Материал: Квантовая космология и креационизм

Квантовая космология и креационизм

УДК 213/530.12

                                                                                                                            Мичков С. А.,

                                                                                                      свободный исследователь

                                                                                                          Россия,  г. Москва

         КВАНТОВАЯ КОСМОЛОГИЯ И КРЕАЦИОНИСТСКАЯ              КОНЦЕПЦИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВСЕЛЕНОЙ

Аннотация: в свете креационистской концепции возникновения Вселенной получено представление о состоянии, предшествующем эволюции во времени, как чередовании хаотических состояний ложного и истинного вакуума поля инфлатона, описываемых уравнением Уилера-Девитта.   Показано, что учёт вероятностного характера существования Вселенной при её возникновении заставляет по-новому представить схему инфляционного расширения. Выдвигается гипотеза о вероятностном характере существования Вселенной и в течение всего цикла, с чем связывается наличие тёмной энергии и возможность ограниченности эволюции.

  Abstract: in light of the creationist concept of the Universe the idea of the condition preceding the evolution in time, as changing of chaotic false and true vacuum of the inflaton field is described by the equation Wheeler-DeWitt.  It is demonstrated that the likely local nature of the Universe at its origin leads to new present a scheme of inflationary expansion.  The hypothesis of the probabilistic nature of the Universe and within the whole cycle of what is associated the presence of dark energy and the possibility of limited evolution.

Ключевые слова: квантовая космология, креационизм, уравнение Уилера – Девитта, время, тёмная энергия.

Keywords: quantum cosmology, creationism, the equation Wheeler – DeWitt, time, dark energy.

             Введение

В предлагаемой работе развиваются идеи и уточняются некоторые выкладки  опубликованные автором ранее в [1]  и [2].

 Использование аппарата квантовой механике для описания состояния Вселенной в момент ее возникновения объясняется малостью начальных размеров [3, с. 209]. С нашей точки зрения, для правильного толкования описания состояния Вселенной  с помощью волновой функции необходимо устранить двойственность в понимании последней: с одной стороны, волновая функция рассматривается как характеризующая  вероятность обнаружения частицы, с другой - как задающая поле. Согласование достигается, если принять во внимание, что существование поля, по существу, означает наличие воли к порождению частиц. Очевидно, возможность обнаружения частицы с некоторой вероятностью говорит о наличии  воли к ее порождению. Можно определить величину  воли к порождению частицы (назовем её W от английского Will) в точке пространства-времени как пропорциональную вероятности обнаружения P  в данной точке:

                                         W=k∙P                                                                 (1.1)

В этом случае устраняется упомянутая двойственность. Необходимо иметь в виду, что квантовые объекты обладают волновыми свойствами, будучи ненаблюдаемыми, т. е., имея некоторое потенциальное  существование. Только в таком качестве электрон может  одновременно проходить через две щели и совершать скачкообразные переходы в атомах. Следовательно, описание состояния  Вселенной с помощью волновой функции подразумевает её  только потенциальное существование.

 Согласно квантомеханическому описанию  Вселенной, ее состояние, идентифицируемое  полевой переменной φ и масштабным  фактором при пространственных координатах a  рассматриваемых как случайные величины, характеризуется волновой функцией Ψ(а,φ) удовлетворяющей уравнению Уилера-Девитта [3, с. 211]:

 Ψ(a,φ)=0       (1.2)

Здесь: V(φ) - эффективный потенциал скалярного поля φ, - планковская масса. Используется так называемая естественная  система единиц [3, с. 10] в которой , так что пространство-время считается заданным интервалом:                                                                                                                        

Волновая функция Ψ(a‚φ)  представляется как характеризующая поле Вселенной. Главной трудностью толкования уравнения (1.2) как описывающего эволюцию Вселенной, является независимость Ψ(a,φ) от времени. Существует  множество попыток введения этой зависимости [5]. С нашей точки зрения, уравнение Уилера – Девитта указывает на необходимость постулирования состояния неопределённого во времени  как предшествующего направленной эволюции. В свете всего вышеизложенного следует предположить, что уравнение Уилера – Девитта описывает ненаблюдаемое состояние предшествующее эволюции Вселенной, как хаотическое. Под хаосом мы подразумеваем как недетерминированность метрики, так и симметричное состояние  калибровочных полей. Хаос характеризуется энтропией как мерой неопределенности состояния.  Можно предположить, что плотность энергии вакуума пропорциональна энтропии в указанном смысле. В самом деле, смещение нулевого уровня энергии  подразумевает неопределённость состояния.    Вообще говоря, при отсутствии направленности времени состояние более правильно характеризовать именно плотностью энтропии. В общепринятой теории   потенциал V(φ)  предполагается имеющим  представленный ниже вид и эволюция Вселенной из начального состояния объясняется стремлением вакуума перейти в состояние с минимумом энергии.

Если рассматривать исходное состояние как хаотическое, то о никакой его эволюции во времени говорить не приходится. С нашей точки зрения, состояние истинного вакуума характеризуемое меньшей плотностью энтропии  не существует абстрактно наряду с исходным состоянием ложного вакуума, а возникает вследствие проявления Воли к преодолению Хаоса, точнее, к упорядоченности пространства-времени.

         Если состояние ложного вакуума   в окрестности φ≈0  характеризуется максимальной плотностью энтропии соответствующей плотности энергии великого объединения   Гэв [6,с. 99], то , в соответствии со структурой фазовых переходов вакуума следует принять, что состояние истинного вакуума  в окрестности  φ≈φ характеризуется плотностью энтропии соответствующей плотности энергии симметричного состояния при электрослабом переходе, то есть V(φ)=10 . Согласно принципу суперпозиции общее состояние Вселенной определится как:

                                         С                                          (1.4)

Тем самым мы, строго говоря, уходим от вида зависимости V(φ) представленного на рис. 1 и никак не связываем время перехода   с процессом

Ввиду неопределённости направленности времени состояния  и  равновероятны:

 . При этом возникает проблема выбора, который можно охарактеризовать как “быть или не быть”. Тогда,  проявлением воли к преодолению хаоса  можно объяснить выбор состояния истинного вакуума . При этом сопутствующее снижение энтропии связывается именно с проявлением воли к упорядоченности пространства-времени.    Общее состояние  следует рассматривать как переходное. В качестве исходного  выступает .  Переход  задаёт направленность времени и фиксирует его масштаб, что означает детерминацию масштабного фактора N . Последнее требует и детерминации a Суть в том, что именно неопределённость N допускает вероятностный характер a.   Но проявление воли ещё не означает погружение во время. Как мы покажем ниже, последнее возможно при реализации пространства характеризуемого масштабным фактором a превышающим некоторое пороговое значение. Поэтому имеет место  чередование состояний и. В связи с тем, что при возникновении состояния  делается попытка погружения во время,  возникает пространство соответствующее случайной реализации масштабного фактора a,  которое затем схлопывается при недостаточной величине последнего. Таким образом,  началу эволюции Вселенной предшествуют флуктуации пространства-времени.

                       2 Описание начала эволюции Вселенной.  

Итак, оценим минимально возможное детерминированное значение масштабного фактора a исходя из соображения, что энергия свободного гравитационного поля не может превышать величины энергии великого объединения  соответствующей максимально возможному значению энтропии. Для получения оператора Гамильтона рассмотрим действие гравитационного поля [7, с. 342]:

                                    ∙dΩ                                                      (2.1)

в метрике определяемой одним параметром, а именно радиусом кривизны а  [7, с.461]:

sinsin                                      (2.2)

Переходя к времени t  согласно соотношению   и , используя известную процедуру   получения оператора Гамильтона [3, с. 210] будем иметь:

                                                                      (2.3)

Соответствующее уравнение для стационарных состояний примет вид:

                                                            (2.4)

Здесь –  собственное значение энергии квантованного гравитационного поля. После элементарных преобразований данное уравнение принимает вид уравнения для   осциллятора:

  ,                                                                                     (2.5)                          где:.                                                                                                                      Подставляя  , получим собственные значения энергии квантованного гравитационного поля:

                                                                           (2.6)           Отсюда, минимально возможный размер пространства соответствующий плотности энергии равной :

С детерминацией метрики   материя остаётся пребывать в хаотическом состоянии  и волновая функция Ψ(a‚φ)     редуцируется в волновую функцию одной переменной  φ –χ(φ), в качестве которой выступает координата поля Хиггса. Очевидно, данная функция определяется тем же уравнением, что и соответствующая компонента волновой функции =η(a)∙χ(φ)  [1]:    

                                                  (2.8)              Потенциал V(φ)  будет иметь тот же вид (1).  При этом отличие от общепринятого вида этой зависимости для поля Хиггса   объясняется  тем, что  данная зависимость претерпевает смещение обусловленное отличием V(φ)  от нуля при  , тогда как при φ=0  потенциал сохраняет своё значение , а именно V(0)= 10 . В этом случае можно предположить, глубина ложного  вакуума равна смещению  относительно нулевого уровня  равного плотности энергии вакуума в начале заключительного перехода, то есть . Как и ранее, общее квантовое состояние Вселенной при втором фазовом переходе вакуума представляется как суперпозиция состояний ложного и истинного вакуума  поля материи :

                                                                                        (2.9)            

В современной квантовой теории поля переход в состояние истинного вакуума   рассматривается как происходящий спонтанно с течением времени. Согласно  нашей трактовке вида V(φ), переход в состояние истинного вакуума     требует порождения виртуальной порции энергии достаточной для выхода из состояния ложного вакуума, а именно:  

 ,                                                                                         (2.10)

где: – величина масштабного фактора в момент перехода.  В качестве реализации такой порции энергии представляется виртуальный фотон, частота которого удовлетворяет соотношению: 

                                                                                                               (2.11)              Как не трудно видеть, равенство достигается при a При меньших значениях масштабного фактора энергия виртуального фотона будет превышать пороговое значение. Следовательно, нахождение в состоянии ложного вакуума  диктуется необходимостью достижения масштабным фактором а  величины  обеспечивающей возможность реализации виртуального фотона. Требуемое время нахождения в состоянии ложного вакуума  с плотностью  обеспечивающее увеличение масштабного фактора а от  до  определяемое из соотношения: