Vakuumsvingninger kan forårsage dannelse af virtuelle proto-universer, som under visse betingelser er i stand til at bevæge sig fra en virtuel tilstand til en reel.
Fysikere har i mange år forsøgt at opbygge en kvanteteori om tyngdekraften - hidtil desværre uden succes. Næsten alle er enige om, at en sådan teori burde kombinere Einsteins relativistiske teori om gravitation med kvantemekanik, og dette er en meget, meget vanskelig opgave.
Kvantemekanik med alle dens paradokser beskriver ikke desto mindre egenskaberne ved objekter, der findes i ikke-krummet Newtonsk rum. Den fremtidige teori om tyngdekraft skulle udvide de sandsynlige kvantemekaniske love til selve rumets egenskaber (mere præcist, rum-tid), deformeret i overensstemmelse med ligningerne i den generelle relativitetsteori. Hvordan man gør dette ved hjælp af strenge matematiske beregninger, er der ingen der kender endnu.
Kold fødsel
Imidlertid kan måderne til en sådan fagforening gennemtænkes på et kvalitativt niveau, og her vises meget interessante udsigter. En af dem blev betragtet som den berømte kosmolog, professor ved University of Arizona Lawrence Krauss i hans for nylig udgivne bog "A Universe From Nothing" ("Universe from ingenting"). Hans hypotese ser fantastisk ud, men modsætter på ingen måde de etablerede fysiske love.
Det antages, at vores univers opstod fra en meget varm starttilstand med en temperatur i størrelsesordenen 1032 kelvin. Det er dog muligt at forestille sig universernes kolde fødsel fra et rent vakuum - mere præcist fra dens kvanteudsving. Det er velkendt, at sådanne udsving genererer mange virtuelle partikler, der bogstaveligt talt opstod fra intet og derefter forsvandt sporløst. Ifølge Krauss er vakuumsvingninger i princippet i stand til at give anledning til lige så flyktige prototo-universer, som under visse betingelser går fra en virtuel tilstand til en reel.
Salgsfremmende video:
Universet uden energi
Hvad er der behov for dette? Den første og hovedbetingelse er, at det fremtidige universs embryo skal have nul total energi. I dette tilfælde er det ikke kun ikke dømt til næsten øjeblikkelig forsvinden, men tværtimod kan det eksistere i vilkårlig lang tid. Dette skyldes det faktum, at ifølge kvantemekanikken skal produktet af usikkerhed i et objekts energi ved usikkerheden i dets levetid ikke være mindre end den endelige værdi - Plancks konstant.
Adskillelsen af grundlæggende interaktioner i vores tidlige univers var i en faseovergang. Ved meget høje temperaturer blev grundlæggende interaktioner kombineret, men efter afkøling under den kritiske temperatur forekom der ikke adskillelse (dette kan sammenlignes med superafkøling af vand). I det øjeblik overskred energien i det skalariske felt, der var forbundet med foreningen, temperaturen på universet, som gav feltet negativt tryk og forårsagede kosmologisk inflation. Universet begyndte at ekspandere meget hurtigt, og i øjeblikket af symmetrisk brud (ved en temperatur på ca. 1028 K) steg dens dimensioner med 1050 gange. I dette øjeblik forsvandt det skalære felt, der er forbundet med foreningen af interaktioner, også, og dets energi blev omdannet til en yderligere udvidelse af universet.
Så snart et objekts energi strengt er lig med nul, kendes det uden nogen usikkerhed, og derfor kan dens levetid være uendelig lang. Det skyldes denne virkning, at to ladede organer, der er placeret i meget store afstande, tiltrækkes eller afvises fra hinanden. De interagerer gennem udveksling af virtuelle fotoner, som på grund af deres nulmasse spredes over enhver afstand. Tværtimod eksisterer gaugevektorbosoner, der bærer svage interaktioner på grund af deres store masse i kun ca. 10-25 sekunder, hvilket resulterer i, at disse interaktioner har en meget lille radius.
Hvilken slags univers, omend embryonisk, med nul energi? Som professor Krauss forklarede til Popular Mechanics, er der ikke noget mystisk ved dette:”Energien i et sådant univers består af positiv energi fra partikler og stråling (og muligvis også skalærvakuumfelter) og negativ potentiel tyngdenergi. Deres sum kan være lig med nul - matematik tillader dette. Det er dog meget vigtigt, at en sådan energibalance kun er mulig i lukkede verdener, hvis rum har en positiv krumning. Flade og endnu mere åbne universer besidder ikke en sådan ejendom”.
Faseovergangen fandt sted i universets udvikling tre gange: ved en temperatur fra 10 til 28 grader K (den store enhed af interaktioner blev opløst), 10 til 15 graden K (forfald af elektro-fælge-interaktion) og 10 til 12 grad K (kvarker begyndte at forene sig i hadroner).
Mirakler af inflation
Hvad sker der, hvis kvantumsvingningerne i vakuumet giver anledning til et virtuelt univers med nul energi, som på grund af kvantechancerne har fået nogen tid til liv og udvikling? Det afhænger af dets sammensætning. Hvis universets rum er fyldt med stof og stråling, vil det først udvide sig, nå sin maksimale størrelse og kollapse i gravitationsfald efter kun at have eksisteret i en lille brøkdel af et sekund. Det er en anden sag, hvis der er skalarfelter i rummet, der kan udløse den inflationære ekspansion. Der er scenarier, hvor denne ekspansion ikke kun forhindrer gravitationsfaldet i "boble" -universet, men også gør det til en næsten flad og ubegrænset verden. Således vokser hendes livs tid også umådeligt - næsten til uendelig. Dermed,et lille virtuelt univers bliver ret ægte - enormt og lang levetid. Selv hvis dens alder er endelig, kan det godt overstige den aktuelle alder i vores univers. Derfor kan stjerner og stjerne klynger, planeter og endda, hvad fanden ikke spøg, intelligent liv forekomme der. Et fuldgyldigt univers, der bogstaveligt talt opstod ud af intet - det er de mirakler, som inflationen er i stand til!
Alexey Levin
