Файл: Александр Александрович Фридман опубликовал работу, в которой впервые нашел решение.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 72
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Единственная причина, по которой электромагнитные взаимодействия не доминируют полностью над гравитационными силами в окружающем нас Вселенной, заключена в том, что большинство тел состоит из одинакового числа положительных и отрицательных частиц, и, в результате, создаваемые ими силы нейтрализуют друг друга.
Но что такое сильное и слабое взаимодействия? В течение некоторого времени многие физики считали, что протоны, нейтроны и электроны являются «атомами» в том смысле, который вкладывали в это слово древние греки. То есть, являются неделимыми частицами-порциями материи. Однако эксперименты, проведенные в 1968 году на Стэнфордском линейном ускорителе, продемонстрировали, что ни протоны, ни нейтроны не являются неделимыми. Что они состоят из трех частиц меньшего размера, названных кварками. Это вымышленное название было позаимствовано у одного из произведений ирландского писателя Джеймса Джойса, автора известных романов «Улисс» и «Поминки по Финнегану».
Так вот, если протон, который является неотъемлемой составляющей атомного ядра, состоит из положительных кварков, то он неминуемо должен погибнуть, еще не успев родиться. Кварки, как положительные частицы, в результате электромагнитного взаимодействия разлетелись бы в разные стороны. Таким образом, было открыто новое, внутриатомное (существующее на субатомном уровне – внутри ядер) взаимодействие, получившее название сильного взаимодействия. Взаимодействие между составляющими эти протоны кварками, которое преодолевает силы отталкивания, обусловленные электромагнитным взаимодействием, и удерживает кварки вместе. То самое взаимодействие, которое удерживает кварки в «склеенном» состоянии внутри протонов и нейтронов. И оно же удерживает протоны и нейтроны плотно «упакованными» в атомном ядре.
Несколько ранее было открыто слабое взаимодействие, наиболее известное проявление, которого было связано с радиоактивным распадом таких веществ, как уран и кобальт. Первые предсказания его были сделаны еще в конце 30-х годов итало-американским физиком Энрико Ферми.
Как уже было указано, сильное и слабое взаимодействия менее известны. Это вызвано тем, что они быстро убывают с расстоянием и играют существенную роль только на субатомном уровне – внутри ядер. То, что они существуют лишь на внутриатомном, а, вернее сказать, на внутриядерном уровне - в этом, кстати, и
состоит основная причина того, что они были открыты совсем недавно.
Так вот, если предположить, что каждому типу взаимодействия соответствует своя частица – минимальная и неделимая порция (квант) этого взаимодействия - то можно предположить, что эта частица, как и любая элементарная частица, представляет собою струну, совершающую определенный вид колебания. То есть, образно говоря, сводится к какому-то виду колебания струн. Один и тот же принцип справедлив и для элементарных частиц и для частиц, переносящих взаимодействия. Фотоны, калибровочные бозоны слабого взаимодействия и глюоны состоят из абсолютно одинаковых струн, совершающие разные типы колебаний. Как и в случае с элементарными частицами, отличие в свойствах и, таким образом, отличие одного типа взаимодействия от другого - сводится к отличию одного типа колебаний от другого.
Существует мнение, что теория струн реально претендует на роль теории ВСЕГО. Что это значит? И что означает теория ВСЕГО?
Разработкой этой теории занимался еще Эйнштейн.
Поскольку сильное и слабое взаимодействия во времена Эйнштейн еще не были неизвестны, он уделял большое внимание изучению двух известных, но абсолютно различных взаимодействий – гравитационного и электромагнитного, пытаясь найти некое общее основание. То, что могло бы их объединить. То общее, что могло бы их свести к одному.
Это стало причиной тридцатилетнего исследования, посвященного поиску некой универсальной теории. Теории ВСЕГО. Или, так называемой единой теории поля, которая, как он полагал, сможет продемонстрировать, что эти два взаимодействия - есть не более, чем проявление одного фундаментального принципа. Эти поиски общего основания изолировали Эйнштейна от основного направления в развития физики, которая, по тем временам, была занята разработкой новой дисциплины – квантовой механики. Поиски общего основания ни к чему конкретному не привели.
Итак, что это за теория ВСЕГО? Почему, именно ВСЕГО? ВСЕ – это не значит одна лишь материя (вещество). Или одни лишь взаимодействия. ВСЕ – это все. И то, и другое. Все, вместе взятое. Теория ВСЕГО – следовательно, это такая теория, которая способна найти и предоставить нам общее основание ВСЕГО (и материи, и всем четырем взаимодействиям). Чтобы посредством него свести это ВСЕ к одному.
Нагляднейшим образом нам показать, что это ВСЕ – является различными проявлениями одного и того же. Некоего одного, фундаментального начала-принципа.
Существует мнение, что теория струн реально претендует на роль этой теории ВСЕГО, поскольку находит и представляет нам то самое общее основание, которое объединяет все четыре типа взаимодействий и саму материю. Наглядно показывает нам, что все типы материи, как и все четыре типа ее взаимодействия – суть не более, чем различные проявления одного фундаментального начала.
Что материю и все четыре фундаментальных взаимодействия Вселенной можно свести к одному. К одному фундаментальному началу-принципу – колебанию одномерной струны с соответствующим переносом энергии.
Инфляционная модель расширяющейся Вселенной.
Картина Вселенной, которая в начале своего развития была очень горячей и остывавшей по мере расширения, хорошо согласуется с данными наблюдений, которые мы имеем сегодня. Тем не менее, она оставляет без ответа ряд важных вопросов.
Во-первых, почему Вселенная столь однородна в больших масштабах? Почему она выглядит одинаково во всех направлениях? И почему пространственная кривизна наблюдаемой Вселенной стремится к нулю?
Во-вторых. Несмотря на однородность Вселенной в целом, она содержит локальные скопления материи в виде галактик и звезд, образующих на ночном небосклоне отчетливо видимые светящиеся полосы, называемые Млечным Путем. Что уже говорят о различиях плотности вещества в разных областях Вселенной. Но из-за чего возникли эти различия плотности?
Итак, почему, несмотря на однородность Вселенной в целом, она содержит такие немаловажные неоднородности, как звезды, галактики, скопления галактик?
И здесь возникает гипотеза предельно точного подбора параметров исходного состояния нашей Вселенной. Что это значит? Чтобы получить то самое распределение материи и ту самую неоднородность Вселенной, которое мы наблюдаем в форме таких немаловажных неоднородностей, как звезды, галактики, скопления галактик, а в конечном итоге получить ту самую область нашей Вселенной, которую пригодна для развития разумной жизни - исходное Ее состояние должно характеризоваться очень высокой степенью организованности.
Без такой параметризации, без введения четких параметров в исходное состояние нашей Вселенной - невозможно получить наблюдаемое распределение материи во Вселенной.
Кроме того, очевидно, что наша разумная жизнь никогда не возникла бы (по крайней мере, в том состоянии, в каком она существует сейчас), будь законы Вселенной устроены несколько иначе. Или, если бы Ей управляли те же законы, что и сейчас, но в них бы участвовали другие значения физических постоянных, с которыми законы работают. Почему мы имеем именно эти законы
, а не какие-либо иные? Почему те законы, которые мы имеем, имеют именно данный набор констант, а не какой-либо иной?
Как вы, наверно, уже догадались, речь здесь идет о, так называемой, тонкой настройке сегодняшней Вселенной, необходимой для возникновения и существования разумной жизни. Чтобы возникло то, что мы видим вокруг себя, и чтобы во Вселенной возникло бы место, где могла возникнуть жизнь, необходимо, чтобы Она была тонко настроена. Сам факт существования человека уже говорит о достаточно четкой упорядоченной структуре Вселенной, которая создала условия для его возникновения.
То есть, речь здесь опять же идет об изначальных параметрах. О предельно точной параметризации исходного состояния Вселенной. Чтобы в конечном итоге возникла именно эта настройка Вселенной, и чтобы возникла область Вселенной с необходимыми условиями для возникновения человека, изначальные параметры изначального состояния Вселенной должны быть выбраны с особой тщательностью.
Но тогда возникает вопрос. Каким образом получилось так, что исходное состояние Вселенной характеризовалось очень высокой степенью организованности? Каким образом эта организованность возникла? Каким образом в исходном состоянии Вселенной появились (четко подобранные) параметры, которые и обеспечили высокую степень организованности этого исходного состояния? Вопрос, на который никто не мог ответить. Так возникла проблема предельной точной настройки исходного состояния нашей Вселенной.
Чтобы избежать описанных трудностей, связанных с проблемой предельно точной параметризации исходного состояния Вселенной в 1980 году Алан Гут из Массачусетского технологического института и Алексей Старобинский из Института теоретической физики им. Ландау независимо друг от друга - предложили свою версию теории Большого Взрыва.
Алан Гут красиво назвал такую модель «модель инфляционной Вселенной». Или «инфляционная модель». Со временем эти термины стали общепринятыми.
В соответствии с этой моделью, новорожденная Вселенная переживала период очень быстрого расширения. Такое расширение называют инфляционным — по аналогии со стремительным ростом цен, в той или иной степени происходящим в каждой стране в период Мировых кризисов. Мировой рекорд инфляции цен, вероятно, был поставлен в Германии после Первой мировой войны, когда цена буханки хлеба за несколько месяцев подскочила от одной марки до нескольких миллионов. Инфляция, которая, как мы думаем, могла происходить в масштабе Вселенной, была гораздо значительней: размеры Вселенной за ничтожную долю секунды выросли в миллиарды миллиардов раз. За 10