Если верить современной космологии, в самом начале существования Вселенная пережила событие, которое трудно представить.

Ее размер увеличился в колоссальное число раз за долю секунды.

Не постепенно.
Не плавно.

А практически мгновенно.

Этот процесс называется космической инфляцией.

Но возникает логичный вопрос — почему Вселенная вообще пережила этот этап и не распалась на хаос?

2. Проблема ранней Вселенной

Когда физики начали изучать первые мгновения после Большого взрыва, обнаружилась странная проблема.

Вселенная сегодня выглядит удивительно ровной.

Температура космического микроволнового фона почти одинаковая во всех направлениях.

Разница — всего несколько десятитысячных долей процента.

Но разные области космоса слишком далеки друг от друга, чтобы успеть обменяться информацией с момента рождения Вселенной.

Это называют проблемой горизонта.

Как они «договорились» иметь одинаковую температуру?

3. Появление идеи инфляции

В 1980 году физик Алан Гут предложил решение.

Он предположил, что в самом начале Вселенная пережила фазу экспоненциального расширения.

За промежуток времени примерно 10 в минус 36 степени секунды пространство начало расширяться невероятно быстро.

Размер увеличился как минимум в 10 в 26 степени раз.

Это означает, что область, которая раньше была микроскопической и однородной, растянулась до космических масштабов.

Поэтому мы видим одинаковые свойства в разных частях неба.

4. Почему инфляция не разрушила всё?

Инфляция кажется разрушительной.

Если пространство растягивается так быстро, структура должна распасться.

Но дело в том, что на тот момент структуры еще не существовало.

Не было галактик.
Не было атомов.
Даже протонов еще не было.

Была почти однородная энергия вакуума.

Инфляция происходила именно на этом раннем этапе.

5. Роль инфляционного поля

Модель инфляции предполагает существование особого поля — инфлатона.

Его энергия ведет себя необычно.

Она создает давление, которое вызывает ускоренное расширение пространства.

Когда поле постепенно переходит в более стабильное состояние, инфляция заканчивается.

Энергия поля превращается в частицы и излучение.

Этот процесс называют reheating — повторный нагрев Вселенной.

После этого начинается привычная горячая стадия космологии.

6. Следы инфляции в космосе

Инфляция не просто гипотеза.

Она оставляет наблюдаемые следы.

Самый важный из них — структура космического микроволнового фона.

Крошечные флуктуации температуры отражают квантовые колебания, которые были растянуты инфляцией до космических размеров.

Эти флуктуации стали зародышами будущих галактик.

Наблюдения спутников COBE, WMAP и Planck показали именно такую картину.

7. Почему инфляция остановилась?

Еще один вопрос — если инфляция началась, почему она не продолжается бесконечно?

Ответ связан с динамикой инфляционного поля.

Когда энергия поля падает ниже определенного уровня, ускоренное расширение прекращается.

Вселенная переходит в обычный режим расширения, который описывается стандартной космологией.

То есть инфляция — это временная фаза.

8. Что было бы без инфляции?

Без инфляции космос выглядел бы совершенно иначе.

Температура реликтового излучения могла бы сильно различаться в разных направлениях.

Кривизна пространства могла бы быть значительно больше.

Галактики могли бы не сформироваться так, как мы их видим.

Инфляция объясняет сразу несколько космологических загадок:

• проблему горизонта
• проблему плоскости
• происхождение начальных флуктуаций плотности

9. Мы уверены на сто процентов?

Нет.

Инфляция хорошо согласуется с наблюдениями, но прямого подтверждения инфляционного поля пока нет.

Физики продолжают искать дополнительные сигналы, например первичные гравитационные волны.

Если они будут обнаружены, это станет сильным подтверждением инфляционной модели.

10. Честный вывод

Вселенная пережила инфляцию потому, что в раннюю эпоху доминировала энергия особого поля, вызывавшая экспоненциальное расширение пространства.

Этот процесс:

• выровнял свойства космоса
• создал начальные флуктуации структуры
• подготовил условия для образования галактик

Инфляция не разрушила Вселенную.

Она наоборот сделала ее такой, какой мы ее наблюдаем сегодня.

Иногда самый мощный взрывной процесс в истории космоса оказывается не разрушением.

А началом порядка.