Як “все” постало з “нічого”. Загадка народження матерії
На початку свого існування Всесвіт був зовсім інший, ніж зараз: порожній і абсолютно темний. Хочеться додати ще й “холодний”, але температури тоді не було, тому що не було самої речовини. Звідки воно з’явилося?
Енергія нижче за нуль
При слові “енергія” зазвичай ми уявляємо тепло або світло. Напевно, це пов’язано з нашими далекими предками, котрі любили грітися біля вогнища. Однак енергія може бути різною, і ви зараз самі в цьому переконаєтесь.
Візьміть будь-яку поверхню і покладіть на неї м’яч або кульку і відпустіть його. Він покотиться вниз. Але що його змусило це зробити? Гравітація — це сила, лише рух по викривленому простору, тому вона тут ні до чого.
Правильна відповідь – ми самі. Піднімаючи будь-яке тіло над землею, ми долаємо гравітацію та надаємо тілу енергію – потенційну енергію. Чим вище піднімемо — тим більше її запасемо.
Але питання в іншому – а скільки взагалі можна її “закачати”? Якщо відійти від Землі дуже далеко (практично на нескінченність), то вплив планети дорівнюватиме нулю (падати вже нікуди), а значить, і потенційна енергія теж стане рівною нулю. Виникає парадокс – куди ж поділася енергія? Адже ми так намагалися…
Річ у тому, що потенційна енергія береться зі знаком мінус, тобто вона нижча за нуль. Виходить, що енергія може бути негативною.
Енергія вакууму
У момент народження у Всесвіті була суцільна порожнеча, вакуум, у якому не було енергії, тобто просто “0”. Але нуль можна показати так: 1-1=0, чи так: 1000-1000=0. Така проста арифметика є основою загадки народження речовини.
Після закінчення надшвидкого розширення вакуум в результаті квантових ефектів наповнив простір позитивною енергією (1), а сам придбав негативну (-1).
Позитивна енергія перетворилася на речовину, у повній відповідності до знаменитої формули E = mc^2. Однак і тут була тонкість. Поряд зі звичайними, звичними нам частинками, з’явилися і їх “злісні брати-близнюки” – античастинки. Вони відразу почали стикатися одна з одним і зникати у спалахах світла. Це світло нікуди не зникло — ми його бачимо досі у вигляді реліктового випромінювання.
Якби ми могли бачити мікрохвильове випромінювання, то нічне небо було б для нас яскравим від його світіння.
Але на кожен мільярд пар “частинка — античастинка” існувала одна частка без пари. Вона не зникла у спалаху світла анігіляції, а продовжила існувати. І такі “самотні частинки” і дали початок нашому світу, вони породили галактики, зірки та нас з вами.
А що ж вакуум?
Це — поява матерії з порожнечі — відбувається зараз. Важко цьому повірити, але вакуум досі народжує частки парами. Правда, на дуже коротку мить — вона лежить за межами виявлення не те що інструментів, а й фізичних рівнянь. Після цього такі “віртуальні частинки” знову зникають, віддаючи взяту в борг енергію назад порожнечі. Чому вони не залишаються реальними? Мабуть, умови зараз вже не ті, що 13,8 мільярда років тому.
Стівен Хокінг припустив, що віртуальна частинка може стати реальною, тільки якщо їхня пара народиться на межі чорної діри. Одна “впаде” за обрій подій, а інша залишиться з нами, ставши реальною.
Найбільша ганьба фізики
Фізики дуже переживають за те, що жодна з їх теорій не пояснює, куди поділася “зайва” античастинка, яка не прореагувала з часткою. Може, десь далеко є антигалактики та антизірки? Чи можна це пояснити якось інакше?
