bb

Квантовые Колебания и Происхождение Галактик

Решение многих трудных космологических проблем вселенной одним ударом выглядит слишком хорошо, чтобы оказаться правдой. Действительно, если вся первоначальная неоднородность была так растянута, откуда взялись галактики? Ответ в том, что удаляя ранее существующую неоднородность, инфляция в то же время создала новую. Основной механизм можно представить так.

Согласно квантовой теории области, пустое место не полностью пусто. Оно заполнено квантовыми колебаниями всех типов физических областей. Эти колебания могут быть расценены как волны физических областей со всеми возможными длинами волны. Если значения этих областей, усредненных на некотором большом периоде времени, исчезают, то пространство, заполненное этими областями, кажется нам пустым, и может быть названо вакуумом.

В инфляционной вселенной более сложная вакуумная структура. Те волны, у которых очень короткая длина волны, “не знают”, что вселенная изогнута; они двигаются во всех направлениях со скоростью, приближающейся к скорости света. Однако инфляция очень быстро растягивает эти волны. Как только их длины волны становятся достаточно большими, эти волны начинают чувствовать, что вселенная изогнута. В этот момент они прекращают двигаться из-за эффективной вязкости расширяющейся вселенной относительно скалярной области.

Первые квантовые колебания, которые заморозятся (to freeze), обладают большой длинной волны. Амплитуда замороженных волн позже не изменяется, тогда как их длины волны растут по экспоненте. В ходе расширения вселенной новые и новые колебания становятся растянутыми и замороженными на вершинах. На этой стадии нельзя больше называть эти волны “квантовыми колебаниями”. У большинства из них есть по экспоненте большие длины волны. Эти волны не перемещаются и не исчезают, будучи усредненными на большом промежутке времени. То, что мы получаем, является неоднородным распределением классической скалярной области f, которая не колеблется. Именно эта неоднородность ответственна за волнения плотности в нашей вселенной и за последующее появление галактик.

КОММЕНТАРИИ