Космологи давно подозревали, что естественные квантовые флуктуации могли служить причиной возникновения Вселенной. Но у них не было доказательств. Теперь, похоже, такие доказательства появились.
Как мы уже знаем, Вселенная появилась в результате колоссального события – Большого взрыва. Данная научная концепция была не раз подтверждена различными наблюдениями и доказательствами. К примеру, был обнаружен космический микроволновый фон, было доказано продолжающееся расширение Вселенной и наличие в космосе первичных элементов, таких как дейтерий, гелий-3, литий-7 и так далее.
Но существовала еще более серьезная загадка: а что, собственно, вызвало этот Большой взрыв?
В течение многих лет космологи считали, что наша Вселенная это результат случайностей, а сам Большой взрыв не что иное как результат квантовых флуктуаций. Во всяком случае квантовая физика этого не отрицает.
Но чтобы так считать нужны доказательства, и недавно, похоже, они были получены. Ученые из Уханьского института физики и математики вывели первое строгое доказательство того, что Большой взрыв действительно мог произойти случайно и фактически из ничего.
Их доказательство строится на специальном наборе решений математической сущности, известной как уравнение Уилера-Девитта. В первой половине ХХ века космологи изо всех сил пытались объединить два столпа современной физики – квантовую механику и общую теорию относительности – для того, чтобы разумно описать Вселенную.
Прорыв произошел в 1960-х годах, когда физики Джон Уилер и Брайс Девитт объединили эти ранее несовместимые идеи в математическую структуру, ныне известную как уравнение Уилера-Девитта. Новые подходы к решению этого уравнения и легли в основу исследований китайских ученых.
В основе работы лежит принцип неопределенности Гейзенберга. Это позволяет небольшому пустому пространству возникать из-за колебаний в том, что физики называют – метастабильным ложным вакуумом. И когда это происходит, возникают два возможных исхода события.
В первом случае – пузырь пространства далеко не расширяется, снова исчезает, почти мгновенно. И второй случай, когда пузырь расширяется достаточно долго и быстро, он уже не в состоянии мгновенно схлопнуться и тогда Вселенная создается необратимым образом.
Как заявляют китайские ученые им удалось доказать, как только создается небольшой истинно вакуумный пузырь, у него появляются все шансы расширяться экспоненциально. Они вывели уравнение, описывающее скорость, с которой этот пузырь пространства может расширяться, затем рассмотрели три сценария геометрии пузыря — закрытый, открытый и плоский.
В каждом из этих случаев ученые нашли решение, при котором пузырь расширяется экспоненциально и тем самым достигает размера, при котором может образоваться Вселенная.
И это результат, на который космологи теперь имеют возможность опереться.
