Большой отскок

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск
Космология
Изучаемые объекты и процессы
История Вселенной
Наблюдаемые процессы
Теоретические изыскания

Большой отскок (англ. Big Bounce) — космологическая гипотеза формирования Вселенной, вытекающая из циклической модели, или интерпретация теории Большого взрыва, согласно которой возникновение нашей Вселенной стало результатом распада некоей «предыдущей» Вселенной[1].





История

Истоки концепции «Большого отскока» восходят к работам Виллема де Ситтера, Карла фон Вайцзеккера, Джорджа МакВитти и Георгия Гамова (последний отметил, что «с точки зрения физики мы должны полностью забыть о периоде до коллапса [Вселенной]»[2]). Тем не менее, сам термин «Большой отскок» не появлялся в научной литературе до 1987 года. Впервые он появился в названиях двух статей на немецком языке Вольфганга Пристера и Ханса-Йоахима Бломе в журнале Stern und Weltraum[3]. Затем термин появился в публикации Иосифа Розенталя 1988 года Big Bang, Big Bounce (перевод на английский язык русской книги, вышедшей под другим названием), и в статье 1991 (на английском языке) Пристера и Бломе в Astronomy and Astrophysics.

Сам термин, видимо, возник от названия романа Элмора Леонарда 1969 года The Big Bounce (на русский язык переводится как «Большая кража»), после того как научное сообщество получило подтверждение гипотезы Большого взрыва после открытия Пензиасом и Уилсоном в 1965 году микроволнового реликтового излучения.

Расширение и сжатие Вселенной

С точки зрения теории осциллирующей Вселенной, Большой взрыв не был началом нашей Вселенной — она могла образоваться в результате стремительного сжатия («отскока»), управляемого сложными эффектами квантовой гравитации, в свою очередь, породившего взрыв. Это говорит о том, что мы с одинаковым успехом можем жить как в любой точке бесконечной последовательности возникающих Вселенных, так и, наоборот, в «первой итерации» Вселенной.

Основная идея квантовой теории Большого отскока заключается в том, что в условиях, когда плотность материи стремится к бесконечности, меняется поведение квантовой пены. В условиях Большого сжатия все так называемые фундаментальные физические постоянные, в том числе скорость света в вакууме, не являются постоянными, особенно в промежуток времени, меньший, чем минимально доступный для измерения (Планковское время, примерно ≈ 5,4·10−44 с). Из этого следует, по аналогии с соотношениями неопределённости в квантовой механике, что объёмы Вселенной до и после «Большого отскока» становятся «неопределенной парой», то есть точно вывести одну величину из другой невозможно.

Модель Большого отскока, однако, не позволяет объяснить, каким образом идущее в настоящее время расширение Вселенной сменится её сжатием.

Дальнейшее развитие теории

В 2003 году Питер Линдс выдвинул новую космологическую модель, в которой время является циклическим. Согласно этой модели, наша Вселенная в конце концов должна перестать расширяться и начать сжиматься. При этом, согласно точке зрения Линдса, возникновение сингулярности приведёт к нарушению второго начала термодинамики, поэтому Вселенная не может «схлопнуться» до состояния сингулярности. Линдс предполагает, что история Вселенной в точности будет повторяться в каждом цикле в вечном возвращении. Научное сообщество не разделяет теорию Линдса в силу того, что строгую математическую модель в ней заменяют философские соображения[4].

В 2007 году Мартин Боджовальд (англ.)русск.[5] из университета штата Пенсильвания опубликовал работу по теории петлевой квантовой гравитации (ТПКГ), в которой предложил новую математическую модель, описывающую концепцию квантовых состояний, как существовавших до Большого взрыва и изменявшихся в ходе него, вопреки господствовавшей ранее точке зрения, что эти состояния появились вместе с нашей Вселенной лишь в процессе этого взрыва"[6].

Для того, чтобы получить данные о состоянии до Большого взрыва (то есть характеристики той Вселенной, которая существовала до нашей), Боджовальд[7] разработал собственный подход к ТПКГ. Боджовальд сделал ряд успешных аппроксимаций и переформулировал некоторые квантово-гравитационные математические модели, максимально упростив уравнения ТПКГ, чтобы получить их аналитические решения. Уравнения Боджовальда, в свою очередь, для вывода характеристик «предыдущей» Вселенной требуют знания ряда параметров «нынешней» Вселенной[8].

В 2008 году в журнале Physical Review Letters опубликована статья Аштекара, Корики и Сингха, развивающая подход Боджовальда[9].

В 2011 году Никодем Поплявски (англ.)русск. показал, что несингулярный Большой отскок следует из теории гравитации Эйнштейна-Картана-Сиамы-Киббла[10]. В этой теории результирующие уравнения для описания пространства-времени распадаются на два класса. Один из них аналогичен общей теории относительности, с тем отличием, что в тензор кривизны включены компоненты с аффинным кручением. Второй класс уравнений задаёт связь тензора кручения и тензора спина материи и излучения. Минимальная связь между кручением и спинорным полем порождает отталкивающее спин-спиновое взаимодействие, которое играет большую роль в фермионной материи при очень высоких плотностях. Такое взаимодействие предотвращает образование гравитационной сингулярности. Вместо этого коллапсирующая материя достигает огромной, но конечной плотности и «отскакивает», образуя другую сторону моста Эйнштейна — Розена, которая растёт в качестве новой вселенной[11]. Этот сценарий также объясняет, почему существующая Вселенная в больших масштабах является однородной и изотропной, обеспечивая физическую альтернативу космической инфляции.

В 2012 году Кай, Иссон и Бранденбергер успешно построили новую теорию несингулярного Большого отскока в рамках стандартной эйнштейновской теории гравитации[12]. Эта теория позволяет объединить концепции Большого отскока и экпиротического сценария, и, в частности, позволяет разрешить проблему нестабильности Белинского-Халатникова-Лифшица.

См. также

Напишите отзыв о статье "Большой отскок"

Примечания

  1. ↑ [www.sciencedaily.com/releases/2006/05/060515232747.htm Penn State Researchers Look Beyond The Birth Of The Universe], Science Daily (May 17, 2006). Referring to Ashtekar Abhay, Pawlowski Tomasz, Singh Parmpreet (2006). «Quantum Nature of the Big Bang». Physical Review Letters 96 (14). arXiv:gr-qc/0602086. DOI:10.1103/PhysRevLett.96.141301. PMID 16712061. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2006PhRvL..96n1301A 2006PhRvL..96n1301A].
  2. ↑ Kragh Helge. Cosmology. — Princeton, NJ, USA: Princeton University Press, 1996. — ISBN 0-691-00546-X.
  3. ↑ Overduin, James (June 2007). «Wolfgang Priester: from the big bounce to the Λ-dominated universe». Naturwissenschaften 94 (6): 417–429. arXiv:astro-ph/0608644. DOI:10.1007/s00114-006-0187-x. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2007NW.....94..417O 2007NW.....94..417O].
  4. ↑ David Adam. [education.guardian.co.uk/higher/research/story/0,9865,1017994,00.html The Strange story of Peter Lynds] (14 August 2003).
  5. ↑ [www.buninlib.orel.ru/cgi/irbis64r_01/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN=AOS&P21DBN=AOS&S21STN=1&S21REF=1&S21FMT=fullwebr&C21COM=S&S21CNR=1010&S21P01=0&S21P02=0&S21LOG=1&S21P03=K=&S21STR=большой%20отскок,%20большой%20взрыв Боджовальд, М. В погоне за скачущей Вселенной / М. Боджовальд // В мире науки. — 2009. — N 1. — С. 18 — 26.]
  6. ↑ Bojowald, Martin (2007). «What happened before the Big Bang?». Nature Physics 3 (8): 523–525. DOI:10.1038/nphys654. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2007NatPh...3..523B 2007NatPh...3..523B].
  7. ↑ [library.sgu.ru/cgi-bin/irbis64r_13/cgiirbis_64.exe?LNG=&Z21ID=&I21DBN=MARS_PRINT&P21DBN=MARSavhead&S21STN=1&S21REF=&S21FMT=FULLW_print&C21COM=S&S21CNR=500&S21P01=0&S21P02=0&S21LOG=1&S21P03=K=&S21STR=Большой%20отскок В погоне за скачущей Вселенной / Мартин Боджовальд; пер. О. С. Сажина // В мире науки. — 2009. — N 1. — С. 18-24 : 4 рис., 3 граф. — Библиогр.: с. 24 (3 назв.) . — ISSN 0208-0621]
  8. ↑ [www.abitura.com/modern_physics/big_bam.htm Предыстория Вселенной]
  9. ↑ Ashtekar Abhay, Corichi Alejandro, Singh Parampreet (2008). «Robustness of key features of loop quantum cosmology». Physical Review D 77 (2): 024046. arXiv:0710.3565. DOI:10.1103/PhysRevD.77.024046. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2008PhRvD..77b4046A 2008PhRvD..77b4046A].
  10. ↑ Poplawski, N. J. (2012). «Nonsingular, big-bounce cosmology from spinor-torsion coupling». Physical Review D 85: 107502. arXiv:1111.4595. DOI:10.1103/PhysRevD.85.107502. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2012PhRvD..85j7502P 2012PhRvD..85j7502P].
  11. ↑ Popławski, N. J. (2010). «Cosmology with torsion: An alternative to cosmic inflation». Physics Letters B 694 (3): 181–185. arXiv:1007.0587. DOI:10.1016/j.physletb.2010.09.056. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2010PhLB..694..181P 2010PhLB..694..181P].
  12. ↑ Cai Yi-Fu, Easson Damien, Brandenberger Robert (2012). «Towards a Nonsingular Bouncing Cosmology». Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 08: 020. arXiv:1206.2382. DOI:10.1088/1475-7516/2012/08/020. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2012JCAP...08..020C 2012JCAP...08..020C].

Литература

  • [ufn.ru/ru/articles/2014/2/f/ Гравитационное четырёхфермионное взаимодействие в ранней Вселенной А. С. Руденко, И. Б. Хриплович]
  • Magueijo João. Faster than the Speed of Light: the Story of a Scientific Speculation. — Cambridge, MA: Perseus Publishing, 2003. — ISBN 0-7382-0525-7.
  • Bojowald, Martin (2008). «Follow the Bouncing Universe». Scientific American 299 (October 2008): 44–51. DOI:10.1038/scientificamerican1008-44. PMID 18847084.

Ссылки

  • [elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/430700/V_mire_nauki_1_2009 «В мире науки» № 1, 2009 КОСМОЛОГИЯ В погоне за скачущей Вселенной] [sciam.ru/catalog/1-2009 «В мире науки» № 1, 2009 В ПОГОНЕ ЗА СКАЧУЩЕЙ ВСЕЛЕННОЙ Мартин Боджовальд]
  • [modcos.com/articles.php?id=146 В погоне за скачущей вселенной]
  • [www.chronos.msu.ru/old/RREPORTS/bodzhovald_pogonya.html январь 2009 № 1 «В МИРЕ НАУКИ» Космология В ПОГОНЕ ЗА СКАЧУЩЕЙ ВСЕЛЕННОЙ Мартин Боджовальд]
  • [www.avkokin.ru/documents/586 Развитие идей истории вселенной. Большой Отскок]
  • [astro.uni-altai.ru/events/2007/07/05/1183638060.html Американский ученый предложил альтернативу Большому Взрыву]
  • [elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431131/Za_trillion_let_do_Bolshogo_vzryva За триллион лет до Большого взрыва Алексей Левин «Популярная механика» № 6, 2010]
  • [modcos.com/news.php?id=262&idcom=197 Возможно, мы живём внутри чёрной дыры]
  • [www.modcos.com/articles.php?id=149&idcom=258 Единая Физика к 2050 состояние и надежды?]
  • [www.nanonewsnet.ru/articles/2015/perezhivut-li-nashi-potomki-razrushenie-vselennoi Переживут ли наши потомки разрушение Вселенной?]
  • [modcos.com/news.php?id=84 Недавний результат Тэватрона не вызвал у физиков особого энтузиазма]
  • [arxiv.org/abs/astro-ph/0608644 Wolfgang Priester: from the big bounce to the Lambda-dominated universe], James Overduin, 2006
  • [arxiv.org/html/physics/9812021v2 Dark Matter, Antimatter, and Time-Symmetry], Trevor Pitts, 1999
  • [www.science.psu.edu/news-and-events/2006-news/Ashtekar5-2006.htm/ Penn State Researchers Look Beyond The Birth Of The Universe] (Penn State) May 12, 2006
  • [www.science.psu.edu/news-and-events/2007-news/Bojowald6-2007.htm/ What Happened Before the Big Bang?] (Penn State) July 1, 2007
  • [gravity.psu.edu/outreach/articles/bigbounce.pdf From big bang to big bounce] (Pen State) NewScientist December 13, 2008
  • [www.springerlink.com/content/h303472950450007/ SpringerLink — Gravitation and Cosmology, Volume 16, Number 4]

Отрывок, характеризующий Большой отскок

– Roi de Rome, [Римский король.] – сказал он, грациозным жестом руки указывая на портрет. – Admirable! [Чудесно!] – С свойственной итальянцам способностью изменять произвольно выражение лица, он подошел к портрету и сделал вид задумчивой нежности. Он чувствовал, что то, что он скажет и сделает теперь, – есть история. И ему казалось, что лучшее, что он может сделать теперь, – это то, чтобы он с своим величием, вследствие которого сын его в бильбоке играл земным шаром, чтобы он выказал, в противоположность этого величия, самую простую отеческую нежность. Глаза его отуманились, он подвинулся, оглянулся на стул (стул подскочил под него) и сел на него против портрета. Один жест его – и все на цыпочках вышли, предоставляя самому себе и его чувству великого человека.
Посидев несколько времени и дотронувшись, сам не зная для чего, рукой до шероховатости блика портрета, он встал и опять позвал Боссе и дежурного. Он приказал вынести портрет перед палатку, с тем, чтобы не лишить старую гвардию, стоявшую около его палатки, счастья видеть римского короля, сына и наследника их обожаемого государя.
Как он и ожидал, в то время как он завтракал с господином Боссе, удостоившимся этой чести, перед палаткой слышались восторженные клики сбежавшихся к портрету офицеров и солдат старой гвардии.
– Vive l'Empereur! Vive le Roi de Rome! Vive l'Empereur! [Да здравствует император! Да здравствует римский король!] – слышались восторженные голоса.
После завтрака Наполеон, в присутствии Боссе, продиктовал свой приказ по армии.
– Courte et energique! [Короткий и энергический!] – проговорил Наполеон, когда он прочел сам сразу без поправок написанную прокламацию. В приказе было:
«Воины! Вот сражение, которого вы столько желали. Победа зависит от вас. Она необходима для нас; она доставит нам все нужное: удобные квартиры и скорое возвращение в отечество. Действуйте так, как вы действовали при Аустерлице, Фридланде, Витебске и Смоленске. Пусть позднейшее потомство с гордостью вспомнит о ваших подвигах в сей день. Да скажут о каждом из вас: он был в великой битве под Москвою!»
– De la Moskowa! [Под Москвою!] – повторил Наполеон, и, пригласив к своей прогулке господина Боссе, любившего путешествовать, он вышел из палатки к оседланным лошадям.
– Votre Majeste a trop de bonte, [Вы слишком добры, ваше величество,] – сказал Боссе на приглашение сопутствовать императору: ему хотелось спать и он не умел и боялся ездить верхом.
Но Наполеон кивнул головой путешественнику, и Боссе должен был ехать. Когда Наполеон вышел из палатки, крики гвардейцев пред портретом его сына еще более усилились. Наполеон нахмурился.
– Снимите его, – сказал он, грациозно величественным жестом указывая на портрет. – Ему еще рано видеть поле сражения.
Боссе, закрыв глаза и склонив голову, глубоко вздохнул, этим жестом показывая, как он умел ценить и понимать слова императора.


Весь этот день 25 августа, как говорят его историки, Наполеон провел на коне, осматривая местность, обсуживая планы, представляемые ему его маршалами, и отдавая лично приказания своим генералам.
Первоначальная линия расположения русских войск по Ко лоче была переломлена, и часть этой линии, именно левый фланг русских, вследствие взятия Шевардинского редута 24 го числа, была отнесена назад. Эта часть линии была не укреплена, не защищена более рекою, и перед нею одною было более открытое и ровное место. Очевидно было для всякого военного и невоенного, что эту часть линии и должно было атаковать французам. Казалось, что для этого не нужно было много соображений, не нужно было такой заботливости и хлопотливости императора и его маршалов и вовсе не нужно той особенной высшей способности, называемой гениальностью, которую так любят приписывать Наполеону; но историки, впоследствии описывавшие это событие, и люди, тогда окружавшие Наполеона, и он сам думали иначе.
Наполеон ездил по полю, глубокомысленно вглядывался в местность, сам с собой одобрительно или недоверчиво качал головой и, не сообщая окружавшим его генералам того глубокомысленного хода, который руководил его решеньями, передавал им только окончательные выводы в форме приказаний. Выслушав предложение Даву, называемого герцогом Экмюльским, о том, чтобы обойти левый фланг русских, Наполеон сказал, что этого не нужно делать, не объясняя, почему это было не нужно. На предложение же генерала Компана (который должен был атаковать флеши), провести свою дивизию лесом, Наполеон изъявил свое согласие, несмотря на то, что так называемый герцог Эльхингенский, то есть Ней, позволил себе заметить, что движение по лесу опасно и может расстроить дивизию.
Осмотрев местность против Шевардинского редута, Наполеон подумал несколько времени молча и указал на места, на которых должны были быть устроены к завтрему две батареи для действия против русских укреплений, и места, где рядом с ними должна была выстроиться полевая артиллерия.
Отдав эти и другие приказания, он вернулся в свою ставку, и под его диктовку была написана диспозиция сражения.
Диспозиция эта, про которую с восторгом говорят французские историки и с глубоким уважением другие историки, была следующая:
«С рассветом две новые батареи, устроенные в ночи, на равнине, занимаемой принцем Экмюльским, откроют огонь по двум противостоящим батареям неприятельским.
В это же время начальник артиллерии 1 го корпуса, генерал Пернетти, с 30 ю орудиями дивизии Компана и всеми гаубицами дивизии Дессе и Фриана, двинется вперед, откроет огонь и засыплет гранатами неприятельскую батарею, против которой будут действовать!
24 орудия гвардейской артиллерии,
30 орудий дивизии Компана
и 8 орудий дивизии Фриана и Дессе,
Всего – 62 орудия.
Начальник артиллерии 3 го корпуса, генерал Фуше, поставит все гаубицы 3 го и 8 го корпусов, всего 16, по флангам батареи, которая назначена обстреливать левое укрепление, что составит против него вообще 40 орудий.
Генерал Сорбье должен быть готов по первому приказанию вынестись со всеми гаубицами гвардейской артиллерии против одного либо другого укрепления.
В продолжение канонады князь Понятовский направится на деревню, в лес и обойдет неприятельскую позицию.
Генерал Компан двинется чрез лес, чтобы овладеть первым укреплением.
По вступлении таким образом в бой будут даны приказания соответственно действиям неприятеля.
Канонада на левом фланге начнется, как только будет услышана канонада правого крыла. Стрелки дивизии Морана и дивизии вице короля откроют сильный огонь, увидя начало атаки правого крыла.
Вице король овладеет деревней [Бородиным] и перейдет по своим трем мостам, следуя на одной высоте с дивизиями Морана и Жерара, которые, под его предводительством, направятся к редуту и войдут в линию с прочими войсками армии.
Все это должно быть исполнено в порядке (le tout se fera avec ordre et methode), сохраняя по возможности войска в резерве.
В императорском лагере, близ Можайска, 6 го сентября, 1812 года».
Диспозиция эта, весьма неясно и спутанно написанная, – ежели позволить себе без религиозного ужаса к гениальности Наполеона относиться к распоряжениям его, – заключала в себе четыре пункта – четыре распоряжения. Ни одно из этих распоряжений не могло быть и не было исполнено.
В диспозиции сказано, первое: чтобы устроенные на выбранном Наполеоном месте батареи с имеющими выравняться с ними орудиями Пернетти и Фуше, всего сто два орудия, открыли огонь и засыпали русские флеши и редут снарядами. Это не могло быть сделано, так как с назначенных Наполеоном мест снаряды не долетали до русских работ, и эти сто два орудия стреляли по пустому до тех пор, пока ближайший начальник, противно приказанию Наполеона, не выдвинул их вперед.
Второе распоряжение состояло в том, чтобы Понятовский, направясь на деревню в лес, обошел левое крыло русских. Это не могло быть и не было сделано потому, что Понятовский, направясь на деревню в лес, встретил там загораживающего ему дорогу Тучкова и не мог обойти и не обошел русской позиции.
Третье распоряжение: Генерал Компан двинется в лес, чтоб овладеть первым укреплением. Дивизия Компана не овладела первым укреплением, а была отбита, потому что, выходя из леса, она должна была строиться под картечным огнем, чего не знал Наполеон.
Четвертое: Вице король овладеет деревнею (Бородиным) и перейдет по своим трем мостам, следуя на одной высоте с дивизиями Марана и Фриана (о которых не сказано: куда и когда они будут двигаться), которые под его предводительством направятся к редуту и войдут в линию с прочими войсками.
Сколько можно понять – если не из бестолкового периода этого, то из тех попыток, которые деланы были вице королем исполнить данные ему приказания, – он должен был двинуться через Бородино слева на редут, дивизии же Морана и Фриана должны были двинуться одновременно с фронта.
Все это, так же как и другие пункты диспозиции, не было и не могло быть исполнено. Пройдя Бородино, вице король был отбит на Колоче и не мог пройти дальше; дивизии же Морана и Фриана не взяли редута, а были отбиты, и редут уже в конце сражения был захвачен кавалерией (вероятно, непредвиденное дело для Наполеона и неслыханное). Итак, ни одно из распоряжений диспозиции не было и не могло быть исполнено. Но в диспозиции сказано, что по вступлении таким образом в бой будут даны приказания, соответственные действиям неприятеля, и потому могло бы казаться, что во время сражения будут сделаны Наполеоном все нужные распоряжения; но этого не было и не могло быть потому, что во все время сражения Наполеон находился так далеко от него, что (как это и оказалось впоследствии) ход сражения ему не мог быть известен и ни одно распоряжение его во время сражения не могло быть исполнено.


Многие историки говорят, что Бородинское сражение не выиграно французами потому, что у Наполеона был насморк, что ежели бы у него не было насморка, то распоряжения его до и во время сражения были бы еще гениальнее, и Россия бы погибла, et la face du monde eut ete changee. [и облик мира изменился бы.] Для историков, признающих то, что Россия образовалась по воле одного человека – Петра Великого, и Франция из республики сложилась в империю, и французские войска пошли в Россию по воле одного человека – Наполеона, такое рассуждение, что Россия осталась могущественна потому, что у Наполеона был большой насморк 26 го числа, такое рассуждение для таких историков неизбежно последовательно.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Большой_отскок&oldid=80462778»