Фізики кажуть, що всесвіт, можливо, існувала вічно

9

“у реальності є так багато речей, які більшість людей мають пов’язані з науковою фантастикою або навіть фантастикою ” “ – сказав бруно бенто, фізик, який вивчає природу часу в ліверпульському університеті у великобританії.

У своїй роботі він використовував нову теорію квантової гравітації, звану теорією причинних множин, в якій простір і час розбиті на дискретні частини простору-часу. Відповідно до цієї теорії, на певному рівні існує фундаментальна одиниця простору-часу.

Бенто та його співробітники використовували цей причинно-наслідковий підхід для дослідження початку всесвіту. Вони виявили, що цілком можливо, що у всесвіту не було початку-вона завжди існувала в нескінченному минулому і тільки недавно перетворилася на те, що ми називаємо великим вибухом.

Квантова гравітація, мабуть, найнеприємніша проблема сучасної фізики. У нас є дві надзвичайно ефективні теорії всесвіту: квантова фізика та загальна теорія відносності.

Квантова фізика успішно описала три з чотирьох фундаментальних сил природи (електромагнетизм, слабка взаємодія і сильна взаємодія) аж до мікроскопічних масштабів. З іншого боку, загальна теорія відносності – це найбільш потужний і повний опис гравітації з коли-небудь придуманих.

Але при всіх своїх сильних сторонах загальна теорія відносності неповна. По крайней мере, в двох конкретних місцях всесвіту математика загальної теорії відносності просто не працює, не даючи надійних результатів: в центрах чорних дір і на початку всесвіту.

Ці області називаються “сингулярностями“ – це точки в просторі-часі, де руйнуються наші поточні закони фізики, і вони є математичними попереджувальними знаками про те, що загальна теорія відносності спотикається об саму себе. Всередині обох цих сингулярностей гравітація стає неймовірно сильною на дуже крихітних масштабах довжини.

Таким чином, щоб розгадати таємниці сингулярностей, фізикам необхідно мікроскопічне опис сильної гравітації, також зване квантовою теорією гравітації. Є багато претендентів, включаючи теорію струн і петлеву квантову гравітацію .

І є ще один підхід, який повністю змінює наше розуміння простору і часу.

У всіх сучасних теоріях фізики простір і час безперервні. Вони утворюють гладку тканину, що лежить в основі всієї реальності. У такому безперервному просторі-часі дві точки можуть бути якомога ближче один до одного в просторі, а дві події можуть відбуватися якомога ближче один до одного за часом.

Але інший підхід, званий теорією причинних множин, переосмислює простір – час як серію дискретних фрагментів або просторово-часових “атомів“. Ця теорія накладе суворі обмеження на те, наскільки близько можуть бути події в просторі і часі, оскільки вони не можуть бути ближче, ніж розмір “атома“.

Наприклад, якщо ви дивитеся на свій екран і читаєте це, все здається гладким і безперервним. Але якщо ви подивитеся на один і той же екран через збільшувальне скло, ви можете побачити пікселі, що розділяють простір, і ви виявите, що неможливо наблизити два зображення на екрані ближче, ніж один піксель.

“я був дуже радий знайти цю теорію, яка не тільки намагається стати настільки фундаментальною, наскільки це можливо, будучи підходом до квантової гравітації і фактично переосмислюючи саме поняття простору-часу, – але також відводить центральну роль часу і тому, що воно фізично означає, що час пройде, наскільки насправді фізично ваше минуле і існує вже майбутнє“, – сказав.

Теорія причинних множин має важливе значення для природи часу.

” величезна частина філософії причинних множин полягає в тому, що протягом часу є чимось фізичним, і його не можна приписувати якоїсь виникаючої ілюзії або чогось, що відбувається в нашому мозку, що змушує нас думати, що час йде; це проходження саме по собі прояв фізичної теорії“,-сказав бенто.

“отже, в теорії причинних множин, причинно-наслідкові зв’язки будуть рости на один« атом »за раз і ставати все більше і більше“.

Підхід причинних множин акуратно знімає проблему сингулярності великого вибуху, тому що в теорії сингулярності не можуть існувати. Матерію неможливо стиснути до нескінченно крихітних точок-вони можуть бути не менше розміру атома простору-часу.

Отже, як виглядає початок нашого всесвіту без сингулярності великого вибуху? саме тут бенто і його співробітник став залель, аспірант імперського коледжу лондона, підхопили нитку, досліджуючи, що теорія причинних множин повинна сказати про початкові моменти існування всесвіту.

Їх робота опублікована 24 вересня в базі даних препринтів arxiv. (стаття ще не опублікована в рецензованому науковому журналі.)

У статті досліджувалося “ ” чи має початок існувати в підході причинно – наслідкових зв’язків“, – сказав бенто.

” у первинному формулюванні та динаміці причинної множини, класично кажучи, причинна множина виростає з нічого у всесвіт, який ми бачимо сьогодні. Замість цього в нашій роботі не було б великого вибуху в якості початку, оскільки причинна безліч було б нескінченним до минуле, і тому завжди щось є раніше“.

Їх робота передбачає, що у всесвіту, можливо, не було початку – що вона просто існувала завжди. Те, що ми сприймаємо як великий вибух, могло бути лише особливим моментом в еволюції цієї завжди існуючої причинної сукупності, а не істинним початком.

Однак має бути ще багато роботи. Поки неясно, чи може цей безпричинний причинний підхід допускати фізичні теорії, з якими ми можемо працювати, щоб описати складну еволюцію всесвіту під час великого вибуху.

“можна все ще запитати, чи можна інтерпретувати цей [підхід причинно-наслідкових зв’язків] “розумним“ способом або що така динаміка фізично означає в більш широкому сенсі, але ми показали, що структура дійсно можлива“, – сказав бенто. “так що, принаймні, математично це можна зробити”.

Іншими словами, це … Початок.

.