Прежде чем начну разьяснять свою гипотезу рождения Вселенной, я хочу сделать краткий экскурс в теорию бран и теории циклической Вселенной Пола Стейнхардта и Нил Тьюрока. Моя гипотеза строится на их представлениях, но механизм столкновениях бран другой, чем у них.
Самый продвинутый вариант теории струн известен как М-теория. Она утверждает, что физический мир имеет 11 измерений - десять пространственных и одно временное. В нем плавают пространства меньших размерностей, так называемые браны. Наша Вселенная - просто одна из таких бран, обладающая тремя пространственными измерениями.
Согласно гипотезе Пола Стейнхардта и Нил Тьюрока, рядом с нами плавает другая трехмерная брана, отделенная щелью почти нулевой протяженности. Она претерпевает такую же эволюцию, т.е. подобно нам расширяется, уплощается и пустеет. Всё это время дистанция между бранами практически не меняется. Но пройдет триллион лет, и браны начнут сближаться. Их связывает друг с другом силовое поле, действие которого зависит от длины щели.
А потом эти параллельные браны начинают сближаться. Их толкает друг к другу силовое поле, энергия которого зависит от расстояния между бранами. Браны перемещаются навстречу друг другу и в конце концов сталкиваются. Когда браны оказываются совсем близко, межбрановое поле начинает усиливать квантовые флуктуации в каждой точке нашего мира и преобразует их в макроскопические деформации пространственной геометрии (например, за миллионную долю секунды до столкновения расчетный размер таких деформаций достигает нескольких метров). После столкновения именно в этих зонах выделяется львиная доля высвобождаемой при ударе кинетической энергии. Момент Большого взрыва - это столкновение бран. Выделяется огромное количество энергии, браны разлетаются, происходит замедляющееся расширение, вещество и излучение остывают, образуются галактики.
Теперь рассмотрим мою гипотезу, она также основана теории бран и гипотезе о столкновении Пола
Стейнхардта, но отличается от последней. В моей модели силового поля не существует для того , чтобы браны притягивались к друг другу и после этого сталкивались.
МОЯ ГИПОТЕЗА: НАША ВСЕЛЕННАЯ-БРАНА СУЩЕСТВУЕТ ДО БОЛЬШОГО ВЗРЫВА И РАСПОЛОЖЕНА МЕЖДУ ДВУМЯ СОСЕДНИМИ ТРЕХМЕРНЫМИ БРАНАМИ, СОГЛАСНО КВАНТОВОЙ МЕХАНИКЕ ОБЬЕКТ НАХОДЯЩИЙСЯ МЕЖДУ СТЕНКАМИ ИСПЫТЫВАЕТ НУЛЕВЫЕ КВАНТОМЕХАНИЧЕНСКИЕ КОЛЕБАНИЯ. РАССМАТРИВАЯ НАШУ ВСЕЛЕННУЮ-БРАНУ КАК КВАНТОВЫЙ ОБЬЕКТ, ОНА ОБЯЗАНА ИСПЫТОВАТЬ НУЛЕВЫЕ КВАНТОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ МЕЖДУ ДВУМЯ СОСЕДНИМИ ТРЕХМЕРНЫМИ БРАНАМИ. КВАНТОВЫЕ ФЛУКТУАЦИИ ЗАСТАВЛЯЮТ НАШУ БРАНУ КОЛЕБАТЬСЯ МЕЖДУ ДВУМЯ БРАНАМИ, СОУДАРЯЯСЬ В НИХ В РАЗНЫХ ТОЧКАХ. В ЭТИХ ТОЧКАХ СТОЛКНОВЕНИЯ КВАНТОВАЯ НУЛЕВАЯ ЭНЕРГИЯ ПЕРЕХОДИТ В ЭНЕРГИЮ СТОЛКНОВЕНИЯ. ЛОКАЛЬНО ПОЯВЛЯЮТСЯ БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ.
Рисунке (а) показана наша Вселенная-брана, расположенная между двумя трехмерными бранами. Согласно законам квантовой механики, обьект между стенками должен испытывать квантовые колебания, в следствии соотношения неопределенности гейзенберга Dp*Dx=h. Поэтому наша Брана
начинает колебаться перпендикулярно своей поверхности, вдоль четвертого измерения. Поверхность нашей Вселенной-браны изгибается и движется к другой поверхности соседней трехмерной бране. В результате происходит столкновение в некоторой точке рисунок (б) , где квантовая энергия колебания переходит в энергию столкновения и далее происходит возрастание температуры и давления в точке, в результате Большой Взрыв. После Большого Взрыва энергия излучения и радиации конденсируются, появляются галактики. Далее энергия и материя рассевиваются рисинки (в) за счет расширения нашей Вселенной. Потом рассеянная энергия начинает собираться в других местах нашей Вселенной-браны рисунок (г). Усиливается колебания нашей Браны, и цикл повторяется вновь, происходит столковения с соседними бранами рис. (д).
Вот моя гипотеза основана на квантовых флуктуациях нашей Вселенной-браны, она не требует дополнительного силолвого поля для процессов столкновения бран согласно гипотезе Пола Стейнхардта. Рождение Вселенной - это чисто квантомеханический процесс, где нет влияния Творца, а есть следствие нулевых квантовых колебаний геометрий бран.
Теперь начнем расчет столкновения бран: определим величину выделяемой энергии. На рис. 1 изображен процесс столкновения нашей вселенной-браны с бранами-"стенками". В точке 1
нулевая квантовая энергия колебаний переходит в энергию столкновения, в свою очередь в Болшой Взрыв.
Согласно квантовой механики всякое волновому процессу сопоставляется квант возбуждения. Если волна колебаний пробегает по "поверхности" нашей Вселенной-Браны, то на ее поверхности возникнут кванты возбуждения назовем их D-квантами ( от приставки D-бран). D-кванты это не гравитоны. Потому что гравитационные волны возникают в внутреннем обьеме пространства браны. А D-кванты появляются на "поверхности" колебаний браны. Например, волна на поверхности воды отличаются от волны, бегущая в обьеме воды. У первой колебания идут на поверхности воды, а у второй это изменения обьемной плотности. Потому не будем путать D-кванты и гравитоны, их физика будет разной.
Квантовые колебания нашей Вселенной-браны происходят между двумя параллельными 3-хмерными бранами на рис 1. Значит движение D-квантов ограниченно вдоль четвертого измерения в области
от X=0 до X=L, запишем волновое уравнение с этими условиями (L-расстояние между 2 двумя крайними бранами в четвертом измерении) :
(1)
Решение этого уравнения (1) с условиями известно:
Найдем энергию квантовых колебаний D-кванта. Сначала определим скорость движения
D-кванта с энергией Ed (это собственная энергия, не связанная с квантовыми колебаниями) и импульсом в направлении четвертого измерения на рис.(1) точке 1 по релятивиской формуле:
Скорость D-кванта в направлении четвертого измерения в точке 1 будет:
(2)
Собственная энергия D-кванта Еd в формуле (2) не зависит от импульса Рх движения в направлении четвертого измерения. Потому что собственная энергия D-кванта, определяется колебанием нашей браны на "поверхности" (повернхность 3-мерной браны перпендикулярна перпедикулярна четвертому измерению). Иначе математически выглядит так:
Определим кинетическую энергию движения D-кванта в направлении четвертого измерения по формуле из классической механики:
(3)
Поставляя решение уравнения (1) в формулу (3), получаем значение квантовой энергии для D-кванта в четвертом измерении Х:
(4)
Без воздействия внешних сил квантовая система стремится к низшаему энергетическому n=1:
(5)
Формула (5) определяет нулевую энергию квантовых колебаний в четвертом измерении, свободные параметры в ней являются расстояние L между двумя соседними бранами и собственная энергия Ed
D-кванта (волны на "поверхности" нашей браны).
Нулевая энергия квантовых колебаний в направлении четвертого измерения при столкновении нашей браны с соседней переходит в энергию Большого Взрыва:
(5)
Рассчитаем по формуле (5) собственную энергию D-кванта в нашей Вселенной, если энергия Большого Взрыва сосредаточена в полной массе Вселенной Мv и расстояние между соседними бранами в четвертом измерении порядка фундаментальной длине Планка:
Дж. (6)
Энергия D-кванта ничтожна мала 10-52 Джоуль, даже по сравнению с энергией фотона реликтивого излучения 10-31 Джоуль.
D-кванты образованы волнами на "поверхности" нашей Вселенной-Браны за счет квантовых колебаний между соседними трехмерными бранами рис.1.
Всем известно, что волны воды на поверности имеют плотность потока энергии , которая пропорциональна частоте колебаний:
Плотность энергии волн (D-квантов) на"поверхности" нашей Вселенной-браны будет:
(6)
где К-коэффициент пропорциональности, зависящий от упругости нашей Вселенной-браны.
Найдем частоту колебаний волн на "поверхности" Вселенной-браны, согрласно формуле Планка для энергии квантов:
(7)
Подставляя формулу (7) в (6), получим выражение для плотности энергии для D-квантового поля или волн на "поверхности" Вселенной-браны:
(8)
Рассчитаем квадрат волнового числа D-квантового поля:
м-2
Величина квадрата волнового числа D-квантового поля совпадает с космологической постоянной.
Значит формула (8) определяет плотность темной энергии, которая является плотностью энергии колебаний на поверхности нашей Вселенной-Браны (поле D-квантов). Поэтому Космологическая Постоянная это не энергия вакуума, это энергия поля D-квантов. Экспериментально трудно будет обнаружить D-кванты с энергией порядка 10-52 джоуль, но надеюсь в будущем возможно это сделать.
Вывод: Моя модель зарождения Вселенной не претендует как истинная. Ответ дадут эксперименты в будущем. Основная идея: наша вселенная-брана находится в четырехмерном пространстве между двумя параллельными трехмерными бранами, испытывает нулевые квантовые колебания согласно соонтношению гейзенберга DP*DX=h. В результате по поверхности нашей Вселенной-браны появляются волны, создающие поле D-квантов. Плотность энергии поля D-квантов совпадает с плотностью темной энергии. Сами же кванты имеют энергию порядка 10-52 Джоуль. Главная задача определенить темную энергию экспериментально: либо это энергия вакуума, либо как квантовое поле.