cosmology present

РОЖДЕНИЕ,ЖИЗНЬ

И СМЕРТЬ

ВСЕЛЕННЫХ(космология: классическая и квантовая)

Парфенов К.В., физический факультетМГУ им.М.В.Ломоносова

Космология Ньютона и Лапласа

На больших расстояниях движение тел в основном определяетсяЗАКОНОМ ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ:

rrmmGF 312

2112

Вселенная – облако движущейся материи, удерживаемое силами тяготения.

Существует «центр мира»,находящийся в состоянииабсолютного покоя, вокругкоторого вращается всяматерия Вселенной.

Гравитация: самое универсальное

взаимодействие

Первое открытие: закон Хаббла

Дальние галактики удаляются от нас примерно по лучу зрения:

V

CV

CVTT

CTVTT

/1

1

0

0

00

V = H·rH ≈ (7 2)·10 -11лет-

1

Кинематическая картина мира

1221212112 rHrrHrHrHVVV

1

2

Большой Взрыви горячая Вселенная

Александр Фридман и Георгий Гамов:

Построение «релятивистской» космологии– теории, описывающей эволюциюВселенной на основе теорииотносительности.Основное предположение: Вселеннаяявляется однородной и изотропной.

Расширение Вселенной в моделях Фридмана

R(t)

t

KPtttR )(

KPttR )(

KPtttR )(

3cMG

Определение сценария

GHеслиE

GHеслиE

GHеслиE

GHME

MRRM

KP

83,0

83,0

83,0

38

4103

43

43

2

0

2

0

2

0

23/2

3/5

0

3/1

3

Изменение плотности

t

ρ /ρKP

1

!101 55

0

tКР

05,0cКР

ВМ

t

22,0cКР

ТМ

t

?

Температура и плотность

)(0

0 tRRTT

)(323

4

2

tRG

Реликтовое излучение – электромагнитное «эхо» Большого Взрыва

В горячей и плотной Вселенной излучение и веществонаходились в равновесии. По мере остывания и расширенияВселенной равновесие нарушилось, и излучение, рожденноев ранней Вселенной, стало остывать самостоятельно.

Сейчас реликтовое излучение – почти изотропное, с температурой

Тэм≈2,725 К.

Основные «проблемы» классической космологии

• Как Вселенная стала такой большой?• Почему Вселенная такая «плоская»?• Куда делись «экзотические»

объекты, рожденные в раннейгорячей Вселенной?

• Почему Вселенная такая однороднаяи изотропная?

• Почему вокруг нас так многовещества и так мало антивещества?

Что представляет собой

«недостающая» масса?

Новое открытие:Вселенная разгоняется!

Сверхновая SNLS-03D4ag вспыхнула 3 миллиарда лет назад. Ее светимость в 100 миллиардовраз больше солнечной, однако ее видимый блеск (22m) в 25 тысяч раз меньше, чем у яркойголубой звезды (11m) в левой части снимка. В свою очередь, эта звезда в 100 раз слабее самыхслабых звезд, различимых невооруженным глазом (6m). Иллюстрация с сайтаwww.cfht.hawaii.edu

Ускорение расширения Вселенной

Соотношение между красным смещением исветимостью дальних Сверхновых показывает,что последние 2-4 млрд. лет Вселеннаярасширяется ускоренно.

Косвенно об этом же свидетельствуютрезультаты работ по моделированиюнаблюдаемой анизотропии реликтовогоизлучения и генерации неоднородностейраспределения вещества во Вселенной.

Фазовые переходы, связанные с нарушением симметрии вакуума

ВАКУУМ – состояние квантового поля,отвечающее минимуму энергии. Приостывании в вакууме возможныфазовые переходы, сопровождающиеся«перестройкой» вакуума с выделениемэнергии. Образуется состояние мира,большая часть энергии которогосуществует в виде вакуумной формыматерии. Затем происходит рождениеЧАСТИЦ – мир заполняется веществом.

Генерация асимметрии между веществом и антивеществом

0 < a < 1 , δ 10-9

Квантовая космология:инфляция и мириады миров

В мире, в котором доминируютвакуумные формы материи,раздувание пространства-временипроисходит ускоренно. При оченьсущественном доминированиивакуумной энергии это раздувание– ИНФЛЯЦИЯ - происходит поэкспоненциальному закону

Главная загадка квантовой космологии:

Эра квантовой гравитации(«первые 10-43с»): по-видимому, существует «среда», вкоторой квантовые флуктуацииспособны рождать вселенные – миры с«оформленными» законами физики игеометрией. Знакомое нам «обычное»четырехмерное пространство-время естьчасть нашей Вселенной, родившаясявместе с ней.

Разворачивание свернутых измерений: d=11 4+7

Математическое ожидание

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!