Инфляционная теория

Содержание

Недостатки модели горячей Вселенной[править | править код]

Стандартная модель горячей Вселенной предполагает очень высокую степень однородности и изотропности Вселенной. На временно́м интервале от планковской эпохи (tPlanck≈10−43{\displaystyle t_{\mathrm {Planck} }\approx 10^{-43}} сек, ρPlanck≈1093{\displaystyle \rho _{\mathrm {Planck} }\approx 10^{93}} г/см³) до эпохи рекомбинации её поведение определяется уравнением состояния, близким к следующему:

p=ε3,{\displaystyle p=\varepsilon /3,}

где p{\displaystyle p} — давление, ε{\displaystyle \varepsilon } — плотность энергии. Масштабный фактор R(t){\displaystyle R(t)} изменялся на указанном интервале времени по закону R(t)∼t12{\displaystyle R(t)\sim t^{1/2}}, а затем, до настоящего времени, по закону R(t)∼t23{\displaystyle R(t)\sim t^{2/3}}, соответствующему уравнению состояния:

p≪ε=ρc2,{\displaystyle p\ll \varepsilon =\rho c^{2},}

где ρ{\displaystyle \rho } — средняя плотность Вселенной.

Недостатком такой модели являются крайне высокие требования к однородности и изотропности начального состояния, отклонение от которых приводит к ряду проблем.

Проблема крупномасштабной однородности и изотропности Вселеннойправить | править код

Размер наблюдаемой области Вселенной l{\displaystyle l_{0}} по порядку величины совпадает с хаббловским расстоянием rH=cH≈1028{\displaystyle r_{H}=c/H_{0}\approx 10^{28}} см (где H — постоянная Хаббла), то есть в силу конечности скорости света и конечности возраста Вселенной можно наблюдать лишь области (и находящиеся в них объекты и частицы), находящиеся сейчас друг от друга на расстоянии l≤l{\displaystyle l\leq l_{0}}. Однако в планковскую эпоху Большого взрыва расстояние между этими частицами составляло:

l′=lR(tPlanck)R(t)≈10−3{\displaystyle l’=l_{0}R(t_{\mathrm {Planck} })/R(t_{0})\approx 10^{-3}} см,

а размер причинно-связанной области (горизонта) определялся расстоянием:

lPlanck=ctPlanck≈10−33{\displaystyle l_{\mathrm {Planck} }=ct_{\mathrm {Planck} }\approx 10^{-33}} см,

(планковское время (tPlanck≈10−43{\displaystyle t_{\mathrm {Planck} }\approx 10^{-43}} сек), то есть, в объёме l′{\displaystyle l’}содержалось ~1090 таких планковских областей, причинная связь (взаимодействие) между которыми отсутствовала. Идентичность начальных условий в таком количестве причинно несвязанных областей представляется крайне маловероятной. Кроме того, и в более поздние эпохи Большого взрыва проблема идентичности начальных условий в причинно несвязанных областях не снимается: так, в эпоху рекомбинации, наблюдаемые сейчас фотоны реликтового излучения, приходящие к нам с близких направлений (отличающихся на угловые секунды), должны были взаимодействовать с областями первичной плазмы, между которыми, согласно стандартной модели горячей Вселенной, не успела установиться причинная связь за всё время их существования от tPlanck.{\displaystyle t_{\mathrm {Planck} }.} Таким образом, можно было бы ожидать существенной анизотропности реликтового излучения, однако наблюдения показывают, что оно в высокой степени изотропно (отклонения не превышают ~10−4).

Проблема плоской Вселеннойправить | править код

Согласно данным наблюдений, средняя плотность Вселенной ρ{\displaystyle \rho } близка к т. н. критической плотности ρcrit{\displaystyle \rho _{\mathrm {crit} }}, при которой кривизна пространства Вселенной равна нулю. Однако, согласно расчётным данным, отклонение плотности ρ{\displaystyle \rho } от критической плотности ρcrit{\displaystyle \rho _{\mathrm {crit} }} со временем должно увеличиваться, и для объяснения наблюдаемой пространственной кривизны Вселенной в рамках стандартной модели горячей Вселенной приходится постулировать отклонение плотности в планковскую эпоху ρPlanck{\displaystyle \rho _{\mathrm {Planck} }} от ρcrit{\displaystyle \rho _{\mathrm {crit} }} не более, чем на 10−60.

Проблема крупномасштабной структуры Вселеннойправить | править код

Крупномасштабное распределение материи во Вселенной представляет собой иерархию «Сверхскопления галактик — скопления галактик — галактики». Однако для образования такой структуры из первичных малых флуктуаций плотности необходима определённая амплитуда и форма спектра первичных возмущений. Эти параметры в рамках стандартной модели горячей Вселенной тоже приходится постулировать.

Быстрее скорости света

При контакте двух предметов тепло передается от горячего к холодному, и это продолжается до тех пор, пока их температура не сравняются. Такое происходит повсеместно.

Похожие рассуждения, по-видимому, объясняют однородность реликтового излучения. Однако в рамках теории Большого взрыва такое объяснение не проходит.

Для выравнивания температуры разных предметов существенным условием является взаимный контакт. Он может быть непосредственным, как при рукопожатии, либо по меньшей мере через обмен информацией, вследствие чего условия в разных местах становятся скоррелированными. Только посредством такого взаимного воздействия можно достичь общей среды.

Это простое наблюдение указывает на трудности наивного объяснения однородности космической температуры. Рассмотрим две точки пространства, расположенные на очень большом расстоянии друг от друга. Первый испущенный ею луч света еще не достиг второй точки, следовательно, они никогда не могли взаимодействовать друг с другом.

Вот и пришли к загадке. Без какого-либо явного контакта температура этих разделенных большим расстоянием областей одинакова с точностью, превышающей четыре знака после запятой. Решая эту задачку, можно удивиться и другому. Как могли два предмета, когда-то находившиеся рядом друг с другом – а ученые верят, что все в наблюдаемой части Вселенной в момент Большого взрыва находилось рядом друг с другом, – удалится настолько быстро, что свету (предельная скорость для всего в космосе), испущенному одним из них, не хватит времени, чтобы достичь другого?

Ответ на эти вопросы заключается в том, что предел скорости, устанавливаемый светом, относится исключительно к движению объектов сквозь пространство. Однако галактики удаляются друг от друга не потому, что они движутся в пространстве — у них нет реактивных двигателей, — а из-за самого расширения пространства и галактики лишь увлекаются общим потоком.

Смысл в том, что теория относительности не накладывает никаких ограничений на скорость расширения пространства, и поэтому нет никаких ограничений на скорость разбегания галактик, увлекаемых общим расширением. Скорость разбегания галактик может быть выше любой скорости, включая скорость света.

Однако трудность теперь в том, чтобы объяснить, как практически одинаковые температуры возникли в независимых областях космоса: вопрос, который космологи назвали проблемой горизонта.

Наблюдения и доказательства

Интересно, что еще одним свидетельством существования мультверса являются наблюдения – в нашей Вселенной должно было произойти так много всего, что существование жизни кажется невероятным. И если бы существовала только одна Вселенная, в ней, скорее всего, не должно было бы быть жизни. Но в мультивселенной вероятность существования жизни намного выше. Но эту теорию вряд ли можно назвать убедительной, поэтому большинство ученых по-прежнему скептически относятся к идее мультивселенной.

И тем не менее многие пытались найти более физические, убедительные доказательства ее существования. Например, если соседняя вселенная давным-давно оказалась рядом с нашей, она, возможно, столкнулась с ней, оставив заметный отпечаток.

Реликтовое излучение может хранить «отпечатки» других вселенных.

Этот отпечаток может быть в форме искажений космического микроволнового фонового излучения или реликтового излучения (света, оставшегося с тех времен, когда Вселенная была в миллион раз меньше, чем сегодня) или в странных свойствах галактик в направлении столкновения, согласно работе, опубликованной исследователями Университетского колледжа Лондона.

Некоторые астрофизики пошли еще дальше, ища особые виды черных дыр, которые могли бы быть артефактами частей нашей Вселенной, отделившимися в свою собственную вселенную с помощью процесса под названием квантовое туннелирование.

«Потенциальное обнаружение этих черных дыр может затем указать на существование мультивселенной», – считают физики-теоретики. Однако все эти типы поисков пока ни к чему не привели, так что на сегодняшний день Мультивселенная остается гипотетической.

Что такое Мультивселенная?

Вот мы и подошли к самому интересному – почему спикер Geek Picnic 2020 Андрей Линде, а вместе с ним и писатель-фантаст Йен Макдональд, считает, что мы живем в Мультивселенной? Профессор Стэндфордского университета полагает, что Мультивселенная является ответом на вопрос о том… какого цвета наша Вселенная. Если она черная, то это необходимо доказать, точно так же, как если бы мы считали, что ее цвет белый или желтый. Помните чан с бурлящей водой? Представьте, что если наша Вселенная белого цвета, а профессор Линде считает именно так, другие пузырьки могут быть черными, красными, желтыми, синими, зелеными и так далее. А значит, мы живем в Мультивселенной.

По мнению профессора, находясь в белой области пространства (белой Вселенной) мы не видим другие ее области (красные, фиолетовые, коричневые и др). В свою очередь, в каждой Вселенной должен быть наблюдатель, который попытается объяснить почему его Вселенная, например, красная. Таким образом, мы просто не можем исключить возможность существования красной, желтой, синей, голубой и прочих вселенных.

И если все вышеперечисленное кажется вам не достаточно головокружительным, представьте, что Россия – это единственная страна, о существовании которой мы знаем. В попытках понять, почему Россия устроена так, как устроена, ученые будут искать ответы на вопросы о ее природе и происхождении. Ровно то же самое будут делать ученые из Китая, Великобритании, Индии, США и любой другой страны. Главное условие в этом примере звучит так – жители разных стран не знают о существовании друг друга. Так и Мультивселенная – находясь в белой вселенной мы не знаем, что существуют, например, красные, черные и зеленые.

Мы так мало знаем о Вселенной, что не можем исключить того, что она может быть голограммой

Возвращаясь к Началу начал – Большому взрыву, Линде сравнивает рождение Вселенной из ничего (в результате распада вакуума) с разными состоянии одного вещества – Н2О. Вода, как известно, может находиться в трех состояниях – жидком, газообразном (пар, туман) и твердом (снег, лед, град), а значит и сам вакуум, породивший Вселенную, может иметь разные состояния. Из этого, как вы, вероятно, уже поняли – и следует вывод о множественности миров.

Говоря о Мультивселенной важно понимать, что какой бы удивительной, непонятной, хаотичной и местами безумной не казалась нам эта теория, с точки зрения физики существование Мультивселенной возможно. Отчасти и по этой причине тоже ученые работают над «теорией всего» – теорией, которая смогла бы в полной мере ответить на все вопросы современной физики, включая существование Мультивселенной

По мнению профессора Линде, ближе всего подобрались физики, изучающие теорию струн. Но это уже совсем другая история.

Проблема плоской Вселенной

Согласно последним научным данным плоскость Вселенной весьма близка к критической плоскости, при которой кривизна пространства равна нулю. Согласно научной гипотезе, отклонение плотности Вселенной от критической плотности должно увеличиваться в процессе течения времени. Для объяснения пространственной кривизны Вселенной в рамках стандартной модели, необходимо принять отклонение ее плотности в планковскую эпоху.

Говоря максимально простым языком, стандартная модель горячей Вселенной не способна объяснить плоскость Вселенной, в то время, как инфляционная модель Вселенной позволяет это сделать

Ее постулаты гласят, что неважно насколько сильно было искривлено пространство нашей Вселенной в миг ее инфляционного расширения – по окончанию этого расширения ее пространство оказалось почти полностью прямым. Кривизна пространства, согласно общей теории относительности, зависит от количества энергии и материи, которые в нем находятся

По этой причине в нашей Вселенной находится достаточно материи, чтобы уравновесить хаббловское расширение.

Критика инфляционной теории

Главным критиком инфляционной модели Вселенной выступает английский астрофизик, сэр Роджер Пенроуз. Он утверждает, что хотя инфляционная модель Вселенной является весьма успешной и интересной теорией, однако у нее есть некоторые недостатки. К примеру, данная теория не предлагает никаких веских фундаментальных обоснований того, что на доинфляционной стадии возмущения плотности должны быть настолько малыми, чтобы после инфляции возникла наблюдаемая степень однородности Вселенной.

Еще одно слабое место инфляционной теории, по словам ученого, это ее объяснение пространственной кривизны. Согласно научной гипотезе, во время инфляции пространственная кривизна сильно уменьшается, однако в то же время ничто не мешало пространственной кривизне иметь настолько большое значение, чтобы проявлять себя и на современном этапе развития Вселенной.

Темная материя

Еще одним доказательством в копилку теории Мультивселенной добавляет новое, крайне интересное исследование. Его результаты, как пишет Vice, предполагают, что черные дыры, образованные из свернутых вселенных, порождают темную материю, а наша собственная Вселенная может выглядеть как черная дыра для посторонних.

Одни из самых таинственных объектов во Вселенной, черные дыры, могут являться источником темной материи.

Отмечу, что темная материя – невидимая субстанция, на долю которой приходится большая часть массы Вселенной – хотя и не излучает обнаруживаемый свет, все же существует, так как оказывает гравитационное воздействие на скопления галактик и другие излучающие объекты в космосе.

Для объяснения темной материи был предложен ошеломляющий спектр гипотез, но теперь ученые предположили, что первичные черные дыры – гипотетические объекты, которые относятся к периоду зарождения Вселенной, «являются жизнеспособным кандидатом на темную материю». К такому выводу пришла международная команда исследователей из США, Японии и Тайваня, в работе, опубликованной в научном журнале Physical Review Letters в январе этого года.

И все же, на данный момент все эти концепции являются умозрительными, хотя физики ожидают, что новые способы наблюдения с помощью сложных телескопов в ближайшие годы помогут ответить на многие вопросы.

Реликтовые гравитационные волны и поляризация реликтового излучения[править | править код]

Из инфляционной модели следует, что должны существовать реликтовые (первичные) гравитационные волны всех длин до громадной — равной размеру Вселенной в её нынешнем состоянии. Вопрос их существования может быть однозначно решён по особенностям поляризации реликтового излучения. Если их обнаружат, инфляционная модель будет окончательно подтверждена.

В 2014 году были получены косвенные доказательства инфляционной модели — поляризация реликтового излучения, которая могла быть вызвана первичными гравитационными волнами. Однако, более поздний анализ (опубликован 19 сентября 2014), проведённый другой группой исследователей с использованием данных обсерватории «Планк», показал, что результат можно полностью отнести на счёт галактической пыли[источник не указан 1024 дня].

По состоянию на 2019 год реликтовые гравитационные волны не обнаружены, и инфляционная модель остаётся хорошей гипотезой.

Реликтовые гравитационные волны и поляризация реликтового излучения

Из инфляционной модели следует, что должны существовать реликтовые (первичные) гравитационные волны всех длин до громадной — равной размеру Вселенной в её нынешнем состоянии. Вопрос их существования может быть однозначно решён по особенностям поляризации реликтового излучения. Если их обнаружат, инфляционная модель будет окончательно подтверждена.

В 2014 году были получены косвенные доказательства инфляционной модели — поляризация реликтового излучения, которая могла быть вызвана первичными гравитационными волнами. Однако, более поздний анализ (опубликован 19 сентября 2014), проведённый другой группой исследователей с использованием данных обсерватории «Планк», показал, что результат можно полностью отнести на счёт галактической пыли[источник не указан 1024 дня].

По состоянию на 2019 год реликтовые гравитационные волны не обнаружены, и инфляционная модель остаётся хорошей гипотезой.

Критика инфляционной модели

Модель космической инфляции вполне успешна, но не необходима для рассмотрения космологии. У неё имеются противники, в числе которых можно назвать Роджера Пенроуза, а также одного из её разработчиков и бывшего сторонника Пола Стейнхардта. Аргументы противников сводятся к тому, что решения, предлагаемые инфляционной моделью, являются лишь «заметанием сора под ковёр». Например, никаких фундаментальных обоснований того, что возмущения плотности на доинфляционной стадии должны быть именно такими малыми, чтобы после инфляции возникала наблюдаемая степень однородности, эта теория не предлагает. Аналогичная ситуация и с пространственной кривизной: она очень сильно уменьшается при инфляции, но ничто не мешало ей до инфляции иметь настолько большое значение, чтобы всё-таки проявляться на современном этапе развития Вселенной. Все эти сложности носят название «проблемы начальных значений». Также пока не обнаружены реликтовые гравитационные волны, предсказываемые теорией инфляции и служащие дополнительным источником горячих и холодных пятен реликтового излучения.

Недостатки модели горячей Вселенной

Стандартная модель горячей Вселенной предполагает очень высокую степень однородности и изотропности Вселенной. На временно́м интервале от планковской эпохи (tPlanck≈10−43{\displaystyle t_{\mathrm {Planck} }\approx 10^{-43}} сек, ρPlanck≈1093{\displaystyle \rho _{\mathrm {Planck} }\approx 10^{93}} г/см³) до эпохи рекомбинации её поведение определяется уравнением состояния, близким к следующему:

p=ε3,{\displaystyle p=\varepsilon /3,}

где p{\displaystyle p} — давление, ε{\displaystyle \varepsilon } — плотность энергии. Масштабный фактор R(t){\displaystyle R(t)} изменялся на указанном интервале времени по закону R(t)∼t12{\displaystyle R(t)\sim t^{1/2}}, а затем, до настоящего времени, по закону R(t)∼t23{\displaystyle R(t)\sim t^{2/3}}, соответствующему уравнению состояния:

p≪ε=ρc2,{\displaystyle p\ll \varepsilon =\rho c^{2},}

где ρ{\displaystyle \rho } — средняя плотность Вселенной.

Недостатком такой модели являются крайне высокие требования к однородности и изотропности начального состояния, отклонение от которых приводит к ряду проблем.

Проблема крупномасштабной однородности и изотропности Вселенной

Размер наблюдаемой области Вселенной l{\displaystyle l_{0}} по порядку величины совпадает с хаббловским расстоянием rH=cH≈1028{\displaystyle r_{H}=c/H_{0}\approx 10^{28}} см (где H — постоянная Хаббла), то есть в силу конечности скорости света и конечности возраста Вселенной можно наблюдать лишь области (и находящиеся в них объекты и частицы), находящиеся сейчас друг от друга на расстоянии l≤l{\displaystyle l\leq l_{0}}. Однако в планковскую эпоху Большого взрыва расстояние между этими частицами составляло:

l′=lR(tPlanck)R(t)≈10−3{\displaystyle l’=l_{0}R(t_{\mathrm {Planck} })/R(t_{0})\approx 10^{-3}} см,

а размер причинно-связанной области (горизонта) определялся расстоянием:

lPlanck=ctPlanck≈10−33{\displaystyle l_{\mathrm {Planck} }=ct_{\mathrm {Planck} }\approx 10^{-33}} см,

(планковское время (tPlanck≈10−43{\displaystyle t_{\mathrm {Planck} }\approx 10^{-43}} сек), то есть, в объёме l′{\displaystyle l’}содержалось ~1090 таких планковских областей, причинная связь (взаимодействие) между которыми отсутствовала. Идентичность начальных условий в таком количестве причинно несвязанных областей представляется крайне маловероятной. Кроме того, и в более поздние эпохи Большого взрыва проблема идентичности начальных условий в причинно несвязанных областях не снимается: так, в эпоху рекомбинации, наблюдаемые сейчас фотоны реликтового излучения, приходящие к нам с близких направлений (отличающихся на угловые секунды), должны были взаимодействовать с областями первичной плазмы, между которыми, согласно стандартной модели горячей Вселенной, не успела установиться причинная связь за всё время их существования от tPlanck.{\displaystyle t_{\mathrm {Planck} }.} Таким образом, можно было бы ожидать существенной анизотропности реликтового излучения, однако наблюдения показывают, что оно в высокой степени изотропно (отклонения не превышают ~10−4).

Проблема плоской Вселенной

Согласно данным наблюдений, средняя плотность Вселенной ρ{\displaystyle \rho } близка к т. н. критической плотности ρcrit{\displaystyle \rho _{\mathrm {crit} }}, при которой кривизна пространства Вселенной равна нулю. Однако, согласно расчётным данным, отклонение плотности ρ{\displaystyle \rho } от критической плотности ρcrit{\displaystyle \rho _{\mathrm {crit} }} со временем должно увеличиваться, и для объяснения наблюдаемой пространственной кривизны Вселенной в рамках стандартной модели горячей Вселенной приходится постулировать отклонение плотности в планковскую эпоху ρPlanck{\displaystyle \rho _{\mathrm {Planck} }} от ρcrit{\displaystyle \rho _{\mathrm {crit} }} не более, чем на 10−60.

Проблема крупномасштабной структуры Вселенной

Крупномасштабное распределение материи во Вселенной представляет собой иерархию «Сверхскопления галактик — скопления галактик — галактики». Однако для образования такой структуры из первичных малых флуктуаций плотности необходима определённая амплитуда и форма спектра первичных возмущений. Эти параметры в рамках стандартной модели горячей Вселенной тоже приходится постулировать.

Противники инфляционной модели

Понятное дело, что в теорию инфляции верят не все. Самый знаменитый противник инфляционной модели – британский физик Роджер Пенроуз. Он говорит, инфляция ничего не объясняет, а лишь создает еще больше проблем. По его словам, это похоже на заметание мусора под ковер вместо нормальной уборки. Так, например, во время протекания ЭВО плотность вещества должна была быть неимоверно малой, это делает реальным уровень однородности, но инфляция не может этого объяснить. Искривление пространства снижается при инфляции, но до нее оно могло быть невероятно огромно, что мы бы наблюдали его до сих пор. У инфляции на это ответа тоже нет.

Инфляционная модель Вселенной

В самом начале, когда размер Вселенной не превышал и сантиметра, в ней находилось примерно 10 в 90 степени областей, которые никак не соприкасались друг с другом. Но почему и как в таком случае, они вдруг «поняли», что Вселенной пора расширяться? На самом деле это известная космологическая проблема, которая называется проблемой горизонта (horizon problem). Она возникает из-за сложности объяснения наблюдаемой однородности причинно несвязных областей пространства в отсутствие механизма, задающего одинаковые начальные условия.

Итак, если с помощью телескопа попробовать заглянуть в прошлое, то мы увидим свет от Большого взрыва, которому потребовалось 13,8 миллиардов лет чтобы добраться до нас. Однако Линде указывает на то, что мы видим Вселенную ограниченно. Угол обзора проще всего представить вытянув обе руки влево и вправо – суть в том, что мы находимся в центре и не видим того, что находится за пределами кончиков пальцев обеих рук. Более того, ни правая ни левая рука «понятия не имеет о том, что делает другая».

Наблюдаемую Вселенную проще всего представить в виде сферы, за пределами которой находится неизвестность. На изображении наблюдаемая Вселенная в логарифмическом масштабе.

Следующим не менее важным вопросом является причина, по которой наша Вселенная не вращается. Напомню, все массивные космические объекты от планет до Солнца вращаются, даже сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик. При этом, в какое бы направление не посмотрел наблюдатель с Земли – вверх, вниз, влево или вправо – он увидит равные расстояния. Ученые называют это изотропностью – одинаковостью физических свойств во всех направлениях, а также симметрией по отношению к выбору направления.

Выходит, наша Вселенная и правда настолько странная, что ответить на огромное количество вопросов с помощью одной только теории Большого взрыва нельзя. И в самом деле, как объяснить, что Вселенная находясь в вакууме продолжает расширяться с ускорением? Ведь в вакууме нет никаких частиц вообще!

Ответ кроется в физике элементарных частиц. Так, Лоуренс Краусс – физик-теоретик и президент Origins Project Foundation написал книгу, посвященную этому вопросу, она так и называется – «Все из ничего. Как возникла Вселенная,» рекомендуем к прочтению. Андрей Линде в свою очередь считает, что некоторые частицы в вакууме обладают энергетическим зарядом и могут появиться в результате распада вакуума.

Недостатки модели горячей Вселенной[править | править код]

Стандартная модель горячей Вселенной предполагает очень высокую степень однородности и изотропности Вселенной. На временно́м интервале от планковской эпохи (tPlanck≈10−43{\displaystyle t_{\mathrm {Planck} }\approx 10^{-43}} сек, ρPlanck≈1093{\displaystyle \rho _{\mathrm {Planck} }\approx 10^{93}} г/см³) до эпохи рекомбинации её поведение определяется уравнением состояния, близким к следующему:

p=ε3,{\displaystyle p=\varepsilon /3,}

где p{\displaystyle p} — давление, ε{\displaystyle \varepsilon } — плотность энергии. Масштабный фактор R(t){\displaystyle R(t)} изменялся на указанном интервале времени по закону R(t)∼t12{\displaystyle R(t)\sim t^{1/2}}, а затем, до настоящего времени, по закону R(t)∼t23{\displaystyle R(t)\sim t^{2/3}}, соответствующему уравнению состояния:

p≪ε=ρc2,{\displaystyle p\ll \varepsilon =\rho c^{2},}

где ρ{\displaystyle \rho } — средняя плотность Вселенной.

Недостатком такой модели являются крайне высокие требования к однородности и изотропности начального состояния, отклонение от которых приводит к ряду проблем.

Проблема крупномасштабной однородности и изотропности Вселеннойправить | править код

Размер наблюдаемой области Вселенной l{\displaystyle l_{0}} по порядку величины совпадает с хаббловским расстоянием rH=cH≈1028{\displaystyle r_{H}=c/H_{0}\approx 10^{28}} см (где H — постоянная Хаббла), то есть в силу конечности скорости света и конечности возраста Вселенной можно наблюдать лишь области (и находящиеся в них объекты и частицы), находящиеся сейчас друг от друга на расстоянии l≤l{\displaystyle l\leq l_{0}}. Однако в планковскую эпоху Большого взрыва расстояние между этими частицами составляло:

l′=lR(tPlanck)R(t)≈10−3{\displaystyle l’=l_{0}R(t_{\mathrm {Planck} })/R(t_{0})\approx 10^{-3}} см,

а размер причинно-связанной области (горизонта) определялся расстоянием:

lPlanck=ctPlanck≈10−33{\displaystyle l_{\mathrm {Planck} }=ct_{\mathrm {Planck} }\approx 10^{-33}} см,

(планковское время (tPlanck≈10−43{\displaystyle t_{\mathrm {Planck} }\approx 10^{-43}} сек), то есть, в объёме l′{\displaystyle l’}содержалось ~1090 таких планковских областей, причинная связь (взаимодействие) между которыми отсутствовала. Идентичность начальных условий в таком количестве причинно несвязанных областей представляется крайне маловероятной. Кроме того, и в более поздние эпохи Большого взрыва проблема идентичности начальных условий в причинно несвязанных областях не снимается: так, в эпоху рекомбинации, наблюдаемые сейчас фотоны реликтового излучения, приходящие к нам с близких направлений (отличающихся на угловые секунды), должны были взаимодействовать с областями первичной плазмы, между которыми, согласно стандартной модели горячей Вселенной, не успела установиться причинная связь за всё время их существования от tPlanck.{\displaystyle t_{\mathrm {Planck} }.} Таким образом, можно было бы ожидать существенной анизотропности реликтового излучения, однако наблюдения показывают, что оно в высокой степени изотропно (отклонения не превышают ~10−4).

Проблема плоской Вселеннойправить | править код

Согласно данным наблюдений, средняя плотность Вселенной ρ{\displaystyle \rho } близка к т. н. критической плотности ρcrit{\displaystyle \rho _{\mathrm {crit} }}, при которой кривизна пространства Вселенной равна нулю. Однако, согласно расчётным данным, отклонение плотности ρ{\displaystyle \rho } от критической плотности ρcrit{\displaystyle \rho _{\mathrm {crit} }} со временем должно увеличиваться, и для объяснения наблюдаемой пространственной кривизны Вселенной в рамках стандартной модели горячей Вселенной приходится постулировать отклонение плотности в планковскую эпоху ρPlanck{\displaystyle \rho _{\mathrm {Planck} }} от ρcrit{\displaystyle \rho _{\mathrm {crit} }} не более, чем на 10−60.

Проблема крупномасштабной структуры Вселеннойправить | править код

Крупномасштабное распределение материи во Вселенной представляет собой иерархию «Сверхскопления галактик — скопления галактик — галактики». Однако для образования такой структуры из первичных малых флуктуаций плотности необходима определённая амплитуда и форма спектра первичных возмущений. Эти параметры в рамках стандартной модели горячей Вселенной тоже приходится постулировать.

Реликтовые гравитационные волны и поляризация реликтового излучения

Из инфляционной модели следует, что должны существовать реликтовые (первичные) гравитационные волны всех длин до громадной — равной размеру Вселенной в её нынешнем состоянии. Вопрос их существования может быть однозначно решён по особенностям поляризации реликтового излучения. Если их обнаружат, инфляционная модель будет окончательно подтверждена.

В 2014 году были получены косвенные доказательства инфляционной модели — поляризация реликтового излучения, которая могла быть вызвана первичными гравитационными волнами. Однако, более поздний анализ (опубликован 19 сентября 2014), проведённый другой группой исследователей с использованием данных обсерватории «Планк», показал, что результат можно полностью отнести на счёт галактической пыли[источник не указан 1024 дня].

По состоянию на 2019 год реликтовые гравитационные волны не обнаружены, и инфляционная модель остаётся хорошей гипотезой.

Вывод

В своей статье Росс перегнул палку, когда сказал, что Библия рассказывает о расширении Вселенной путем инфляции. Он заявил, что космическая инфляция теперь доказана, даже когда светские космологи этого не утверждали. Совершенно очевидно, что Росс не понимает космологии. Некоторые светские теоретики показывавают это,  когда говорят: 

Вселенная возникла во времени. Это единственное сходство между библейским рассказом и рассказом о Большом взрыве. Это сходство, однако, в том, что Большой взрыва требует, чтобы расширяющаяся Вселенная имела происхождение во времени. Однако Библия не настаивает на расширении Вселенной, поэтому она не поддерживает остальное,  включая Большой взрыв.