Голографическая Вселенная: новая теория пространства-времени? Теория единой физической вселенной Новая теория среды вселенной

Представляем вам абсолютно новый взгляд на происхождение Вселенной разработанный группой физиков теоретиков из университета Индианы и представленный Никодимом Поплавским, работником этого университета.
Каждая черная дыра содержит новую Вселенную, наша не исключение, она тоже существует внутри черной дыры. Подобное утверждение может показаться странным, но именно это предположение наилучшим образом объясняет рождение Вселенной и течение всех процессов, которые мы наблюдаем сегодня.
Стандартная теория Большого взрыва не в состоянии ответить на многие вопросы. Она предполагает, что Вселенная зародилась, как «сингулярность» бесконечно малой точки содержащей бесконечно высокую концентрацию вещества расширяющую свой размер до состояния наблюдаемого нами сегодня. Теория инфляции, супер – быстрого расширения пространства, конечно отвечает на многие вопросы, такие как, почему именно не большие куски концентрированной материи на ранней стадии развития Вселенной объединялись в крупные небесные тела: галактики и скопления галактик. Но многие вопросы остаются без ответа. Например: что началось после Большого взрыва? Что послужило причиной Большого взрыва? Что является источником таинственной темной энергии, которая поступает из за границ Вселенной?
Теория о нахождении нашей Вселенной целиком внутри черной дыры дает ответы на эти и многие другие вопросы. Она исключает понятия физически невозможных особенностей нашей Вселенной. И она опирается на две центральные теории физики.
Во - первых, это общая теория относительности, современная теория гравитации. Она описывает Вселенную больших масштабов. Любое событие во Вселенной рассматривается, как точка в пространстве, и времени, и пространства – времени. Массивные объекты, такие как Солнце, искажают или создают «кривые» пространства – времени, сравнимые с шаром для боулинга лежащем на подвешенном холсте. Гравитационная вмятина от Солнца изменяет движение Земли и других планет, вращающихся вокруг него. Притяжение планет Солнцем предстает перед нами, как сила тяжести.
Второй закон квантовой механики, на который опирается новая теория, описывает Вселенную в самых малых масштабах, таких как атом и другие элементарные частицы.
В настоящее время физики стремятся объединить квантовую механику и общую теорию относительности в единую теорию «квантовой гравитации», что бы адекватно описывать важнейшие явления природы, в том числе поведение субатомных частиц в черных дырах.
В 1960-х годах, адаптацию общей теории относительности, учитывая эффекты от квантовой механики, назвали теорией гравитации Энштейна – Картона – Sciama – Kibble. Она не только обеспечивает новый шаг на пути к пониманию квантовой гравитации, но и создает альтернативную картину мира. Это изменение общей теории относительности включает в себя важное квантовое свойство матери известное, как СПИНОМ.
Мельчайшие частицы, такие как атомы и электроны обладают СПИНОМом, или внутренним угловым моментом аналогичным вращению фигуриста на льду. В этой картине СПИНОМ частиц взаимодействует с пространством – временем и снабжает его свойством называемым «торсионным». Что бы понять подобное скручивание, представьте себе пространство не как двумерный холст, а как гибкий одномерный стержень. Изгиб стержня соответствует пространственно – временному скручиванию. Если стержень тонкий, вы можете его скрутить, но трудно увидеть витой он или нет.
Скручивание пространства должно быть заметно, а точнее, весьма значительным на ранней стадии зарождения Вселенной или же в черной дыре. В этих экстремальных условиях скручивание пространства – времени должно проявить себя, как сила отталкивания или сила тяжести для ближайших от искривления пространства - времени объектов.
Как и в стандартной версии общей теории относительности, очень массивные звезды в конечном итоге попадают в черные дыры: области пространства, из которых ничего, даже свет не способно вырваться.
Вот какую роль в начальный момент зарождения вселенной может играть процесс скручивания:
Первоначально гравитационные притяжения искривленного пространства позволят превратить скручивание в силу отталкивания, ведущую к исчезновению вещества в меньших областях пространства. Но затем процесс скручивания становиться очень сильным превращаясь в точку бесконечной плотности, достигая состояния чрезвычайно большой, но конечной плотности. Так как энергия способна преобразовываться в массу, очень высокая гравитационная энергия, в этом чрезвычайно плотном состоянии может вызвать интенсивное рождение частиц, что значительно увеличивает массу внутри черной дыры.
Растущее число частиц с СПИНОМом приведет к более высокому уровню пространственно – временного скручивания. Отталкивающий момент скручивания может остановить развал материи и создать эффект «большого отскока» напоминающий вылетающий из воды утопленный до этого мячик, что приведет к процессу расширяющейся Вселенной. В результате этого мы наблюдаем соответствующие этому явлению процессы распределения массы, формы и геометрию вселенной.
В свою очередь, торсионный механизм предлагает удивительный сценарий, исходя из которого, каждая черная дыра способна производить внутри себя новую, юную Вселенную.
Таким образом, наша собственная Вселенная может находиться внутри черной дыры находящейся в другой Вселенной.
Так же, как мы не можем видеть то, что происходит внутри черной дыры, любые наблюдатели, в родительской Вселенной, не в состоянии видеть, что происходит в нашем мире.
Движение материи через границу черной дыры, называются «горизонтом событий» и происходит только в одном направлении, обеспечивая направление вектора времени, что мы воспринимаем как движение вперед.
Стрела времени в нашей Вселенной, досталась нам по наследству от родительской Вселенной, через процесс скручивания.
Скручиванием так же можно объяснить наблюдаемый дисбаланс между материей и антиматерией во Вселенной. Наконец процесс скручивания может быть источником темной энергии, таинственной формой энергии, которая пронизывает все наше пространство увеличивая скорость расширения Вселенной. Геометрия скручивания производит «космологическую постоянную», которая распространяется на внешние силы и является самым простым способом объясняющим существование темной энергии. Таким образом, наблюдаемое ускоряющееся расширение Вселенной может оказаться самым сильным свидетельством процесса скручивания.
Скручивание, следовательно, обеспечивает теоретическую основу для сценария, в котором внутри каждой черной дыры существует новая Вселенная. Этот сценарий так же выступает как средство решения нескольких крупных проблем современной теории гравитации и космологии, хотя физикам еще требуется объединить квантовую механику Энштейна – Картона – Sciama – Kibble с квантовой теорией гравитации.
Меж тем, новое понимание космических процессов поднимает другие важные вопросы. Например, что мы знаем о родительской Вселенной и черной дыре, внутри которой находится наша собственная Вселенная? Сколько слоев родительской Вселенной мы имеем? Как можно проверить, что наша Вселенная находится в черной дыре?
Потенциально последние вопросы могут быть исследованы, поскольку все звезды и черные дыры вращаются, наша Вселенная должна была унаследовать ось вращения родительской Вселенной, как «предпочтительное направление».
Недавнее обследование 15 тыс. галактик в одном полушарии вселенной установило, что они являются «левыми», то есть вращаются по часовой стрелке, в то время как в другом полушарии галактики являются «правыми» или вращаются против часовой стрелки. Но это открытие еще требует осмысления. В любом случае сейчас уже понятно: процесс скручивания в геометрии пространства – времени является правильным шагом на пути к успешной теории космологии.

Новые элементарные частицы обнаружить уже не удастся. Также альтернативный сценарий позволяет решить проблему иерархии масс. Исследование опубликовано на сайте arXiv.org, подробнее о нем рассказывает «Лента.ру».

Теория получила название Nnaturalness. Она определена на масштабах энергий порядка электрослабого взаимодействия, после разделения электромагнитного и слабого взаимодействий. Это было спустя примерно десять в минус тридцать второй - десять в минус двенадцатой секунд после Большого взрыва. Тогда, по мнению авторов новой концепции, во Вселенной существовала гипотетическая элементарная частица - рехитон (или рехеатон, от английского reheaton), распад которой привел к формированию наблюдаемой сегодня физики.

По мере того как Вселенная становилась более холодной (уменьшалась температура материи и излучения) и плоской (геометрия пространства приближалась к евклидовой), рехитон распался на множество других частиц. Они сформировали почти не взаимодействующие друг с другом группы частиц, практически идентичные по видовому набору, но отличающиеся массой бозона Хиггса, а значит, и собственными массами.

Число таких групп частиц, которые, по мнению ученых, существуют в современной Вселенной, достигает нескольких тысяч триллионов. К одному из таких семейств относятся и описываемая Стандартной моделью (СМ) физика и наблюдаемые в экспериментах на БАКе частицы и взаимодействия. Новая теория позволяет отказаться от суперсимметрии, которую до сих пор пытаются безуспешно найти, и решает проблему иерархии частиц.

В частности, если масса образовавшегося в результате распада рехитона бозона Хиггса мала, то масса остальных частиц будет велика, и наоборот. Именно это решает проблему электрослабой иерархии, связанную с большим разрывом между экспериментально наблюдаемыми массами элементарных частиц и масштабами энергий ранней Вселенной. Например, вопрос о том, почему электрон массой 0,5 мегаэлектронвольта почти в 200 раз легче мюона с теми же квантовыми числами, отпадает сам собой - во Вселенной есть точно такие же наборы частиц, где это различие проявляется не так сильно.

По новой теории, наблюдаемый в экспериментах на БАКе бозон Хиггса - самая легкая частица подобного типа, образовавшаяся в результате распада рехитона. С более тяжелыми бозонами связаны другие группы пока еще не обнаруженных частиц - аналоги открытых сегодня и хорошо изученных лептонов (не участвующих в сильном взаимодействии) и адронов (участвующих в сильном взаимодействии).

Новая теория не отменяет, но делает не столь необходимым введение суперсимметрии, предполагающей удвоение (как минимум) числа известных элементарных частиц за счет наличия суперпартнеров. Например, для фотона - фотино, кварка - скварк, хиггса - хиггсино и так далее. Спин суперпартнеров должен на полуцелое число отличаться от спина исходной частицы.

Математически частица и суперчастица объединяются в одну систему (супермультиплет); все квантовые параметры и массы частиц и их партнеров в точной суперсимметрии совпадают. Считается, что в природе суперсимметрия нарушена, и поэтому масса суперпартнеров значительно превышает массу их частиц. Для обнаружения суперсимметричных частиц и понадобились мощные ускорители вроде БАКа.

Если суперсимметрия или какие-либо новые частицы или взаимодействия и существуют, то, по мнению авторов нового исследования, они могут быть открыты на масштабах десяти тераэлектронвольт. Это почти на границе возможностей БАКа, и если предложенная теория верна, обнаружение там новых частиц крайне маловероятно.

Изображение: arXiv.org

Сигнал вблизи 750 гигаэлектронвольт, который мог указывать на распад тяжелой частицы на два гамма-фотона, о чем ученые коллабораций CMS (Compact Muon Solenoid) и ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), работающих на БАКе, сообщали в 2015 года и 2016 года, признан статистическим шумом. После 2012 года, когда стало известно об открытии в ЦЕРНе бозона Хиггса, новых фундаментальных частиц, предсказываемых расширениями СМ, не выявлено.

Канадский и американский ученый иранского происхождения Нима Аркани-Хамед, предложивший новую теорию, в 2012 году получил премию «Фундаментальная физика». Награда была учреждена в том же году российским бизнесменом Юрием Мильнером.

Поэтому возникновение теорий, в которых необходимость в суперсимметрии отпадает, ожидаемо. «Есть много теоретиков, в том числе я, считающих, что сейчас совершенно уникальное время, когда мы решаем важные и системные вопросы, а не касающиеся деталей какой-либо очередной элементарной частицы», - сказал ведущий автор нового исследования, физик из Принстонского университета (США).

Его оптимизм разделяют не все. Так, физик Мэтт Страсслер из Гарвардского университета полагает надуманным математическое обоснование новой теории. Между тем Падди Фокс из Национальной ускорительной лаборатории Энрико Ферми в Батавии (США) считает, что новую теорию удастся проверить в ближайшие десять лет. По его мнению, частицы, образованные в группе с каким-либо тяжелым бозоном Хиггса, должны оставить свои следы на реликтовом излучении - древней микроволновой радиации, предсказываемой теорией Большого взрыва.

Величие и многообразие окружающего мира способно поразить любое воображение. Все объекты и предметы, окружающие человека, другие люди, различные виды растений и животных, частицы, которые можно увидеть только с помощью микроскопа, а также непостижимые звездные скопления: все они объединены понятием «Вселенная».

Теории возникновения Вселенной разрабатывались человеком издавна. Несмотря на отсутствие даже начального понятия о религии или науке, в пытливых умах древних людей возникали вопросы о принципах мироустройства и о том, каково положение человека в том пространстве, которое его окружает. Сколько существует теорий возникновения Вселенной сегодня, сложно и сосчитать, некоторые из них изучаются передовыми учеными с мировыми именами, другие - откровенно фантастические.

Космология и ее предмет

Современная космология - наука о структуре и развитии Вселенной - рассматривает вопрос о ее происхождении как одну из интереснейших и до сих пор недостаточно изученных загадок. Природа процессов, способствовавших возникновению звезд, галактик, солнечных систем и планет, их развитие, источник появления Вселенной, а также ее размеры и границы: все это лишь краткий перечень изучаемых современными учеными вопросов.

Поиски ответов на основополагающую загадку об образовании мира привели к тому, что сегодня существуют различные теории возникновения, существования, развития Вселенной. Волнение специалистов, ищущих ответы, строящих и проверяющих гипотезы, оправдано, ведь достоверная теория рождения Вселенной раскроет для всего человечества вероятность существования жизни в других системах и планетах.

Теории возникновения Вселенной имеют характер научных концепций, отдельных гипотез, религиозных учений, философских представлений и мифов. Их все условно разделяют на две основные категории:

1. Теории, в соответствии с которыми Вселенная создана творцом. Иначе говоря, их суть в том, что процесс создания Вселенной был осознанным и одухотворенным действием, проявлением воли
2. Теории возникновения Вселенной, построенные на основе научных факторов. Их постулаты категорически отвергают как существование творца, так и возможность осознанного создания мира. Такие гипотезы зачастую основаны на том, что называется принципом заурядности. Они предполагают вероятность наличия жизни не только на нашей планете, но и на других.

Креационизм - теория создания мира Творцом

Как следует из названия, креационизм (творение) - это религиозная теория возникновения Вселенной. Это мировоззрение основано на концепции создания Вселенной, планеты и человека Богом или Творцом.

Идея длительное время являлась доминирующей, вплоть до конца XIX века, когда ускорился процесс накопления знаний в самых разных сферах науки (биология, астрономия, физика), а также широко распространилась эволюционная теория. Креационизм стал своеобразной реакцией христиан, придерживающихся консервативных взглядов на совершающиеся открытия. Доминирующая в то время идея только усилила противоречия, существующие между религиозной и другими теориями.

Чем отличаются научные и религиозные теории

Главные отличия между теориями различных категорий заключаются прежде всего в терминах, которые используют их приверженцы. Так, в научных гипотезах вместо творца - природа, а взамен сотворения - происхождение. Наряду с этим существуют вопросы, которые сходным образом освещены разными теориями или даже полностью продублированы.

Теории возникновения Вселенной, относящиеся к противоположным категориям, по-разному датируют само ее появление. Например, по данным самой распространенной гипотезы (теории большого взрыва), Вселенная образовалась около 13 млрд лет назад.

В противовес этому, религиозная теория возникновения Вселенной приводит совершенно другие цифры:

• В соответствии с христианскими источниками, возраст Вселенной, созданной Богом, на момент рождения Иисуса Христа составлял 3483-6984 лет.
• Индуизм предполагает, что нашему миру ориентировочно 155 трлн лет.

Кант и его космологическая модель

Вплоть до XX века большинство ученых придерживались мнения о бесконечности Вселенной. Этим качеством они характеризовали время и пространство. Кроме того, по их мнению, Вселенная обладала статичностью и однородностью.

Идею о безграничности Вселенной в пространстве выдвинул Исаак Ньютон. Развитием этого предположения занимался который разработал теорию об отсутствии также и временных границ. Продвинувшись дальше, в теоретических предположениях, Кант распространил бесконечность Вселенной на число возможных биологических продуктов. Этот постулат значил, что в условиях древнего и огромного мира без конца и начала может существовать неисчислимое количество возможных вариантов, в результате которых реально появление любого биологического вида.

На основании о возможном возникновении жизненных форм была позднее разработана теория Дарвина. Наблюдения за звездным небом и результаты расчетов астрономов подтвердили космологическую модель Канта.

Размышления Эйнштейна

В начале XX века Альбертом Эйнштейном была опубликована собственная модель Вселенной. Согласно его теории относительности, во Вселенной одновременно происходят два противоположных процесса: расширение и сжимание. Однако он соглашался с мнением большинства ученых о стационарности Вселенной, поэтому им было введено понятие космической силы отталкивания. Ее воздействие призвано уравновешивать притяжение звезд и прекращать процесс движения всех небесных тел для сохранения статичности Вселенной.

Модель Вселенной - по Эйнштейну - имеет определенный размер, но границы при этом отсутствуют. Такое сочетание осуществимо только при искривлении пространства таким образом, как это происходит в сфере.

Характеристиками пространства такой модели становятся:

• Трехмерность.
• Замыкание самого себя.
• Однородность (отсутствие центра и края), в которой равномерно располагаются галактики.

А. А. Фридман: Вселенная расширяется

Создатель революционной расширяющейся модели Вселенной, А. А. Фридман (СССР) построил свою теорию на основании уравнений, характеризующих общую теорию относительности. Правда, общепринятым мнением в научном мире того времени была статичность нашего мира, поэтому на его работы не было обращено должного внимания.

Через несколько лет астрономом Эдвином Хабблом было сделано открытие, давшее подтверждение идеям Фридмана. Было обнаружено удаление галактик от находящегося рядом Млечного пути. Вместе с тем неопровержимым стал факт сохранения пропорциональности скорости их движения расстоянию между ними и нашей галактикой.

Это открытие объясняет постоянное «разбегание» звезд и галактик по отношению друг к другу, что приводит к выводу о расширении мироздания.

В конечном счете выводы Фридмана были признаны Эйнштейном, впоследствии он упоминал о заслугах советского ученого как основателя гипотезы о расширении Вселенной.

Нельзя сказать, что существуют противоречия между этой теорией и общей теорией относительности, однако при расширении Вселенной должен был быть изначальный импульс, спровоцировавший разбегание звезд. По аналогии со взрывом, идея получила название «Большой взрыв».

Стивен Хокинг и антропический принцип

Результатом расчетов и открытий Стивена Хокинга стала антропоцентричная теория возникновения Вселенной. Ее создатель утверждает, что существование планеты, настолько хорошо подготовленной для жизни человека, не может быть случайным.

Теория возникновения Вселенной Стивена Хокинга предусматривает также постепенное испарение черных дыр, потерю ими энергии и испускание излучения Хокинга.

В результате поиска доказательств были выделены и проверены более 40 характеристик, соблюдение которых необходимо для развития цивилизации. Американским астрофизиком Хью Россом была произведена оценка вероятности подобного ненамеренного совпадения. Результатом оказалась цифра 10 -53 .

Наша Вселенная включает триллион галактик, по 100 миллиардов звезд в каждой. По произведенным учеными расчетам, общее количество планет должно составлять 10 20 . Эта цифра на 33 порядка меньше рассчитанной ранее. Следовательно, ни одна из планет во всех галактиках не может сочетать условия, которые подошли бы для самопроизвольного возникновения жизни.

Теория большого взрыва: возникновение Вселенной из ничтожно малой частицы

Ученые, поддерживающие теорию большого взрыва, разделяют гипотезу, в соответствии с которой мироздание является последствием грандиозного взрыва. Главным постулатом теории становится утверждение о том, что до этого события все элементы нынешней Вселенной были заключены в частице, имевшей микроскопические размеры. Находясь внутри нее, элементы характеризовались сингулярным состоянием, при котором такие показатели, как температура, плотность и давление не могут быть измерены. Они бесконечны. На материю и энергию в этом состоянии не воздействуют законы физики.

Происшедшего 15 миллиардов лет назад, называют возникшую внутри частицы нестабильность. Разлетевшиеся мельчайшие элементы положили начало тому миру, который мы знаем сегодня.

Вначале Вселенная была туманностью, образованной мельчайшими частицами (мельче атома). Затем, соединяясь, они сформировали атомы, которые послужили основой звездных галактик. Ответ на вопросы о том, что было до взрыва, а также, что стало его причиной, являются важнейшими из задач этой теории возникновения Вселенной.

Таблица схематически изображает этапы формирования мироздания после большого взрыва.

Как следует из приведенных выше данных, Вселенная продолжает расширяться и охлаждаться.

Постоянное увеличение расстояния между галактиками - основной постулат: то, чем отличается теория большого взрыва. Возникновение Вселенной таким способом может быть подтверждено найденными доказательствами. Также существуют и основания для ее опровержения.

Проблематика теории

Учитывая то, что теория большого взрыва не является доказанной на практике, не вызывает удивления то, что существует несколько вопросов, на которые она не в состоянии дать ответ:

1. Сингулярность. Этим словом обозначено состояние Вселенной, сжатой до одной точки. Проблемой теории большого взрыва становится невозможность описания процессов, происходящих в материи и пространстве в таком состоянии. Общий закон относительности здесь неприменим, поэтому составить математическое описание и уравнения для моделирования нельзя.
   Принципиальная невозможность получения ответа на вопрос об изначальном состоянии Вселенной дискредитирует теорию с самого начала. Ее научно-популярные изложения предпочитают замалчивать или упоминать лишь вскользь эту сложность. Однако для ученых, работающих над тем, чтобы подвести математическую базу под теорию большого взрыва, такое затруднение признано главным препятствием.
2. Астрономия. В этой сфере теория большого взрыва сталкивается с тем, что не может описать процесс происхождения галактик. Исходя из современных версий теорий, возможно предсказать то, как появляется однородное облако газа. При этом его плотность к нынешнему времени должна составлять около одного атома на кубический метр. Для получения чего-то большего не обойтись без корректировки исходного состояния Вселенной. Недостаток информации и практического опыта в этой сфере становятся серьезными препятствиями на пути дальнейшего моделирования.

Также существует несоответствие в показателях расчетной массы нашей галактики и теми данными, которые получены при изучении скорости ее притяжения к Судя по всему, вес нашей галактики в десять раз больше, чем предполагали ранее.

Космология и квантовая физика

Сегодня нет космологических теорий, которые не опирались бы на квантовую механику. Ведь она занимается описанием поведения атомных и Отличие квантовой физики от классической (излагаемой Ньютоном) в том, что вторая наблюдает и описывает материальные объекты, а первая предполагает исключительно математическое описание самого наблюдения и измерения. Для квантовой физики материальные ценности не представляют предмета исследований, здесь сам наблюдатель выступает частью исследуемой ситуации.

Исходя из этих особенностей, квантовая механика испытывает затруднения с описанием Вселенной, ведь наблюдатель - это часть Вселенной. Однако, говоря о возникновении мироздания, невозможно представить посторонних наблюдателей. Попытки разработать модель без участия постороннего наблюдателя были увенчаны квантовой теорией возникновения Вселенной Дж. Уилера.

Ее суть в том, что в каждый момент времени происходит расщепление Вселенной и образование бесконечного количества копий. В итоге каждая из параллельных Вселенных может быть наблюдаема, а наблюдатели могут видеть все квантовые альтернативы. При этом изначальный и новые миры реальны.

Инфляционная модель

Основной задачей, которую призвана решить теория инфляции, становится поиск ответа на вопросы, оставшиеся неосвещенными теорией большого взрыва и теорией расширения. А именно:

1. По какой причине Вселенная расширяется?
2. Что представляет собой большой взрыв?

С этой целью инфляционная теория возникновения Вселенной предусматривает экстраполяцию расширения на нулевой момент времени, заключение всей массы Вселенной в одной точке и образование космологической сингулярности, которая часто именуется большим взрывом.

Очевидной становится неактуальность общей теории относительности, которая не может быть применена в этот момент. В результате для разработки более общей теории (или «новой физики») и решения проблемы космологической сингулярности можно применить только теоретические методы, вычисления и выводы.

Новые альтернативные теории

Несмотря на успешность модели космической инфляции, есть ученые, которые выступают против, называя ее несостоятельной. Их основным аргументом становится критика предлагаемых теорией решений. Противники утверждают, что полученные решения оставляют некоторые детали упущенными, иначе говоря, вместо решения проблемы начальных значений, теория лишь искусно их драпирует.

Альтернативой становятся несколько экзотических теорий, идея которых основана на формировании начальных значений до большого взрыва. Новые теории возникновения Вселенной кратко можно описать следующим образом:

• Теория струн. Ее приверженцы предлагают, кроме привычных четырех измерений пространства и времени, ввести дополнительные измерения. Они могли бы играть роль на ранних этапах Вселенной, а в данный момент находиться в компактифицированном состоянии. Отвечая на вопрос о причине их компактификации, ученые предлагают ответ, гласящий, что свойством суперструн является Т-дуальность. Поэтому струны «наматываются» на дополнительные измерения и их размер ограничивается.
• Теория бран. Ее также называют М-теорией. В соответствии с ее постулатами, в начале процесса образования Вселенной существует холодное статичное пятимерное пространство-время. Четыре из них (пространственные) имеют ограничения, или стены - три-браны. Наше пространство выступает одной из стен, а вторая является скрытой. Третья три-брана размещена в четырехмерном пространстве, ее ограничивают две граничные браны. Теория рассматривает столкновение третьей браны с нашей и высвобождение большого количества энергии. Именно эти условия становятся благоприятными для появления большого взрыва.

1. Циклические теории отрицают уникальность большого взрыва, утверждая, что Вселенная переходит из одного состояния в другое. Проблемой подобных теорий становится возрастание энтропии, согласно второму закону термодинамики. Следовательно, длительность предыдущих циклов была меньшей, а температура вещества - существенно выше, чем при большом взрыве. Вероятность этого чрезвычайно мала.

Независимо от того, сколько существует теорий возникновения Вселенной, только две из них выдержали проверку временем и преодолели проблему всевозрастающей энтропии. Они были разработаны учеными Стейнхардтом-Тюроком и Баум-Фрэмптоном.

Эти относительно новые теории возникновения Вселенной выдвинуты в 80-х годах прошлого века. Они имеют немало последователей, которые разрабатывают модели на ее основе, занимаются поиском доказательств достоверности и работают над устранением противоречий.

Теория струн

Одна из наиболее популярных среди теории возникновения Вселенной - Прежде чем перейти к описанию ее идеи, необходимо разобраться с понятиями одного из ближайших конкурентов, стандартной модели. Она предполагает, что материю и взаимодействия можно описать как определенный набор частиц, делящихся на несколько групп:

• Кварки.
• Лептоны.
• Бозоны.

Эти частицы являются, по сути, кирпичиками мироздания, так как они настолько малы, что их нельзя разделить на составляющие.

Отличительной чертой теории струн становится утверждение о том, что такие кирпичики являются не частицами, а ультрамикроскопическими струнами, совершающими колебания. При этом, колебаясь на различной частоте, струны становятся аналогами различных частиц, описанных в стандартной модели.

Для понимания теории следует осознать, что струны не являются никакой материей, это энергия. Следовательно, теория струн заключает, что все элементы Вселенной состоят из энергии.

Хорошей аналогией может служить огонь. При взгляде на него создается впечатление его материальности, однако его нельзя осязать.

Космология для школьников

Теории возникновения Вселенной коротко изучают в школах на уроках астрономии. Учащимся описывают основные теории о том, как был образован наш мир, что происходит с ним теперь и как он будет развиваться в дальнейшем.

Целью уроков становится ознакомление детей с природой формирования элементарных частиц, химических элементов и небесных тел. Теории возникновения Вселенной для детей сводят к изложению теории большого взрыва. Преподаватели используют наглядный материал: слайды, таблицы, постеры, иллюстрации. Их основной задачей становится пробуждение у детей интереса к миру, который их окружает.

Вселенная, по мнению физиков-теоретиков, зародилась вовсе не в результате Большого Взрыва, а вследствие превращения в черную дыру четырехмерной звезды, что спровоцировало выброс «мусора». Именно этот мусор и стал основой нашего мироздания.

Команда физиков - Раджеш Пурхасан (Razieh Pourhasan), Нииеш Афшорди (Niayesh Afshordi) и Роберт Манн (Robert B. Mann) - выдвинули совершенно новую теорию рождения нашей Вселенной. При всей своей сложности данная теория объясняет многие проблемные моменты в современном представлении Вселенной.

В общепринятой теории появления Вселенной говорится о ключевой роли в этом процессе Большого Взрыва. Данная теория согласуема с наблюдаемой картиной расширения Вселенной. Однако у нее есть некоторые проблемные места. Так, не совсем понятно, например, каким образом сингулярность создала Вселенную с практически одинаковой температурой в различных уголках. Учитывая возраст нашей Вселенной - примерно 13,8 млрд. лет - достижение наблюдаемого температурного равновесия невозможно.

Многие космологи утверждают, что расширение Вселенной должно было происходить быстрее скорости света, но Афшорди отмечает хаотичность Большого Взрыва, поэтому неясно, как мог бы образоваться участок того или иного размера однородный по температуре.

Новая модель возникновения Вселенной объясняет данную загадку. Трехмерная Вселенная плавает в новой модели подобно мембране во Вселенной с четырьмя измерениями. Фактически, Вселенная представляет собой многомерный физический объект с размерностью меньше размерности пространства.

В четырехмерной Вселенной, конечно, четырехмерные звезды, способные проживать жизненный цикл, свойственный трехмерным звездам в нашей Вселенной. Четырехмерные звезды, отличающиеся наибольшей массивностью, взрываясь сверхновыми в конце жизни, будут превращаться в черную дыру.

Четырехмерная дыра обладала бы в свою очередь тем же горизонтом событий, что и трехмерная черная дыра. Горизонтом событий называют границу между внутренней стороной черной дыры и внешней. В трехмерной Вселенной этот горизонт событий представлен в виде двумерной поверхности, тогда как в четырехмерной - в виде трехмерной гиперсферы.

Таким образом, при взрыве четырехмерной звезды из оставшегося материала на горизонте событий формируется трехмерная брана, то есть Вселенная аналогичная нашей. Столь необычная для людского воображения модель может дать ответ на вопрос, почему у Вселенной почти одинаковая температура: породившая трехмерную Вселенную, четырехмерная существовала гораздо дольше 13,8 млрд. лет.

С точки зрения человека, привыкшего представлять Вселенную, как огромное и бесконечное пространство, новую теорию воспринять непросто. Трудно осознать, что наше мироздание, возможно, лишь локальное возмущение, «листок на пруду» древней четырехмерной дыры огромнейших размеров.