная неувязка экспериментальной проверки хоть какой теории квантовой гравитации состоит в том, что уровни энергии, нужные для наблюдения гипотез, недосягаемы в современных лабораторных опытах.

Ткань (мед. система клеток и межклеточного вещества, объединённых общим происхождением, строением и выполняемыми функциями) пространства-времени искривляется массой Солнца

Догадки квантовой гравитации, обычно, состоят в том, что таковая теория окажется сразу обычной и стильной. По последней мере в 2-ух определенных местах во Вселенной, где математика общей теории относительности просто ломается и нереально получить надежных результатов: в центрах темных дыр и сначала Вселенной.

Эти области именуются «сингулярностями» – точками в пространстве-времени, где рушатся знакомые нам законы физики. На самом деле, сингулярность – это математическое предупреждение о том, что ОТО Эйнштейна спотыкается о саму себя. В обеих этих сингулярностях гравитация становится неописуемо мощной в весьма малых масштабах.

Но как разгадать тайну сингулярности? Для начала, физикам нужна теория квантовой гравитации. По сути на ее роль существует огромное количество претендентов, включая теорию струн и теорию петлевой квантовой гравитации, подробнее о которой мы ведали тут. Но еще есть один подход, который стопроцентно переписывает наше осознание места и времени.

Теория причинных множеств

Во всех современных теориях место и время непрерывны. Они образуют гладкую ткань (мед. система клеток и межклеточного вещества, объединённых общим происхождением, строением и выполняемыми функциями), которая лежит в базе всей действительности. В таком непрерывном пространстве-времени две точки могут находиться как можно поближе друг к другу в пространстве, и два действия могут произойти как можно поближе друг к другу во времени.

Но иной подход, именуемый теорией причинных множеств, переосмысливает пространство-время как серию дискретных фрагментов, либо «атомов» пространства-времени. Эта теория установила бы строгие ограничения на то, как близкими могут быть действия в пространстве и времени, так как они не могут быть поближе, чем размер «атома».

Новенькая теория, может быть, сумеет соединить ОТО и квантовую механику.

К примеру, когда вы смотрите на экран, читая эту статью, все кажется гладким и непрерывным. Но если б вы поглядели на этот экран через увеличительное стекло, то узрели бы пиксели, которые делят место и нашли бы, что нереально приблизить два изображения на дисплее поближе, чем на один пиксель. Эта теория взволновала физика Бруно Бенто из Ливерпульского института.

Я был взволнован, найдя эту теорию, которая не только лишь пробует быть как можно наиболее базовой – являясь подходом к квантовой гравитации и практически переосмысливая само понятие пространства-времени, но также отводит центральную роль времени и его течению, – рассказал физик в интервью Live Science.

«Большая часть философии причинно-следственных связей состоит в том, что течение времени является кое-чем физическим, что его не следует приписывать некий возникающей иллюзии либо чему-то, что происходит снутри нашего мозга (центральный отдел нервной системы животных и человека), что принуждает нас мыслить, что время идет; это прохождение {само по себе} является проявлением физической теории», – пишут создатели научной работы.

Итак, в теории причинных множеств причинный набор будет расти по одному «атому» за раз и становиться больше и больше». Подход с причинно-следственными связями аккуратненько избавляет делему сингулярности Огромного взрыва, поэтому что в теории сингулярности не могут существовать. Материя не может сжаться до нескончаемо малых точек – они могут стать не меньше размера атома пространства-времени.

Людскому глазу не подвластен микромир. Е счастью, у нас есть инструменты, дозволяющие узреть атомы и электроны.

Но как в таком случае смотрится начало нашей Вселенной? Как считает Ленту и его сотрудник Став Залель, аспирант Английского Имперского института, теория причинных множеств может о этом почти все поведать. Их работа пока что не прошла экспертную оценку и опубликована на сервере препринтов arXiv.

В ней физики разглядели вопросец о том, «обязано ли существовать начало Вселенной в подходе с причинно-следственными связями». В начальной формулировке причинный набор растет из ничего во Вселенную, которую мы лицезреем сейчас. В новейшей работе Огромного взрыва в качестве начала Вселенной не было, так как причинно-следственная связь была бы нескончаемой в прошедшем. Это значит, что в прошедшем постоянно было что-то еще.

Новенькая работа предполагает, что Вселенная, может быть, не имела начала – она просто была постоянно. То, что мы воспринимаем как Большенный взрыв, может быть, было просто особенным моментом в эволюции этого постоянно имеющегося причинного набора, а не настоящим началом.

Большенный взрыв либо Ничего?

Согласитесь, очень захватывающее исследование. В конце концов, больше 100 лет физики не могут соединить квантовый мир и мир, который мы лицезреем впереди себя. Но даже если работа пройдет экспертную оценку и будет размещена в научном журнальчике, у ученых впереди весьма много работы.

Может быть когда-нибудь мы разгадаем величайшие потаенны Вселенной

Таковым образом, вопросец о том, можно ли новейший подход интерпретировать «разумным» образом остается открытым. Но исследователям удалось показать, что схожая структура вправду вероятна. По последней мере математически. Так что в наиблежайшее время мы и правда может выяснить, было ли у Вселенной начало либо же она была постоянно. Будем ожидать.

Источник