В началото бе ... е, може би е нямало начало. Може

В началото бе... е, може би е нямало начало. Може би нашата Вселена постоянно е съществувала - и нова доктрина за квантовата гравитация разкрива по какъв начин това би могло да работи.

„ Реалността има толкоз доста неща, които множеството хора биха свързали с научна фантастика или даже с фентъзи “, стартира Бруно Бенто (Bruno Bento), физик, който учи природата на времето в Университета в Ливърпул, Англия. В работата си той употребява нова доктрина на квантовата гравитация, наречена теория на причинно-следствените множества ( causal set theory), в която пространството и времето се разрушават на обособени (дискретни) части пространство-време. Според тази доктрина на някакво равнище има фундаментална единична мярка, квант пространство-време.

Бенто и неговите сътрудници употребяват този причинно-следствен метод, с цел да изследват началото на Вселената. Те откриват, че е допустимо Вселената да няма начало - че постоянно е съществувала в безкрайното минало и едвам неотдавна еволюира в това, което назоваваме Големия гърмеж.

Квант на гравитацията

Квантовата гравитация е може би най-разочароващият проблем, пред който е изправена актуалната физика. Имаме две извънредно ефикасни теории за Вселената: квантова физика и Общата доктрина на относителността. Квантовата физика е показала сполучливо изложение на три от четирите съществени сили на природата (електромагнитно, едва и мощно взаимодействие) до микроскопични мащаби. Общата доктрина на относителността, въпреки това, е най-мощното и цялостно изложение на гравитацията, измисляно в миналото.

Но макар всичките си мощни страни, Общата доктрина на относителността е непълна. Най-малко на две съответни места във Вселената математиката на Общата доктрина на относителността просто се разпада, неуспявайки да даде надеждни резултати - в центровете на черни дупки и при започване на Вселената.

Тези райони се назовават ​​„ сингулярност “, които са места в пространство-времето, където нашите сегашни закони на физиката се разпадат, и те са математически предупредителни знаци, че Общата доктрина на относителността се препъва сама. В рамките на тези две сингулярности гравитацията става необикновено мощна в доста дребни пространствени мащаби. За да разрешат мистерията на сингулярностите, физиците се нуждаят от микроскопично изложение на мощната гравитация, наречена още квантова доктрина на гравитацията. Има доста кандидати, включително струнната теория и цикличната квантова гравитация.

И има различен метод, който изцяло пренаписва нашето схващане за пространство и време.

Теория на причинно-следствените множества

Във всички модерни теории на физиката пространството и времето са непрекъснати. Те образуват гладка тъкан, която стои в основата на цялата действителност. В такова непрестанно пространство-време две точки могат да бъдат допустимо най-близо една до друга в пространството и две събития могат да се случат допустимо най-близо едно след друго.

Но различен метод, наименуван доктрина на причинно-следствените множества, премисля пространство-времето като поредност от дискретни части или „ атоми “  пространство-време. Тази доктрина слага строги ограничавания за това какъв брой близки могат да бъдат събитията в пространството и времето, защото те не могат да бъдат по-близо до размера на „ атома “ пространство-време. Например, в случай че гледате екрана си, четейки това, всичко наподобява безпрепятствено и непрестанно. Но в случай че погледнете същия екран през лупа, може да видите пикселите, които разделят пространството, и ще откриете, че е невероятно две изображения на екрана ви да са по-близо от един пиксел.

Тази физическа доктрина е развълнувала Бенто. „ Бях разчувствуван да открия тази доктрина, която освен се пробва да бъде допустимо най-фундаментална - като метод към квантовата гравитация и в действителност премисля понятието за самото пространство-време - само че също по този начин дава централна роля на времето и това, което то физически значи " да мине време ", какъв брой физическо е предишното ти и дали бъдещето към този момент съществува или не “, коментира Бенто пред Live Science.

Началото на времето

Теорията на причинно-следствените множества има значими последствия за природата на времето. „ Огромна част от философията на причинно-следствените множества е, че течението на времето е нещо физическо, че не би трябвало да се приписва на някакъв зародил тип заблуда или на нещо, което се случва в мозъка ни, което ни кара да мислим, че времето минава, това прекосяване е, единствено по себе си, демонстрация на физическата доктрина ", отбелязва Бенто.

" Така че, в теорията на причинно-следствените множества, причинно-следственото множество ще нараства единствено по един " атом " всякога и ще става все по-голямо ". Подходът на причинно-следствените множества добре отстранява казуса за сингулярността на Големия гърмеж, тъй като в тази доктрина сингулярностите не могат да съществуват. Невъзможно е материята да се компресира до безпределно дребни точки - те могат да станат не по-малки от размера на атом от пространство-времето.

И по този начин, без сингулярностите на Големия гърмеж, по какъв начин наподобява началото на нашата Вселена? Това е мястото, където Бенто и неговият помощник, Став Залел (Stav Zalel), студент в Imperial College London, изследват какво може да каже теорията за причинно-следствените множества за началните моменти на Вселената. Тяхната работа се появява в документ, оповестен на 24 септември в базата данни за препринти arXiv. (Статията към момента не е оповестена в рецензирано научно списание.)

Документът преглежда " дали би трябвало да съществува начало в метода на теорията за причинно-следствените множества ", споделя Бенто.

" В първичната дефиниция и динамичност на причинно-следствените множества, типичен казано, каузалното множество нараства от нищо във Вселената, която виждаме през днешния ден. В нашата работа няма Голям гърмеж като начало, така като причинно-следствените множества са безкрайни в предишното, тъй като постоянно има нещо преди ".

Тяхната работа допуска, че Вселената може да не е имала начало - че тя просто постоянно е съществувала. Това, което възприемаме като Големия гърмеж, може да е било единствено избран миг от еволюцията на тази постоянно съществуваща причинно-следствена поредност, а не същинско начало.

Предстои обаче още доста работа да се свърши. Все още не е ясно дали този новак причинно-следствен метод може да разреши физически теории, с които можем да работим, с цел да опишем комплицираната еволюция на Вселената по време на Големия гърмеж, написа " Офнюз ".

„ Може към момента да се питаме дали този [подход на причинно-следствените множества] може да се пояснява по „ рационален “ метод или какво значи тази динамичност физически в по-широк смисъл, само че ние показахме, че рамката в действителност е допустима “, акцентира Бенто. " Така че най-малко математически това може да се направи. "