Чи є інфляційна модель розширення Всесвіту науковою теорією?

1. 1 Проблема монополів:
2. проблема площинності
3. проблема горизонту

Наш Всесвіт - це наслідок розтягнутих квантових флуктуацій. По крайней мере, це найпопулярніше пояснення космологов. Відповідно до запропонованої теорії, історія нашого існування почалася 13 мільярдів років тому «всередині» інфлатонним поля, яке існувало в період швидкого розширення, яку називають «інфляція». Коли інфляція закінчилася, реліктове поле (по суті, інтегральне стан всіх фізичних полів) розпалося, а його енергія була перетворена в радіацію і частки сучасного типу, які все ще існують сьогодні.

Наш Всесвіт - це наслідок розтягнутих квантових флуктуацій. По крайней мере, це найпопулярніше пояснення космологов. Відповідно до запропонованої теорії, історія нашого існування почалася 13 мільярдів років тому «всередині» інфлатонним поля, яке існувало в період швидкого розширення, яку називають «інфляція». Коли інфляція закінчилася, реліктове поле (по суті, інтегральне стан всіх фізичних полів) розпалося, а його енергія була перетворена в радіацію і частки сучасного типу, які все ще існують сьогодні.

інфляційна модель розширення Всесвіту була запропонована більш 35 років всупереч критичним поглядам ряду астрофізиків і фізиків-теоретиків, таких, як Пол Стейнхардт. З початку 80-х Стейнхардт був одним із найзапекліших критиків теорії інфляційного походження «гарячого Всесвіту», що заперечує плоске стан нашого світу. За його словами, деякі космологи досі залишаються вірними, дотримуючись принципів теорії, що не пояснює ізотропну природу Всесвіту.

«Спільнота космологов не прийняло холодного, чесного погляду на теорію Великого Вибуху в період інфляції або приділяло значну увагу критикам, які задають питання про те, чи відбулася інфляція чи ні. Космологи, мабуть, приймають положення, згідно з яким ми повинні вірити в інфляційну теорію, тому що вона пропонує єдине просте пояснення спостережуваних рис світобудови », - пише вчений.

Більше того, стверджує він, інфляційна модель не є навіть науковою теорією:

«Інфляційна космологія, як ми її розуміємо в даний час, не може бути оцінена з використанням наукового методу».

В якості альтернативи інфляції Стейнхардт пропонує теорію «великого відскоку». У цьому сценарії сучасному розширенню всесвіту передувала фаза скорочення, - висновки ті ж, що і в разі прийняття інфляційної моделі.

Втім, боротьба з інфляційної теорією - це не новина. Протягом останніх років критики інфляції викладали свої аргументи в ряді робіт. Але недавно група вчених на чолі з Девідом Кайзером підписали лист Scientific American, в якому вони скаржилися, що журнал фактично програв інформаційну війну і почав просувати теорію інфляції.

Позиція дослідників виглядає досить дивною, якщо врахувати, що вони самі працюють в галузі теоретичної (в даному випадку навіть альтернативної) фізики, аж займаючись описом тієї ж інфляційної моделі і фізичних полів в момент і перші секунди життя Всесвіту. Цікаво, що солідна частина таких критиків - вихідці з російської академії наук, серед яких найбільш відомий В'ячеслав Муханов, сформував принципи прогнозування інфляції. Справедливості заради, відзначимо, що Муханов не підписав вищезазначене звернення, посилаючись на те, що, на його думку, більшість інфляційних моделей - це марна трата часу. У той же час критика інфляційних моделей прострочена, і не представляє інтересу для наукової спільноти.

Проблема інфляційної моделі, напевно, не в самій ідеї як такої, а в перевиробництво непотрібних інфляційних моделей. Існують буквально сотні цих моделей, і вони сильно недооцінюються. Це означає, що якщо ви екстраполіруете моделі, які відповідають поточним даними, для масивів даних, які все ще не перевірені, виникають різні прогнозні моделі для ще не зроблених спостережень. В даний час абсолютно безглуздо обговорювати деталі інфляційної теорії, тому що, приймаючи безліч рішень, породжується нескінченне число різних «прогнозів», що є несумісним з вимогами монопарадігмальності сьогоднішньої науки.

Прихильники ж Стейнхардт зосередилися на нездатності інфляційного рішення, припускаючи отримати аналогічні висновки в разі її прийняття. В результаті виходить, що і прихильники інфляційної моделі, і її противники заперечують прийняту концепцію великого вибуху, але при цьому одні мають намір працювати в рамках домінуючої парадигми, а інші зайняті пошуками нового пояснення, яке ще має бути легітимізовано науковим співтовариством. Якщо взагалі буде легітимізовано.

1 Проблема монополів:

Алан Гут запропонував інфляційну модель розширення Всесвіту для вирішення «проблеми« монополів ». Якщо рання всесвіт пройшла фазовий перехід, наприклад, внаслідок чого була порушена симетрія стану до великого вибуху , То повинні бути отримані топологічні дефекти, такі, як монополя. Однак ми нічого з цього не спостерігаємо. Інфляція розбавила щільність монополів, і відновити первинні фізичні реакції вже не відновити події. Напевно, навіть теоретично.

Але правдоподібним поясненням здається наступне: ми не спостерігаємо реліктові залишки монополів, тому що їх немає. Ми не знаємо, яка грандіозна симетрія була порушена в період раннього Всесвіту, або, якщо вона була, ми не знаємо, коли вона була зламана і, отже, викликало таке порушення будь-які дефекти. Дійсно, всі свідчення, які стверджують про великий симетрії, в основному за рахунок протонного розпаду, виявилися неправдоподібними.

1. проблема площинності

Допуск площинності - проблема, скоріше, естетична, ніж фундаментальна. Всесвіт в даний час здається майже плоскою, хоча якщо вона має будь-яку просторову кривизну, ця кривизна повинна бути дуже малою. Однак кривизна Всесвіту зростає в міру «виробництва» матерії. Це означає, що якщо кривизна сьогодні невелика, вона повинна була бути ще меншою в далекому минулому. Гіпотеза інфляції дозволяє допустити зменшити кривизну простору на 100 порядків при розгляді Всесвіту в момент планковского часу.

Наведені аргументи повинні бути поясненням, але це нічого не пояснює, тому що виникає інше питання: чому оригінальна кривизна була більшою, ніж передбачається? Причина, по якій деякі фізики вважають це пояснення достатнім, полягає в тому, що вимірювання, близькі до 1, відповідають чинним стандартам краси, а числа, набагато менші, ніж, не є. Проблема площинності, отже, є проблемою естетики, тобто це аргумент, який будь-який науковець повинен сприймати індивідуально. Інакше кажучи: звідки тоді береться об'єктивність світобудови?

1. проблема горизонту

Космічний мікрохвильовий фон має майже одну і ту ж температуру по всій площині спостережуваному Всесвіті. Проблема в тому, що якщо ви простежите історію фонового випромінювання без інфляції, то ви виявите, що випромінювання, яке доходить до нас, ніколи не знаходиться в причинному зв'язку з реліктовим випромінюванням. Чому ж ми спостерігаємо однакову температуру в усіх напрямках?

Щоб зрозуміти, чому це питання не є проблемним, ми повинні усвідомити для себе, що будь-яка система просторово змінюється від залежно від часу . Однак для використання такої диференціальної залежності нам також потрібні початкові значення або «початкові умови», про які ми нічого не знаємо. Ми можемо тільки припускати.

проблема горизонту задає просте питання: що є «початковою умовою» для всесвіту? Це питання виправданий, якщо початкова умова є складним в тому сенсі, що вимагає багато інформації. Але однорідна температура не складна. До того ж інфляційна гіпотеза навіть не відповідає на питання «що таке початкова умова». По суті, інфляція не потребує початковому стані, - мова йде про інше початковому умови.

Ще один аспект: якщо ви досить далеко повернетеся в часі і без урахування інфляції , Ви, врешті-решт, досягнете періоду, коли матерія була настільки щільною, а кривизна настільки високою, що виявиться, що це була час квантової гравітації. Але що ми знаємо про ймовірність початкових умов в теорії квантової гравітації? Нічого. Абсолютно нічого.

Однак нам потрібна квантова гравітація , Щоб пояснити початкова умова для Всесвіту, - це надзвичайно непопулярний точка зору, тому що ми не можемо навіть припустити, звідки танцювати при побудові вихідної математичної (не кажучи вже про фізичну) моделі.

Інфляція, з іншого боку, являє собою дивно продуктивну модель, яка дозволяє космологам вибудовувати нескінченне число моделей, безглуздих з точки зору невирішеність питання «що було на початку».