Проблема плоскостности
Проблема плоскостности — это космологическая проблема, связанная с вопросом, почему наблюдаемая Вселенная кажется практически плоской (в смысле евклидовой геометрии), несмотря на то, что в рамках стандартной модели Большого взрыва плоскость Вселенной должна быть очень нестабильной. Эта проблема является одним из ключевых вызовов, с которым столкнулась классическая теория Большого взрыва, и стала одним из аргументов в пользу инфляционной модели Вселенной.
Суть проблемы
Общая теория относительности предсказывает, что форма пространства зависит от плотности материи и энергии во Вселенной. В зависимости от этой плотности Вселенная может быть:
- Положительно изогнутой (если плотность больше критической, аналогично сфере),
- Отрицательно изогнутой (если плотность меньше критической, как гиперболическая поверхность),
- Плоской (если плотность равна критической, как в евклидовой геометрии).
Современные наблюдения, особенно данные реликтового излучения, показывают, что Вселенная почти плоская, с отклонениями, если они существуют, не более чем на 0,4 %. Однако, если Вселенная была немного не плоской в ранние времена, со временем её кривизна должна была увеличиваться. Если Вселенная не была строго плоской с самого начала, её кривизна должна была стать заметной сегодня.
Проблема нестабильности плоскостности
Без инфляции плоскостность Вселенной выглядит крайне неустойчивой. Даже небольшие отклонения от критической плотности в первые моменты после Большого взрыва должны были привести к значительному увеличению кривизны со временем. Однако, по данным наблюдений, этого не произошло. Вопрос, почему текущие измерения показывают почти идеальную плоскость, стал известен как «проблема плоскостности».
Решение проблемы
Наиболее распространённое решение проблемы плоскостности — это инфляционная теория Вселенной, предложенная Аланом Гутом в 1981 году. Инфляция — это гипотетический период экспоненциального расширения Вселенной, который произошёл в первые доли секунды после Большого взрыва. Этот процесс разгладил пространство, уменьшая кривизну Вселенной до очень малых значений, практически сделав её плоской.
Инфляционная модель предполагает, что даже если Вселенная начиналась с кривизной, инфляция быстро сделала её настолько близкой к плоской, что сегодня мы не можем наблюдать заметных отклонений.
Наблюдательные данные
Современные наблюдения, в том числе данные от миссий WMAP и Planck, предоставили высокоточные измерения космического микроволнового фонового излучения. Эти данные подтверждают, что наблюдаемая Вселенная очень близка к плоской. Инфляционная теория объясняет не только это, но и другие проблемы классической космологии, такие как проблема горизонта и проблема монополя.
Альтернативные теории
Хотя инфляция является доминирующим решением проблемы плоскостности, существуют и альтернативные теории. Среди них:
- Теории с переменной плотностью энергии во Вселенной, которые позволяют избежать необходимости инфляции.
- Модели циклической Вселенной, согласно которым Вселенная проходит через периоды расширения и сжатия, при этом плоскостность достигается в каждом цикле.
Связь с другими космологическими проблемами
Проблема плоскостности тесно связана с другими космологическими вопросами, такими как проблема горизонта и проблема монополя. Все они представляют собой вызовы для классической модели Большого взрыва и стимулировали развитие инфляционных моделей.
См. также
- Инфляционная теория Вселенной
- Космологические параметры
- Реликтовое излучение
Примечания
- Guth, A.H. (1981). «Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems.» Physical Review D.
- Bennett, C.L., et al. (2003). «First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Preliminary Maps and Basic Results.» The Astrophysical Journal Supplement Series.
- Planck Collaboration (2016). «Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters.» Astronomy & Astrophysics.
Ссылки
- WMAP: Исследования реликтового излучения
- Миссия Planck
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Проблема плоскостности, Что такое Проблема плоскостности? Что означает Проблема плоскостности?
Problema ploskostnosti eto kosmologicheskaya problema svyazannaya s voprosom pochemu nablyudaemaya Vselennaya kazhetsya prakticheski ploskoj v smysle evklidovoj geometrii nesmotrya na to chto v ramkah standartnoj modeli Bolshogo vzryva ploskost Vselennoj dolzhna byt ochen nestabilnoj Eta problema yavlyaetsya odnim iz klyuchevyh vyzovov s kotorym stolknulas klassicheskaya teoriya Bolshogo vzryva i stala odnim iz argumentov v polzu inflyacionnoj modeli Vselennoj Sut problemyObshaya teoriya otnositelnosti predskazyvaet chto forma prostranstva zavisit ot plotnosti materii i energii vo Vselennoj V zavisimosti ot etoj plotnosti Vselennaya mozhet byt Polozhitelno izognutoj esli plotnost bolshe kriticheskoj analogichno sfere Otricatelno izognutoj esli plotnost menshe kriticheskoj kak giperbolicheskaya poverhnost Ploskoj esli plotnost ravna kriticheskoj kak v evklidovoj geometrii Sovremennye nablyudeniya osobenno dannye reliktovogo izlucheniya pokazyvayut chto Vselennaya pochti ploskaya s otkloneniyami esli oni sushestvuyut ne bolee chem na 0 4 Odnako esli Vselennaya byla nemnogo ne ploskoj v rannie vremena so vremenem eyo krivizna dolzhna byla uvelichivatsya Esli Vselennaya ne byla strogo ploskoj s samogo nachala eyo krivizna dolzhna byla stat zametnoj segodnya Problema nestabilnosti ploskostnostiBez inflyacii ploskostnost Vselennoj vyglyadit krajne neustojchivoj Dazhe nebolshie otkloneniya ot kriticheskoj plotnosti v pervye momenty posle Bolshogo vzryva dolzhny byli privesti k znachitelnomu uvelicheniyu krivizny so vremenem Odnako po dannym nablyudenij etogo ne proizoshlo Vopros pochemu tekushie izmereniya pokazyvayut pochti idealnuyu ploskost stal izvesten kak problema ploskostnosti Reshenie problemyNaibolee rasprostranyonnoe reshenie problemy ploskostnosti eto inflyacionnaya teoriya Vselennoj predlozhennaya Alanom Gutom v 1981 godu Inflyaciya eto gipoteticheskij period eksponencialnogo rasshireniya Vselennoj kotoryj proizoshyol v pervye doli sekundy posle Bolshogo vzryva Etot process razgladil prostranstvo umenshaya kriviznu Vselennoj do ochen malyh znachenij prakticheski sdelav eyo ploskoj Inflyacionnaya model predpolagaet chto dazhe esli Vselennaya nachinalas s kriviznoj inflyaciya bystro sdelala eyo nastolko blizkoj k ploskoj chto segodnya my ne mozhem nablyudat zametnyh otklonenij Nablyudatelnye dannyeSovremennye nablyudeniya v tom chisle dannye ot missij WMAP i Planck predostavili vysokotochnye izmereniya kosmicheskogo mikrovolnovogo fonovogo izlucheniya Eti dannye podtverzhdayut chto nablyudaemaya Vselennaya ochen blizka k ploskoj Inflyacionnaya teoriya obyasnyaet ne tolko eto no i drugie problemy klassicheskoj kosmologii takie kak problema gorizonta i problema monopolya Alternativnye teoriiHotya inflyaciya yavlyaetsya dominiruyushim resheniem problemy ploskostnosti sushestvuyut i alternativnye teorii Sredi nih Teorii s peremennoj plotnostyu energii vo Vselennoj kotorye pozvolyayut izbezhat neobhodimosti inflyacii Modeli ciklicheskoj Vselennoj soglasno kotorym Vselennaya prohodit cherez periody rasshireniya i szhatiya pri etom ploskostnost dostigaetsya v kazhdom cikle Svyaz s drugimi kosmologicheskimi problemamiProblema ploskostnosti tesno svyazana s drugimi kosmologicheskimi voprosami takimi kak problema gorizonta i problema monopolya Vse oni predstavlyayut soboj vyzovy dlya klassicheskoj modeli Bolshogo vzryva i stimulirovali razvitie inflyacionnyh modelej Sm takzheInflyacionnaya teoriya Vselennoj Kosmologicheskie parametry Reliktovoe izlucheniePrimechaniyaGuth A H 1981 Inflationary universe A possible solution to the horizon and flatness problems Physical Review D Bennett C L et al 2003 First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe WMAP Observations Preliminary Maps and Basic Results The Astrophysical Journal Supplement Series Planck Collaboration 2016 Planck 2015 results XIII Cosmological parameters Astronomy amp Astrophysics SsylkiWMAP Issledovaniya reliktovogo izlucheniya Missiya Planck
