РАЗДЕЛ 2.
Квантовая (инфляционная) космология
2. 1. Физические основания и динамика развития.
В настоящем параграфе мы обратим внимание на ряд вопросов, которые имеют отношение в большей степени к физической космологии. Это продиктовано нашим пониманием того, что прежде чем анализировать с философской точки зрения такой крайне специфический предмет как Вселенная, необходимо, хотя бы в самых общих чертах, на уровне идей, а не математического формализма, представлять себе её физическую сущность, которая в настоящий момент является основой космологической картины мира. Ниже мы рассмотрим основные идеи, термины и понятия квантовой (инфляционной) космологии, её основные модели и следствия. В своём изложении мы постараемся свести до минимума используемое количество формул, но будем пользоваться ими там, где без этого нельзя обойтись. Прежде всего, необходимо пояснить само название данной главы. Понятия "квантовая" и "инфляционная" в понимании автора данной работы по отношению к космологии выступают синонимами. Такое понимание этих двух терминов продиктовано самой сутью рассматриваемой парадигмы. Изначально под процессом инфляции понималось экспоненциальное расширение Вселенной на ранних этапах её эволюции. В то же время под квантовой космологией понимается квантово-механическое описание Вселенной, в частности использование для её характеристики волновой функции. Однако с развитием данной парадигмы стало ясно, что процессы, приводящие к инфляции, должны быть однозначным образом квантовыми по своей природе. Таким образом, инфляционное раздувание Вселенной неотделимо от её квантовой природы. Вместе с тем, инфляционное раздувание стало той базисной, фундаментальной идеей новой парадигмы, благодаря которой автоматически решаются большинство проблем релятивистской космологии и без которой не обходится ни одна космологическая модель, включающая в себя ОТО. Далее определимся в терминологии, указав основные понятия.
1.Физический вакуум. "Вакуум (вакуумное состояние) в квантовой теории - основное состояние квантовых полей, обладающих минимальной энергией, нулевым импульсом, угловым моментом, электрическим зарядом, и др. квантовыми числами. Для физического вакуума, в отличие от математического, вакуумное среднее от произведения двух операторов в одной точке пространства-времени может быть не равным нулю (см. Вакуумный конденсат). Понятие "вакуум" является одним из основных в том смысле, что его свойства определяют свойства всех остальных состояний"[36, с. 57]. Для более глубокого понимания сути процессов, приведших к рождению Вселенной и вселенных, на наш взгляд, необходимо дать ещё одно определение - определение вакуумного конденсата. "Вакуумный конденсат - ненулевое вакуумное среднее какого либо локального оператора поля. Представление о вакуумном конденсате - одно из центральных в современных теориях электрослабого взаимодействия и сильного взаимодействия - квантовой хромодинамике (КХД). Употребление слова "конденсат" связанно с картиной, согласно которой вакуумное, или низшее по энергии состояние следует представлять не в виде "пустого" пространства, а как своеобразную среду флуктуирующих с большой амплитудой полей" [36 с. 59].
2.Скалярное поле ? есть одна из характеристик физического вакуума, точнее его силовая характеристика (согласно стандартному определению поля). Скалярное поле есть поле, величина которого в каждой точке пространства и в каждый момент времени есть скаляр - т.е. число, в отличие от векторного или тензорного поля, где характеристика поля в каждый момент времени есть соответственно вектор или тензор. Впервые скалярные поля были применены в ядерной физике, однако наиболее важную и фундаментальную роль они играют в единых теориях сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий.
3.Эффективный потенциал V(?) есть плотность потенциальной энергии поля ? или иначе его энергетическая характеристика.
Как видно из вышесказанного (1.6), релятивистская космология обладала целым рядом проблем, принципиально неразрешимых в её рамках и поэтому основной задачей космологов было создание такой теории и предложение таких идей, которые бы снимали максимальное количество проблем и противоречий релятивистской космологии. Такой теорией или даже парадигмой и стала инфляционная (квантовая) парадигма, способная вывести не только собственно саму космологию, но и наши представления о мире в целом на качественно иной уровень. Естественно, она возникла не сразу как готовая и законченная теория (по сути, она таковой не является и в настоящее время), а в своём развитии прошла ряд этапов, важных не только с физической, но и с методологической и мировоззренческой точек зрения. Ряд авторов (см. [3, 32, 34] и др.) выделяют три основных этапа становления инфляционной космологии, или, как называет их А.Д. Линде, три основных сценария в рамках инфляционной парадигмы: - старый сценарий, новый сценарий и сценарий хаотической инфляции. Конечно - же, возможна и иная классификация, но мы будем придерживаться этой. Ниже мы подробнее рассмотрим все три сценария, указав в них существенные различия, но для начала опишем некий "обобщённый" сценарий, как основную физическую идею возникновения нашей Вселенной, собрав всё общее, что есть во всех трёх сценариях.
В основу качественного описания возникновения нашей Вселенной положен принцип её рождения из "ничего". Следует особо подчеркнуть, что в физической теории возникновения Вселенной термин "ничего" не понимается буквально, под этим термином подразумевается физический вакуум в вышеуказанном смысле. Следовательно, основой описания возникновения нашей Вселенной есть идея о возникновении её из физического вакуума. В принципе, этот термин можно было бы и не использовать в данной работе, однако он достаточно широко распространен в литературе (см. например [32, 34, 37, 38, 39]), и поэтому, на наш взгляд, он нуждается в пояснении, чтобы у читателя при его упоминании не сложилось мнение, что речь идёт об иной физической теории. Основное треб
- Київ+380960830922