Теорія інфляційного Всесвіту
Вакуум - прихована форма існування матерії, здат¬на за певних умов породжувати матеріальні частинки без порушення законів збереження. Подібні умови мо¬жуть складатися як під впливом зовнішніх сил, так і спонтанно, довільно. Завдяки одному з таких спонтан¬них «сплесків» і утворився початковий об'єм Всесвіту розміром не більше 1033 см3, що містить не більше 10~5 г речовини.
Отже, на дуже ранній стадії своєї еволюції Всесвіт міг перебувати у вакуумоподібному стані, що мав вели¬чезну густину енергії. В такій ситуації, як це випливає з рівнянь Ейнштейна, Всесвіт повинен був через 10~33 с після початку розширення пережити стадію надзвичай¬но швидкого експоненціального роздування за законом ех, де х=Н. Величина Я -так звана стала Хаббла - характеризує швидкість розширення залежно від від¬стані. При цьому треба враховувати, що Н змінюється з часом. У нашу епоху ця стала на десятки поряд¬ків нижча, ніж була в період експоненціального розши¬рення.
Розширення за законом е* відбувається подібно до того, як у сучасних капіталістичних країнах зростають ціни відповідно до швидкості інфляції. Тому іноді сце¬нарій Всесвіту, що «роздувається» чи «розпухає», на¬зивають сценарієм «інфляційного Всесвіту».
Стадія роздування тривала протягом 10~30 с, і за цей час першопочатковий об'єм Всесвіту зріс приблизно в 1050 разів.
Фізична сутність описуваних подій така. Згідно з існуючими теоретичними уявленнями вакуум має гра¬вітаційні властивості. Однак ця «гравітація» породжує не притягання, а відштовхування, яке на відміну од звичайної гравітації зростає із збільшенням відстані пропорційно її першому степеню. У сучасному Всесвіті гравітація вакууму або зовсім відсутня, або е надзви¬чайно малою. Але у початковий період розширення при колосальній температурі вона повинна була сягати вели¬чезних значень. Такий стан дістав назву «несправжнього вакууму».
Спочатку гравітація вакууму була нижчою, ніж гра¬вітація звичайної речовини. Проте у процесі розширення настав момент, коли вона її перевищила. Саме ця обста¬вина і повинна була спричинити експоненціальне «роз¬пухання» Всесвіту, яке відбувалося із швидкістю, що у багато разів перевищувала швидкість світла. Це «розпухання» супроводжувалося різким зменшенням густини звичайної речовини і не менш різким знижен¬ням температури.
За теорією ця стадія тривала близько ІО"30 с, після чого внаслідок розвитку нестійкостей стався фазовий перехід від стану «несправжнього вакууму» до стану «справжнього вакууму», в процесі якого утворилася величезна кількість реальних частинок речовини з за¬гальною масою близько 1058 г. При цьому вся енергія вакууму перейшла в енергію випромінювання, і Всесвіт розігрівся до надзвичайно високої температури. З цього моменту його еволюція описується стандартною теорією гарячого Всесвіту, що розширюється.
Теорія «інфляційного Всесвіту» здатна розв'язати багато з тих загадок, про які йшлося вище, наприклад проблему формування однорідності й ізотропії сучас¬ного Всесвіту. До початку роздування всередині загаль¬ного «горизонту» в близьких точках повинні були вста¬новитися приблизно однакові температура й інші фізичні умови. Але в період роздування, що відбувалося з надсвітловою швидкістю, ці точки виявилися стрімко рознесеними на величезні відстані одна від одної.
Водночас абсолютна однорідність не виникла завдяки квантовим флуктуаціям деяких фізичних величин. Ці флуктуації зумовили виникнення невеликих неоднорідностей густини, які й стали центрами формування га¬лактик.
Природне пояснення дістала й близькість середньої густини речовини в сучасному Всесвіті до критичного значення. Справа в тому, що згідно з теорією густина «несправжнього вакууму» у Всесвіті, що «розпухає», точно дорівнює критичній. Тому й густина речовини, яка виникає при розпаді «несправжнього вакууму», також має дорівнювати критичній густині.
Існує ще один цікавий наслідок інфляційного роз¬дування. З теорії випливає, що після стадії «роздуван¬ня» в районах, які в «доінфляційний» період були до¬сить віддалені один від одного, могли сформуватися різні фізичні умови. І між такими районами-«доме¬нами» - у процесі інфляційного розширення повинні були виникнути «доменні стінки».
У процесі дальшого розширення з таких районів утворилися «міні-всесвіти», а стінки, що розділяють їх, віддалилися одна від одної, зокрема і від нас,- за від¬стань «оптичного горизонту». В цих досить віддалених один від одного регіонах, що різняться своїми фізични¬ми властивостями, могли по-різному відбуватися і про¬цеси компактифікації багатовимірного простору. Вна¬слідок цього у різних «міні-всесвітах» могли сформува¬тися простори різної розмірності.Цілком логічні пояснення дістають у межах теорії «інфляційного Всесвіту» і деякі інші властивості світо¬будови.