 |
Астронет: А. Д. Линде Инфляция, квантовая космология и антропный принцип http://variable-stars.ru/db/msg/1181084/node12.html |
<< Почему математика столь эффективна?|Оглавление|Использованная литература >>
Почему именно квантовая?
Обсудим теперь известный вопрос Уилера: Почему именно квантовая?
Однако сначала хотелось бы напомнить вопрос, который часто задавал Зельдович: Есть ли у нас хоть одно экспериментальное подтверждение нестабильности протона и несохранения барионов?
Согласно объединенным теориям слабого, сильного и электромагнитного взаимодействий, протоны и другие барионы могут быть нестабильны и распадаться на лептоны, однако предсказываемые характерные времена таких процессов настолько велики, что ни одного прямого указания на их возможность до сих пор не обнаружено. Ученые наблюдали за за протонами, содержащимися в сотнях тонн воды, и не обнаружили ни одного случая их распада. Так значит, на вопрос Зельдовича следует ответить "нет"?
Однако правильный ответ прямо противоположен. Чтобы придать ему более интригующий вид, я сформулирую его немного не так, как обычно делал это Зельдович, оставив неизменной основную идею.
Главным экспериментальным свидетельством несохранения барионов является то, что параллельные линии не пересекаются.
Что это, просто шутка? В чем тут связь?
То, что параллельные прямые не пересекаются и остаются параллельными, является следствием того, что наша вселенная - пространственно плоская. В закрытой вселенной параллельные прямые должны пересекаться, в открытой они, наоборот, разойдутся на бесконечное расстояние. Единственное известное объяснение плоскостности вселенной получается в рамках инфляционной космологии. Эта теория также утверждает, что по окончании экспоненциального расширения вселенной концентрации всех элементарных частиц становятся исчезающе малыми.
Вся окружающая нас материя образовалась в результате распада скалярного поля после инфляции (Dolgov and Linde, 1982; Abbott et al, 1982; Kofman et al, 1994,1997; Felder et al, 2001). Концентрация протонов в нашей части вселенной гораздо выше, чем антипротонов, откуда следует, что полное барионное число (число барионов минус число антибарионов) в настоящее время отлично от нуля, что было бы невозможным при его сохранении.
Потому наблюдаемая плоскостность и однородность вселенной требует несохранения барионного числа, и именно в этом смысле то, что параллельные прямые не пересекаются, свидетельствует о нестабильности протона.
Эта логика непривычна и парадоксальна, но именно ей мы должны пользоваться, если хотим понять свойства нашей вселенной.
Теперь давайте вернемся к вопросу Уилера. На первый взгляд он настолько глубок и метафизичен, что в обозримом будущем нам не найти на него ответ, однако, по моему мнению, ответ этот достаточно прост.
Единственной возможностью объяснить, почему наша вселенная настолько велика, плоска, однородна и изотропна, является инфляция. Как уже упоминалось, после инфляционной стадии вселенная пуста, а вся материя затем рождается в результате квантовых процессов. Все галактики образуются из квантовых флуктуаций, рождающихся на последних стадиях инфляции. И, не будь квантовых эффектов, во вселенной не было бы ни галактик, ни материи. Этот результат можно сформулировать так:
Без инфляции наша вселенная была бы уродлива, а без квантовых эффектов она была бы пустой.
Однако есть еще один момент. Как обсуждалось выше, квантовые флуктуации приводят к вечному процессу самовоспроизведения инфляционной вселенной.
Квантовые эффекты совместно с инфляцией делают вселенную бесконечно большой и бессмертной.
Отсюда следует возможный ответ на вопрос Уилера.
Не удивительно ли то, что различные, не связанные между собой вещи могут образовывать такую прекрасную и самосогласованную картину? Обнаружили ли мы вселенскую истину или нас просто вводит в заблуждение эта красота? Это один из вопросов, которые мы будем задавать себе еще некоторое время. Необходимо двигаться вперед медленно и осторожно, постоянно придерживаясь надежных и хорошо установленных фактов, однако изредка можно позволить себе и смелые предположения, как и поступал Джон Уилер.
<< Почему математика столь эффективна?|Оглавление|Использованная литература >>