РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Новая модель мироздания: Вселенная из черной дыры

Новая модель мироздания позволяет обойтись без квантовой сингулярности и космологической инфляции.
Новая модель мироздания: Вселенная из черной дыры

Основной вопрос космологии можно сформулировать буквально в трех словах: откуда возникла Вселенная? Для стандартного ответа хватит и двух: из квантовой сингулярности. Так называют особое состояние материи, где нет ни пространства, ни времени и не действуют известные физические законы. Принято считать, что оно оказалось неустойчивым и дало начало трехмерному пространству, наполненному квантовыми полями и рожденными ими частицами. Этот выход из сингулярности называют Большим взрывом и берут за начало отсчета возраста Вселенной.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Что такое эта сингулярность, никто толком не знает. Если «проиграть» космологические уравнения назад во времени к нулевой точке, плотность энергии и температура обратятся в бесконечность и потеряют физический смысл. Обычно сингулярность описывают как хаотическую квантовую флуктуацию вакуума, которая сделала возможным появление гравитации и других физических полей. Теоретики приложили немало усилий, пытаясь понять, как именно это могло произойти, но пока без особых успехов.

Роберт Манн, профессор Университета Ватерлоо (Канада): «Уравнения ОТО имеют смысл для пространств со сколь угодно большим числом измерений, причем во всех случаях они обладают решениями, приводящими к возникновению сингулярностей. Отсюда следует, что, если плотность вещества в замкнутой четырехмерной области превысит определенный критический предел, оно коллапсирует с образованием черной дыры. Физические свойства такого вещества должны сильно отличаться от тех, которые мы наблюдаем в нашем мире. Однако вполне логично предположить, что гравитация будет господствовать и в этом мире: если частицы материи четырехмерного мира деформируют пространство-время в соответствии с уравнениями ОТО, они притягиваются друг к другу и дают начало черным дырам».
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Не взрыв, а коллапс

Некоторые космологические модели вообще обходятся без сингулярности, но они в меньшинстве. А вот недавно трое канадских ученых выступили с весьма любопытной моделью Большого взрыва, не требующей гипотезы квантового хаоса. Профессор физики и астрономии Университета Ватерлоо Роберт Манн и его коллеги допускают, что наша Вселенная могла появиться как побочный продукт гравитационного стягивания космической материи, которое закончилось рождением черной дыры. Их ключевая идея состоит в том, что эта материя существовала в пространстве не с тремя, а с четырьмя измерениями. Новорожденная дыра, опять-таки четырехмерная, окружила себя трехмерной оболочкой, которая и стала зародышем Вселенной. Она позаимствовала от материнского четырехмерия не только тяготение, но и прочие поля и частицы, которые зажили самостоятельной трехмерной жизнью. Так что наш мир возник не из Большого взрыва, а из его противоположности, Большого коллапса!

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Откуда взялась эта оболочка? «Обычная» черная дыра окружена замкнутой двумерной поверхностью, горизонтом событий. Частица, упавшая внутрь горизонта, уже не сможет вернуться обратно, и даже фотоны из-под горизонта тоже не преодолеют этот непроницаемый барьер. Если дыра неподвижна, горизонт имеет сферическую форму, а у вращающихся дыр эта сфера сплюснута у полюсов. Поскольку горизонт имеет нулевую толщину, внутри него, естественно, нет никакого вещества. Но это в трехмерном пространстве. Четырехмерная дыра тоже обладает горизонтом событий, чья размерность на единицу меньше ее собственной. Следовательно, ее горизонт — это трехмерное пространство. Согласно гипотезе канадских физиков, оно и может дать начало нашей Вселенной.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Для материи четырехмерного пространства, запертой внутри горизонта черной дыры, эта трехмерная область будет единственным миром, полностью отсеченным от четырехмерного окружения. Можно допустить, что втянутая внутрь горизонта материя будет вести себя по всем законам трехмерия. Новая модель позволяет обойтись без распространенной гипотезы космологической инфляции, предложенной в начале 1980-х, которая все еще сталкивается с серьезными нерешенными проблемами. В частности, непонятна природа физического поля, которое, как предполагается, запустило ускоряющееся расширение новорожденной Вселенной.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Структура вращающихся черных дыр
В модели Манна сингулярность тоже присутствует, но не связана с квантовыми эффектами. Согласно ОТО, в центре трехмерной дыры скрыта область нулевого объема, при приближении к которой кривизна пространства-времени и, как следствие, сила тяготения стремятся к бесконечности. У неподвижной дыры это точка, у вращающейся – кольцо. Подобные области с бесконечной кривизной должны существовать и внутри четырехмерных дыр или дыр еще большей размерности.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Отскок мира

Но если не принимать в расчет квантовые эффекты, горизонт трехмерной дыры стабилен, тогда как наша Вселенная расширяется. Модель Манна объясняет и это: «Гравитационный коллапс в четырехмерном пространстве не только породит черную дыру, но и вызовет "отскок" не провалившейся в нее материи и ее разлет по всем направлениям. Нечто подобное происходит при взрывах сверхновых, которые разбрасывают свои оболочки по окружающему пространству. Как показывают вычисления, эта материя может создать трехмерный слой вокруг горизонта, который будет расширяться и тянуть за собой сам горизонт. В результате возникнет единое расширяющееся пространство нашей Вселенной. Модель можно модифицировать таким образом, что она предскажет ускорение этого расширения, которое стандартная космология объясняет с помощью темной энергии».

Новая модель допускает опытную проверку. Гравитационное воздействие четырехмерия на нашу Вселенную должно вызвать определенные флуктуации реликтового излучения, спектр которых можно предсказать.

Михаил Маркеев
Михаил Маркеев 16 Ноября 2019, 20:07
Добрый день, Алексей!Извините что пишу через 6 лет после публикации статьи, но увидел её только-что.Мне  так представляется что есть более простые объяснения чем рождение нашей  Вселенной как разрастание сферы Шварцшильда четырёхмерной чёрной дыры (4ЧД). Дело в том, что это не горизонт событий 4ЧД куда-то движется, а в  том что это наша Вселенная движется относительно горизонта событий.Если  предположить что наша трёхмерная Вселенная - это трёхмерная сверхтонкая  сфера, падающая на 4ЧД внутри её сферы Шварцшильда, то всё становится намного понятнее. Сфера падает на 4ЧД с постоянным ускорением, и всё вещество сферы остаётся на сфере. Координата 4-хмерного пространства, направленная к центру 4ЧД становится нашим временем, а остальные три пространственные координаты - нашим пространством.Что? Вы говорите что наша Вселенная не сжимается, а расширяется? Это всё потому что наше время противоположно по направлению - оно направлено от центра 4ЧД, через горизонт событий, в бесконечность 4-хмерной вселенной. Косвенно об этом говорит минус у квадрата времени в метрике Шварцшильда нашей Вселенной.Тогда становится понятным что было в момент "рождения" нашей Вселенной. Был момент отделения нашей трёхмерной сферы,  кстати не бесконечно малого объёма, от вещества в центре 4ЧД. И мы "летим" обратно к горизонту событий по нашему времени, хотя в 4-хмерном пространстве вещество, наоборот, падало внутрь 4ЧД.И конец нашей Вселенной будет тогда, когда эта трёхмерная сфера пересечёт горизонт событий 4ЧД, причём конец наступит потому что время, в нашем понимании, перестанет существовать.PS Очень хотелось бы чтобы  всё это придумал я, но мне кажется всё это придумало два физика в 1974-м году, и об этом даже написано в Википедии. Может быть не так популярно как у меня, но, если уметь делать выводы, то всё это достаточно очевидно...
MIND
MIND 18 Декабря 2014, 02:12
Пожалуйста, чуть поподробнее про процесс рождения и схлопывания материи/энергии.
mak1Osim
mak1Osim 25 Ноября 2014, 01:11
Про распад мне понравилось. Увеличение энтропии. А вот остальное спорно. Вещество распадается - получается монолит. И монолит почему то не вещественный. Куда вещество делось? Потом, это только у любителей теории большого взрыва может вмиг родиться вселенная (несмотря на запрет Эйнштейна). Вам это зачем? Может проще придумать механизм создания материи обратно из монолита в вещество? Или на худой конец посмотреть как это делает природа.
Se.Nikolay
Se.Nikolay 24 Ноября 2014, 13:11
Как сейчас принято считать, Вселенная образовалась почти мгновенно. Предполагают наличие до этого сингулярности, в почти геометрической точке. Теперь вот про дыры думают. А почему не предположить что-нибудь попроще. Например, что сейчас происходит постоянный распад вещества,т.е. переход его в форму энергии. Движение этого процесса к первоначальному состоянию. При этом всё пространство получается вроде монолита, только не вещественного. Затем всё вмиг становится веществом, на всём пространстве. С последующим формированием звёзд и т.п. И так повторяется бесконечно.
mak1Osim
mak1Osim 23 Ноября 2014, 01:11
"Можно допустить, что втянутая внутрь горизонта материя будет вести себя по всем законам трехмерия." Да мы оказывается живем в черной дыре! Что же меня не предупредили?
vpreunov
vpreunov 21 Ноября 2014, 16:11
А что может вращаться в чёрной дыре, если в ней нет ничего, даже физических законов? Горизонт событий - понятие чисто математическое, и вообще его существование опроверг Хокинг в начале этого года. Что касается возможности экспериментальной проверки того, что изложено в статье - у меня создалось впечатление, что те самые особенности спектра космического микроволнового излучениия, которые якобы подтвердят изложенное, были сначала найдены в данных Plank и др., потом написана статья.
dengess
dengess 15 Ноября 2014, 17:11
А если серьёзно то это ещё не теория, а только предложенная модель, нуждающаяся в математических обоснованиях как минимум на том уровне, на котором обоснована теория большого взрыва.
dengess
dengess 15 Ноября 2014, 16:11
Интересная теория. Расширение вселенной есть разростание сингулярности 4-мерной ЧД. Если продорлжить дискусию на мистическом уровне: Накопил за свою жизнь отрицательный заряд - притянуло к центру ЧД, накомпил положительный - "всплал" на поверхность сингулярности в нормальный мир четырёх измерений, хочешь сбросить отрицательный заряд пока в 3-мерном теле, идёшь к священику-"громоотводу" на исповидь.
Edvard Men
Edvard Men 14 Ноября 2014, 14:11
А как различить, наша вселенная расширяется или движется к сингулярности, все вокруг растет или мы уменьшаемся? Если мы уменьшаемся, нам кажется, что все вокруг растягивается. Свет от дальних звезд с определенной длиной волны, доходит до нас покрасневшим за определенное время, при котором мы уменьшились, а длина волны не изменилась(сжатие за счет гравитации а фотоны безмассовые), и мы видим свет удлиненным. Я не сторонник этого, но все же интересно..... В конце концов "мы все отяжелеем и выпадем в осадок" :-)
NeFaT
NeFaT 14 Ноября 2014, 09:11
Во дают, ещё немного и в чьи нибудь "Братья" звать начнут...
Xomo но ещё не сапиенс... Карабанов
Xomo но ещё не сапиенс... Карабанов 13 Ноября 2014, 20:11
Когда ночью начинаю засыпать. И как бы начинаешь провал . В детстве боялся заснуть . Мне казалось, что проваливаемся в вакуум . Переход на другую сторону зеркала судьбы .
IreneR
IreneR 13 Ноября 2014, 17:11
Чёрная дыра это ничего на субатомном уровне, и падение в чёрную дыру представляет собой вечное падение для того кто туда падает,а если взять нас за сторонних наблюдателей,то тело,допустим оно светится,попадая в эргосферу, для нас начнёт мигать,а попав за горизонт событий исчезнет вовсе,но это не значит,что оно перестанет существовать в реальности как таковой.И допустим чёрные дыры излучают свет настолько яркий,что наш глаз просто не может воспринимать его,тогда что же излучают белые дыры ,кроме гамма-излучения.(Да,это теория считается антинаучной,но всё же.)
mari.n
mari.n 13 Ноября 2014, 16:11
.. А если вдруг представится, что наша Вселенная конечна, и является чьим-то телом или шариком для чьей-то игры в гольф, то в каком таком бесконечном мире живёт Он, наш Бог, играющий нами как марионетками? .. Может ли кто-то представить Полную Бесконечность или Абсолютную Конечность окружающего нас Космоса? Даже если мы попытаемся представить себе пространство в виде ленты Мёбиуса, то в Какой абсолютной Пустоте лежит/висит/летит эта условная лента? На какой Бесконечной Опоре она может находиться? На что опирается Опора Опоры, если мы дружно, всем Человечеством, наблюдаем Бесконечность Вселенской Космической Пустоты (пусть и Пустота это условна).. Вооот. Пытаюсь я представить себе эти Абсолютные Бесконечности и Бесконечные Конечности (Конечность как окончание чего-либо) - и не могу. Не хватает никакого воображения. .. И даже если мы поймём, откуда появилась наша Вселенная - от Большого Взрыва или от Падения в Чёрную Дыру - легче нам не станет.. Хотя.. на шажок ближе к Богу окажемся..
mari.n
mari.n 13 Ноября 2014, 16:11
Да, это очень интересно. теория вполне имеет право на существование. И я даже могла бы немного добавить по поводу чернющей черноты чёрных дыр. Это может быть белым и абсолютно ослепляющим ярчайшим светом. Настолько ярким, что наш мозг начинает воспринимать его в полном и абсолютном чёрном негативе, чтобы не сойти с ума от яркости, льющейся из чёрных дыр.. ну и вообще с ночного неба. .. Однако, проблема всех космологических теорий о происхождении нашей Вселенной лежит в несколько иной плоскости. .. Ну допустим, наша девочка-Вселенная произошла не от Большого Взрыва, а от падения в Чёрную Дыру. Но Где, в каком таком пустом Ничто висит эта Чёрная дыра? .. или в каком совершенно пустом пространстве висел когда-то сгусток Большого Взрыва? .. Может ли кто-то из людей представить себе абсолютную и вообще бесконечную космическую пустоту, в которой мы по какой-то причине висим? А если эта бесконечная Пустота всё-таки Где-то и На что-то опирается, то в какой такой пустой пустоте будет та опора?
Загрузка статьи...