Читаем Наша математическая вселенная. В поисках фундаментальной природы реальности полностью

Рис. 5.4. Согласно эйнштейновской теории гравитации, нерассеиваемая субстанция (плотность которой не уменьшается при расширении) может “инфлировать”, удваиваясь в размерах через равные интервалы времени, и за доли секунды разрастается от субатомного масштаба до величины, сильно превосходящей наблюдаемую Вселенную. Так взрыв превращается в Большой взрыв. Это повторяющееся удвоение происходит во всех трех измерениях, так что удвоение в диаметре увеличивает объем в 8 раз. Здесь я изобразил только два измерения, так что удвоение диаметра учетверяет объем.


Рис. 5.5. Теория инфляции утверждает, что новорожденная Вселенная росла во многом так же, как ребенок: за фазой ускоренного роста, при которой размер удваивается через равные интервалы времени, следует более спокойная фаза замедляющегося роста. Поразительно, что вертикальная ось на обоих графиках одна и та же: в простейшей модели Вселенная прекращает инфлировать, когда примерно сравнивается в размерах с апельсином (но весит она при этом в 1081 раз больше). Наша новорожденная Вселенная удваивалась в размерах примерно в 1043 раз быстрее первых клеток зародыша.


Проблемы решены

Как видно на рис. 5.4, повторяющееся удвоение размеров автоматически приводит к повторяющемуся удвоению скорости расширения (я обозначил его стрелками). Иными словами, оно вызывает ускоряющееся расширение. Если бы вы прибавляли в весе ежедневно до своего рождения, то сначала вы расширялись бы довольно медленно (всего на несколько поперечников клетки в сутки). А ближе к концу периода созревания, превзойдя по массе наблюдаемую Вселенную и продолжая ежедневно удваиваться, вы расширялись бы с умопомрачительный скоростью – много миллиардов световых лет в день. Но если вы удваивали свою массу раз в сутки, то инфлирующая новорожденная Вселенная удваивала свою массу куда быстрее. В некоторых из самых популярных версий теории инфляции масса удваивается примерно каждую десятитриллионную от триллионной от квадриллионной (10–38) доли секунды, и требуется около 260 удвоений, чтобы породить массу наблюдаемой Вселенной. Это значит, что процесс инфляции от начала до конца по человеческим меркам был почти мгновенным и потребовал не более 10–35 секунды (это меньше, чем требуется свету, чтобы пройти миллионную часть поперечника протона). То есть экспоненциальное расширение начинается с чего-то крошечного, почти неподвижного, и превращает его в чудовищный взрыв. Благодаря этому инфляция решает «проблему взрыва», объясняя, чем вызван наш Большой взрыв – процессом повторяющегося удвоения. Она также объясняет, почему расширение однородно, как установил Эдвин Хаббл: области, которые отстоят вдвое дальше друг от друга, разлетаются вдвое быстрее (рис. 5.4).

На рис. 5.5 показано, что экспоненциальное расширение вашего тела в конце концов сменилось более медленным ростом. Новорожденная Вселенная также прекратила инфлировать. Инфлирующий материал распался на обычную материю, которая продолжила расширяться в более спокойном режиме, двигаясь по инерции со скоростью, которую она приобрела на взрывной инфляционный стадии, и постепенно замедляясь гравитацией.

Алан Гут понял, что инфляция также решает проблему горизонта. Удаленные области а и б на рис. 5.2 были чрезвычайно близки на ранних стадиях инфляции, у них было время для взаимодействия. Затем взрывное инфляционное расширение развело а и б, и только теперь они вновь начинают вступать в контакт. Клетки носа содержат те же ДНК, что и клетки пальцев ног, поскольку у них общий предок: и те, и другие возникли в результате последовательного удвоения первой вашей клетки. Аналогично далекие области космического пространства обладают сходными свойствами, поскольку имеют общее происхождение: они рождены последовательным удвоением одной и той же капли инфлирующей материи.

Но Алан Гут понял также, что инфляция решает также проблему плоской геометрии. Представьте, что вы муравей на сфере (рис. 2.7) и способны видеть лишь небольшую область искривленной поверхности, на которой живете. Если инфляция внезапно увеличит сферу в огромное число раз, эта небольшая доступная вашему наблюдению область станет выглядеть гораздо более плоской. Квадратный сантиметр поверхности шарика для пинг-понга заметно искривлен, тогда как квадратный сантиметр поверхности Земли почти идеально плоский. Аналогично, когда инфляция колоссально расширяет наше собственное трехмерное пространство, оно становится почти идеально плоским в пределах любого конкретного кубического сантиметра. Алан доказал, что если продолжительность инфляции достаточна для порождения наблюдаемой Вселенной, она сделает пространство настолько плоским, что оно продержится до наших дней без Большого хлопка и Большого замерзания.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Питание как основа здоровья. Самый простой и естественный способ за 6 недель восстановить силы организма и сбросить лишний вес
Питание как основа здоровья. Самый простой и естественный способ за 6 недель восстановить силы организма и сбросить лишний вес

«Чем больше ешь, тем быстрее худеешь» – странное на первый взгляд утверждение. Однако оно имеет под собой веские основания. Доктор Фурман, автор нескольких мировых бестселлеров, объясняет, что у каждого продукта есть свой уровень питательных веществ (нутриентов). И чем он выше, тем лучше для здоровья, фигуры. И тем меньшим количеством еды мы насыщаемся. Недостаток же питательных веществ во «вредной» пище заставляет нас есть все больше и больше, накапливая в организме токсины и свободные радикалы.Здоровье начинается с еды – вот суть метода доктора Фурмана. Тысячи пациентов по всему миру уже убедились в эффективности его подхода.Эта научно обоснованная методика разработана для того, чтобы организм быстро терял вес, при этом улучшая здоровье и повышая жизненную энергию.

Джоэл Фурман

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Педагогика / Образование и наука
Самая лучшая книга по воспитанию детей, или Как воспитать физически, психически и социально здорового человека из своего ребенка
Самая лучшая книга по воспитанию детей, или Как воспитать физически, психически и социально здорового человека из своего ребенка

Эта книга будет полезна каждому, кто задумывался над тем — как своим воспитанием запрограммировать физическое, психическое и социальное благополучие у своего ребенка, как помочь ему вырасти здоровым и счастливым, как заложить фундамент для его счастливой жизни, как сформировать его успешность в жизни. Опытный психотерапевт и ученый — педагог делятся успешным опытом воспитания своего ребенка. И они обращаются к своему сыну с советами — как ему воспитывать своих детей, их внуков. Эти советы основаны также на самых современных исследованиях ученых-педагогов и на опыте лечения многочисленных пациентов-детей.  

Александр Васютин , Александр Михайлович Васютин

Педагогика, воспитание детей, литература для родителей / Детская психология / Педагогика / Образование и наука
Царство свободного ребенка. Избранные статьи о воспитании
Царство свободного ребенка. Избранные статьи о воспитании

Е.Н. Водовозова – один из виднейших ученых-педагогов своего времени, автор самой популярной дореволюционной книги для родителей «Умственное и нравственное воспитание детей от первого проявления сознания до школьного возраста», которая выдержала 7 изданий.Будучи ученицей К.Д. Ушинского, она отличалась самостоятельностью мышления, горячо отстаивала собственное мнение. Водовозова осуществила исторический и сравнительный подходы к развитию дошкольной педагогики в России и за рубежом, адаптировала к опыту отечественных детских садов передовые методы воспитания и обучения.Главной целью воспитания Водовозова считала гармоничное развитие ребенка, а основы семейного воспитания видела в приобщении детей к культурным традициям своего народа. Любознательным родителям, путешествующим сегодня с детьми по всему миру, будет интересно прочитать своим чадам ее живые рассказы о жизни разных народов. Несомненную пользу можно извлечь из практического раздела, посвященного ручному труду детей, а также наблюдениям и опытам, доступными дошкольникам.Для родителей и воспитателей, а также для преподавателей и студентов средних и высших педагогических учебных заведений.

Елизавета Николаевна Водовозова , Наталья Андреевна Виноградова , Наталья Викторовна Микляева

Педагогика, воспитание детей, литература для родителей / Педагогика / Прочая научная литература / Психология / Образование и наука