Читать статья по концепции современного естествознания: "Инфляционная модель Вселенной" Страница 2


назад (Назад)скачать (Cкачать работу)

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

энергия высвобождается в виде огненного шара из элементарных частиц.

Рисунок Энергетический ландшафт скалярного поля с ложным и истинным вакуумом. Поле может туннелировать сквозь барьер, разделяющий два вакуума.

Процесс распада вакуума похож на кипение воды. Посреди ложного вакуума случайным образом появляются маленькие пузырьки вакуума истинного. Конечным результатом становится истинный вакуум, заполненный плотной горячей материей. Это означает, однако, что инфляция заканчивается слишком быстро, намного раньше, чем вселенная становится однородной и плоской. Данное рассуждение породило проблему изящного выхода.

Чтобы проиллюстрировать физику распада вакуума, рассмотрим скалярное поле и его влияние на энергию вакуума. Представим, что скалярное поле – шарик. В зависимости от начального положения шарик скатится в тот или иной энергетический минимум. Самый нижний минимум имеет почти нулевую плотность энергии; он отвечает истинному вакууму. Более высокий минимум соответствует высокоэнергичному ложному вакууму.

Скалярное поле будет находиться в состоянии ложного вакуума до тех пор, пока что-нибудь не подтолкнет его вверх, сообщив энергию, необходимую для того, чтобы преодолеть барьер и попасть в нижний минимум. Однако, согласно квантовой теории, объект может "туннелировать" сквозь энергетический барьер. Когда вы наблюдаете такое событие, то видите, как шарик исчезает и мгновенно материализуется по другую сторону барьера.

Квантовое туннелирование — вероятностный процесс. В случае ложного вакуума вероятность того, что большая область пространства туннелирует в состояние истинного вакуума, совершенно ничтожна. Туннелирование происходит в крошечных, микроскопических областях, приводя к появлению маленьких участков истинного вакуума. Это и есть процесс образования неустойчивых пузырьков, который обсуждался ранее.

Если между двумя вакуумами имеется энергетический барьер, распад вакуума может происходить только через квантовое туннелирование. Если барьера нет, шарик, представляющий поле, просто скатывается вниз в сторону истинного вакуума. Таким образом скалярное поле остается однородным во всем пространстве, как и наша Вселенная.

Рисунок Энергетический ландшафт "сплющенного холма". Пока скалярное поле медленно скатывается вниз, инфляция продолжается.

График энергетической функции напоминает по форме холм с очень пологим склоном. Высота на рисунке соответствует плотности энергии скалярного поля, а ее постоянство — все, что требуется для поддержания неизменного темпа инфляции.

Ключевая идея Линде состояла в том, что вблизи вершины холма скалярное поле катится очень медленно, и потому пройдет много времени, прежде чем оно пересечет эту область. Между тем вселенная продолжает расширяться, колоссальным образом вырастая в размерах. Энергия распада ложного вакуума зажигает горячий огненный шар из элементарных частиц. Результатом окончания инфляции является Большой взрыв. Таким образом, Большой взрыв – это не разовое влияние, а постоянно происходящий процесс в инфляции. Островные Вселенные постоянно растут, потому что на их границах регулярно происходят Большие взрывы, приводящие к их расширениям. Таким образом, граница между инфляцией и



Интересная статья: Основы написания курсовой работы