乌克兰语

Теорія Великого вибуху може бути хибною: що дізналися вчені

Протягом десятиліть теорія Великого вибуху залишалася найвпливовішою моделлю походження Всесвіту. Вона лягла в основу сучасної космології, дозволивши пояснити космічне розширення, мікрохвильове фонове випромінювання та розподіл галактик у просторі. Утім, попри успішні передбачення, ця модель має низку теоретичних суперечностей.

Команда дослідників з Університету Портсмута висунула сміливу альтернативу. Всесвіт міг народитися всередині гігантської чорної діри, розташованої у ще більшому Всесвіті.

Хоча загальноприйнята модель Великого вибуху в поєднанні з загальною теорією відносності Ейнштейна успішно пояснює ключові космологічні явища – зокрема космічний мікрохвильовий фон, великомасштабну структуру Всесвіту та його прискорене розширення, – вона залишає низку відкритих питань.

Серед них – нез’ясована природа темної енергії та темної матерії, сингулярність у моменті початку Всесвіту та несумісність між загальною відносністю й квантовою механікою.

Як зазначbd професор Портсмутського університету Енріке Гастаньяга, “більшість учених відповіли на ці проблеми, вводячи нові форми енергії, наприклад, так звану темну енергію, або змінюючи самі закони фізики. Але це – радикальні кроки”.

Саме тому команда Гастаньяги поставила перед собою інше запитання: чи існує простіше пояснення?

“Наше дослідження почалося з фундаментального питання: чому розширення Всесвіту прискорюється? Увесь наш спостережуваний Всесвіт лежить усередині власного гравітаційного радіуса. Зовні він виглядає як чорна діра. Це й підштовхнуло нас до ідеї: а що, якби Всесвіт утворився внаслідок процесу, подібного до формування чорної діри?”, – пояснив учений.

Класична космологічна модель передбачає, що Всесвіт виник із надзвичайно гарячої й щільної точки – сингулярності, яка зазнала стрімкого розширення в перші долі секунди після Великого вибуху.

“Якщо ми математично повернемо процес назад, застосовуючи відомі фізичні закони, то дійдемо до цієї точки нескінченної щільності, де, згідно з моделлю, зароджуються простір, час і матерія. Оскільки у цій точці фізика перестає діяти, її часто трактують як момент творіння – початок усього”, – додав Гастаньяга.

Проте нова модель пропонує інший сценарій. Згідно з нею, наш Всесвіт міг не початися з сингулярності, а сформуватися в результаті гравітаційного колапсу великої маси матерії в іншому, більшему Всесвіті. У ході моделювання команда намагалася знайти рішення, яке дозволило б усунути ключові суперечності сучасної космології – і несподівано виявила, що таке аналітичне рішення вже існує в межах відомої фізики.

“За певних умов гравітаційний колапс не завершується сингулярністю – натомість виникає відскок і новий цикл розширення. Цей відскок і є тим, що ми звикли називати Великим вибухом”, – пояснив Гастаньяга.

І хоча ідея космічного “відскоку” вже обговорювалася раніше, нова модель є унікальною тим, що не потребує введення гіпотетичних частинок або нових законів. Вона базується виключно на чинних уявленнях про гравітацію, без звернення до спекулятивної фізики.

Дослідник з Портсмутського університету Сварадж Прадхан додав: “Якщо маса об’єкта достатньо велика, гравітація здатна подолати навіть квантові сили, зокрема тиск виродження, який стримує колапс зірок. Ми знаємо ці сили з прикладу білих карликів і нейтронних зір, але досі не маємо емпіричних даних щодо матерії при екстремальних щільностях усередині чорних дір”.

Модель також передбачає наявність невеликої позитивної просторової кривизни Всесвіту й існування залишкових об’єктів, таких як первинні чорні діри або нейтронні зірки, що могли утворитися до моменту космічного відскоку.

来源:https://www.obozrevatel.com/ukr/nauka-oboz/teoriya-velikogo-vibuhu-mozhe-buti-hibnoyu-scho-diznalisya-vcheni.htm


参考译文

大爆炸理论可能是错误的:科学家们的新发现

数十年来,大爆炸理论一直是关于宇宙起源最具影响力的模型。它构成了现代宇宙学的基础,成功解释了宇宙膨胀、微波背景辐射以及星系在空间中的分布。然而,尽管预测准确,该模型仍存在一系列理论矛盾。

朴茨茅斯大学的研究团队提出了一个大胆的替代理论:我们的宇宙可能诞生于一个位于更大宇宙中的巨型黑洞内部。

虽然公认的大爆炸模型结合爱因斯坦的广义相对论成功解释了关键宇宙学现象——包括宇宙微波背景、宇宙大尺度结构及其加速膨胀——但它仍遗留了许多未解之谜。

其中包括暗能量和暗物质的本质不明、宇宙起源时刻的奇点问题,以及广义相对论与量子力学之间的不相容性。

正如朴茨茅斯大学教授恩里克·加斯塔尼亚加指出的:”大多数科学家通过引入新的能量形式(如所谓的暗能量)或修改物理定律本身来解决这些问题。但这些都是激进的举措。”

正因如此,加斯塔尼亚加的团队提出了另一个问题:是否存在更简单的解释?

“我们的研究始于一个根本性问题:为什么宇宙膨胀在加速?我们可观测的整个宇宙都位于其自身的引力半径内。从外部看,它就像一个黑洞。这促使我们产生一个想法:如果宇宙是通过类似于黑洞形成的过程诞生的呢?”科学家解释道。

经典宇宙学模型认为,宇宙起源于一个极其炽热致密的奇点,该奇点在大爆炸后的最初瞬间经历了急速膨胀。

“如果我们用已知物理定律将这个过程数学回溯,就会到达这个无限密度的点——根据模型,空间、时间和物质都由此诞生。由于物理学在这点失效,它常被解读为创世时刻,万物的开端。”加斯塔尼亚加补充道。

然而新模型提出了不同场景:我们的宇宙可能并非始于奇点,而是由另一个更大宇宙中大量物质引力坍缩形成。通过建模,团队试图找到能消除现代宇宙学关键矛盾的解决方案——意外发现这样的解析解在已知物理学框架内已然存在。

“在特定条件下,引力坍缩不会以奇点告终,而是产生反弹和新一轮膨胀。这种反弹就是我们所说的大爆炸。”加斯塔尼亚加解释道。

尽管宇宙”反弹”的概念早有讨论,但新模型的独特之处在于无需引入假设粒子或新定律。它完全基于现有引力理论,不涉及推测性物理。

朴茨茅斯大学研究员斯瓦拉杰·普拉丹补充道:”如果物体质量足够大,引力甚至能克服量子力——比如阻止恒星坍缩的简并压力。我们从白矮星和中子星知道这些力,但对黑洞内部极端密度下的物质仍缺乏实证数据。”

该模型还预测宇宙存在微小正空间曲率,以及在宇宙反弹前可能形成的残余天体(如原初黑洞或中子星)。