Космология - 3: Планковская эпоха
Космология - 3: Планковская эпоха
Общие сведения
Планковская эпоха представляет собой самую раннюю и первую различимую эпоху в эволюции Вселенной согласно классической теории Большого взрыва. Данный период был крайне непродолжительным и занимал временной интервал от нуля до 10 в минус 43-й степени секунд. В отличие от концепции первоначальной сингулярности, которая подразумевает бесконечную плотность материи и полное отсутствие пространственных размеров, состояние Вселенной в планковскую эпоху обладало конкретными, хотя и экстремально малыми, габаритами. Вся материя, составляющая современную Вселенную, включая все будущие галактики и вещество, была сосредоточена в крошечном пространстве. Радиус этого пространства, известный как планковский радиус, составлял всего 10 в минус 35-й степени метров.
Физические параметры
Состояние материи в этот начальный период описывается так называемыми планковскими величинами. Энергия вещества достигала 10 в 19-й степени гигаэлектронвольт, температура составляла 10 в 32-й степени кельвинов, а плотность равнялась 10 в 97-й степени килограммов на кубический метр. Указанные сверхвысокие значения представляют собой теоретические пределы. Они являются теми минимальными и максимальными числовыми границами, в рамках которых современные физические теории способны концептуализировать и описывать состояние материи, а также различать причинно-следственные события. В условиях подобных экстремальных плотностей и энергий не существовало элементарных частиц в их привычном понимании, а также отсутствовало разделение на отдельные фундаментальные физические взаимодействия.
Экспериментальное моделирование
Планковская эпоха является исключительно теоретическим конструктом, так как условия того времени никогда не наблюдались экспериментально ввиду их экстремальности. Современная физика предпринимает попытки моделирования состояний материи, приближенных к ранним этапам развития Вселенной, с помощью ускорителей частиц, таких как Большой адронный коллайдер. В ходе подобных экспериментов исследователям удается наблюдать специфические состояния вещества, отдаленно напоминающие поведение жидкостей или газов при высоких энергиях. Однако достичь энергии, необходимой для полного воссоздания предельных характеристик планковской эпохи, на существующих исследовательских установках невозможно.
Нарушение симметрии и расширение
Состояние Вселенной в планковскую эпоху характеризовалось высокой степенью симметрии, поскольку материя и фундаментальные силы не были дифференцированы. При этом данная система была крайне неустойчивой. Следствием этой фундаментальной неустойчивости стало спонтанное нарушение симметрии, которое произошло по истечении 10 в минус 43-й степени секунд. Этот процесс положил начало стремительному пространственному расширению Вселенной. Одновременно с началом этого масштабного расширения, на самом завершающем этапе планковской эпохи, произошло выделение гравитации, которая начала действовать как самостоятельное физическое взаимодействие.