Космологическая инфляция

29 мая 2014 года Алану Гуту (США), Андрею Линде (РФ) и Алексею Старобинскому (РФ) за теорию космологической инфляции была присуждена премия Фреда Кавли, близкая по денежному выражению к Нобелевской. Учредитель премии Фред Кавли – норвежец, эмигрировавший в США и разбогатевший на производстве сенсорных датчиков для авиации.

Что же такое космологическая инфляция и каково её место в своевременной картине мира?

Когда в 1964 году было зарегистрировано реликтовое излучение, это явилось окончательным подтверждением того, что Вселенная возникла в результате Большого взрыва. Напомню, что реликтовое излучение – равномерно распределенное во Вселенной электромагнитное излучение имеет спектральный максимум с длиной волны 1,5мм, что соответствует температуре 3К. Оно однородно и изотропно, что делает фон реликтового излучения идеальной и удобной системой для измерения различных тел в космологии.

Космологическая инфляция (inflation – раздувание) – процесс экспоненциального расширения Вселенной, который имел место в течение 10^-35 - 10^-33 перед Большим взрывом, т.е. это "начальный толчок", породивший огромную однородную Вселенную.

Вселенная из микроскопического зародыша раздулась на много порядков величин. Поскольку плотность вакуума в ней была огромной, она раздувалась по экспоненциальному закону.

Первое описание того, как может возникнуть мир де Ситтера – решение модифицированных уравнений общей теории относительности Эйнштейна, которое и описывает процесс инфляции в его чистом виде, появилось в 1980 году. в работе Алексея Старобинского. Этот мир для своей реализации требует вакуума с положительной плотностью энергии Ɛ и отрицательным давлением p = - Ɛ. Но в этой модели история ранней Вселенной могла быть продолжена  назад во времени, минуя состояние бесконечной плотности. У Старобинского Вселенная стартовала с мира де Ситтера, а потом уже преобразовывалась, Что противоречило основной идее инфляционной космологии: нужно описать, как Вселенная стала такой, какая есть, стартовав с любых начальных условия.

А.Гут в 1981 году опубликовал сценарий инфляции, который оказался неправильным в его конечной стадии, но изложение было четким, ясным и полным настолько, что физики поверили: в каком-то варианте модель заработает. Хотя сам Гут понял и признал, что его теория не работает, он подвигнул космическую аудиторию на активные исследования.

Наконец, Андрей Линде предложил сценарий хаотической инфляции. Прилагательное "хаотическая" подразумевает то, что Природа пробует разные начальные условия. Когда случайно выпадают подходящие, начинается инфляция, которую ничем не остановишь – вечная инфляция. Теория стала поистине грандиозной: начавшись, инфляция не может закончиться во всем пространстве, т.е. где-то она всегда продолжается, создавая бесконечное множество вселенных, причем, совершенно разных.

В одной из статей Линде писал:

"Не надо пытаться объяснить, почему мир именно таков, каким мы его видим. Когда-то Эйнштейн настаивал именно на таком подходе: нужно объяснить, почему законы физики и физические константы именно такие, какие есть, а другого не может быть. Но мир не единственен, и набор законов природы – тоже. Они таковы потому, что мы можем жить только там, где законы нам позволяют жить. Рыба может жить только в воде, мы – только на суше под слоем атмосферы, и так далее. Надо объяснять совсем другое: как образуется много разных частей Вселенной (или разных вселенных) с разной физикой, чтобы в каких-то из них могли жить мы или кто-то еще".

17 марта 2014 года появилась сенсация: открыты гравитационные волны! Правда, речь идет об открытии реликтовых (первичных) гравитационных волн, а само их существование получено через микроволновое реликтовое излучение. Это открытие подтверждает теорию космологической инфляции. Правда, позднее появились сообщения, в которых высказывались сомнения в правомерности открытия, и авторы открытия умерили пафос. Подождем.

Для заинтересовавшихся. В ближайшее время должна выйти электронная, а потом и бумажная книга Бориса Штерна под названием "Прорыв за край мира" Её научный редактор академик РАН В.Рубаков, собеседники: А.Линде, В.Лукаш, В.Муханов, В.Рубаков, А. Старобинский.

Последние пятеро – реальные претенденты на Нобелевскую премию по теории космологической инфляции. Подробности о книге на Интернет-сайте www.trv-science.ru.

И еще одна дата, примыкающая к описанному выше: - 110 лет со дня рождения Георгия Антоновича Гамова. Ему принадлежат три научных достижения Нобелевского уровня.

1928 год – теория L - распада атомных ядер;

1948 год – теория "горячей" Вселенной (с легкой руки знаменитого английского астронома и писателя-фантаста Фреда Хойла, эту теорию называют теорией Большого взрыва), в рамках которой он вместе со своими учениками предсказал реликтовое излучение, сохранившееся во Вселенной с самых ранних стадий её расширения.

1945 год – расшифровка генетического кода.

Г.А. Гамов родился 4 марта 1904 года в Одессе в семье преподавателей гимназии. В 1922 году он стал студентом физико-математического факультета Новороссийского (Одесского) университета, а в 1923 году - Ленинградского университета, который окончил в 1929 году, сдал все экзамены и защитил диссертацию. Его университетскими приятелями были Ландау, Бронштейн, Иваненко, а одним из его учителей был А.А. Фридман – создатель первой теории расширяющейся Вселенной. Кстати, Гамов указывал, что идею "горячей" Вселенной он заимствовал у Фридмана. В 1931 году Гамова избрали членом-корреспондентом академии наук СССР, через 10 лет исключили, а в 1990 году снова восстановили, к сожалению, посмертно. Исключили его как "невозвращенца", поскольку в 1933 году он уехал на научную конференцию за границу и не вернулся, работая сначала в Европе, а потом в США. На Западе он был известен не только как выдающийся ученый, но и как автор интересных научно-популярных книг. В СССР его имя долгое время было под запретом. О Гамове написана хорошая книга: В.Я. Френкель, А.Д. Чернин "Георгий Гамов – гигант трех наук. От альфа -распада до Большого взрыва" М.: Книжный дом "ЛИБРОКОМ", 2013, 136с.

Вот небольшая цитата из этой книги.

"Гамов умел удивлять… Он удивляет озадачивает людей и сейчас. Кто же он, профессор Гамов – Джордж или Георгий Антонович? Любитель, легкой жизни или труженик науки? Бесплодный авантюрист или один из крупнейших ученых – универсалов современности? Позор или гордость отечественной науки?.. По поводу последнего из вопросов предыдущего абзаца прислушаемся к словам И.С. Шкловского, сказанным на семинаре в Физтехе (Ленинградском):

"Никому не придет в голову называть Шаляпина французским певцом, а Рахманинова – американским композитором. Почему же мы должны отдать "им" за здорово живешь Гамова? А ведь за этим могучим мастером значатся по самому крупному счету не какие-то изящные финты или передачи поперек поля, а три чистых гола. Это альфа-распад, горячая Вселенная с реликтовым излучением и генетический код.

Реальное значение имеют забытые годы – в этом, между прочим, сказывается жестокость науки. В конце концов от ученого остаются только конкретные результаты его труда.

Конечно, он невозвращенец, и это нехорошо. Но можем ли мы представить музыкальную культуру России XX века без имен Шаляпина и Рахманинова?

Я считаю Гамова крупнейшим русским физиком XX века".

Для тех, кто заинтересуется научно-популярными книгами Г.А. Гамова, привожу список известных мне на русском языке. Все они изданы в Книжном доме "ЛИБРИКОМ" (полный каталог изданий представлен в Интернет-магазине: http//URSS.ru).

Гамов Г., Стерн М. Занимательные задачи.

Гамов Г. Мистер Томпкинс в стране чудес или истории о с, G и h.

Гамов Г. Мистер Томпкинс исследует атом.

Гамов Г., Игас М. Мистер Томпкинс внутри себя: приключения в новой биологии.

Тексты в разделе "Блоги" являются частным мнением авторов, а не редакционной позицией ИА "Взгляд-инфо".