ИНФЛЯЦИО́ННАЯ МОДЕ́ЛЬ ВСЕЛЕ́ННОЙ

ИНФЛЯЦИО́ННАЯ МОДЕ́ЛЬ ВСЕЛЕ́Н­НОЙ, кос­мо­ло­гич. мо­дель, пред­по­ла­гаю­щая, что на са­мом ран­нем эта­пе эво­лю­ции Все­лен­ной, ко­гда её воз­раст со­став­лял от 10^–43 с до 10^–37 с, Все­лен­ная пре­тер­пе­ла ко­лос­саль­ное рас­ши­ре­ние, ко­то­рое при­ве­ло к экс­по­нен­ци­аль­но­му рос­ту всех про­стран­ст­вен­ных мас­шта­бов. Тер­мин «ин­фля­ция» в кос­мо­ло­гии обо­зна­ча­ет бы­ст­рый рост мас­шта­бов, при ко­то­ром ско­рость рос­та про­пор­цио­наль­на зна­че­нию са­мо­го мас­шта­ба. Этот тер­мин очень точ­но опи­сы­ва­ет ха­рак­тер рас­ши­ре­ния ран­ней Все­лен­ной.

Рас­ши­ре­ние Все­лен­ной бы­ло твёр­до ус­та­нов­ле­но уже в сер. 20 в., од­на­ко при­чи­ны, при­вед­шие к не­му, ос­та­ва­лись не­из­вест­ны­ми. Стан­дарт­ная кос­мо­ло­гич. мо­дель Фрид­ма­на не мог­ла от­ве­тить на во­прос о фи­зич. при­чи­нах рас­ши­ре­ния Все­лен­ной. Най­ти от­вет уда­лось лишь в кон. 20 в., при­ме­нив к опи­са­нию ран­ней Все­лен­ной но­вей­шие ре­зуль­та­ты фи­зи­ки эле­мен­тар­ных час­тиц.

Ещё до воз­ник­но­ве­ния тер­ми­на «И. м. В.» осн. свой­ст­ва этой мо­де­ли бы­ли ис­сле­до­ва­ны рос. фи­зи­ка­ми В. А. Ру­ба­ко­вым и А. А. Ста­ро­бин­ским (кон. 1970-х гг.). Пер­вая И. м. В. бы­ла соз­да­на рос. фи­зи­ком А. Д. Лин­де. Боль­шой вклад в ис­сле­до­ва­ние на­блю­да­тель­ных про­яв­ле­ний ран­ней Все­лен­ной вне­сли рос. фи­зи­ки и кос­мо­ло­ги А. Г. До­рош­кевич, Я. Б. Зель­до­вич, В. Н. Лу­каш, М. В. Са­жин, Д. П. Ску­ла­чёв, И. А. Стру­ков и др.

Со­глас­но И. м. В., вско­ре по­сле ро­ж­де­ния Все­лен­ной (т. н. Боль­шо­го взры­ва) на­сту­пи­ла ин­фля­ци­он­ная ста­дия. Она ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ре­ля­ти­ви­ст­ским от­ри­ца­тель­ным дав­ле­ни­ем, при ко­то­ром ме­няют­ся фи­зич. за­ко­ны обыч­ной тео­рии гра­ви­та­ции: ве­ще­ст­во ста­но­вит­ся не ис­точ­ни­ком при­тя­же­ния, а ис­точ­ни­ком от­тал­ки­ва­ния. На этой ста­дии объ­ём Все­лен­ной уве­ли­чи­ва­ет­ся во мно­го раз, в ре­зуль­та­те че­го вся совр. Все­лен­ная ока­зы­ва­ет­ся в од­ной при­чин­но свя­зан­ной об­лас­ти, и урав­ни­ва­ют­ся ки­не­тич. энер­гия рас­ши­ре­ния Все­лен­ной и её по­тен­ци­аль­ная энер­гия. Из-за дей­ст­вия сил от­тал­ки­ва­ния Все­лен­ная «раз­го­ня­ет­ся» и при­об­ре­та­ет боль­шую ки­не­тич. энер­гию, ко­то­рая в даль­ней­шем про­яв­ля­ет­ся в ви­де хабб­лов­ско­го рас­ши­ре­ния по инер­ции.

Имею­щим­ся на­блю­да­тель­ным дан­ным точ­нее все­го со­от­вет­ст­ву­ет тео­рия хао­ти­че­ской, или веч­ной, ин­фля­ции, пред­ло­жен­ная А. Д. Лин­де. Со­глас­но этой тео­рии, Все­лен­ная за­пол­не­на осо­бым ви­дом ма­те­рии (т. н. ска­ляр­ным по­лем), об­ла­даю­щим пре­дель­но боль­шой плот­но­стью и ре­ля­ти­ви­ст­ским от­ри­ца­тель­ным дав­ле­ни­ем. В мо­де­ли хао­тич. ин­фля­ции объ­ём Все­лен­ной по­сто­ян­но рас­тёт и вы­де­ля­ют­ся при­чин­но свя­зан­ные до­ме­ны, в ко­то­рых ин­фля­ция за­кан­чи­ва­ет­ся, по­сколь­ку со­стоя­ние ве­ще­ст­ва с от­ри­цатель­ным дав­ле­ни­ем не­ус­той­чи­во. При этом вся по­тен­ци­аль­ная энер­гия, за­па­сён­ная в cкалярном по­ле, вы­де­ля­ет­ся в ви­де эле­мен­тар­ных час­тиц и их те­п­ло­вой энер­гии – об­ра­зу­ет­ся го­ря­чая плаз­ма. Так с окон­ча­ни­ем эпо­хи ин­фля­ции ро­ж­да­ет­ся обыч­ная ма­те­рия.

В тех до­ме­нах, где ин­фля­ция за­кон­чи­лась, на­чи­на­ет­ся эво­лю­ция Все­лен­ной по за­ко­нам, от­кры­тым А. А. Фрид­ма­ном. Т. о., со­глас­но ин­фля­ци­он­ной мо­де­ли, Все­лен­ная раз­би­ва­ет­ся на мно­го при­чин­но не­свя­зан­ных об­лас­тей, и ка­ж­дую та­кую об­ласть мож­но рас­смат­ри­вать как отд. «ми­ни-все­лен­ную». Со­во­куп­ность всех «ми­ни-все­лен­ных» со­став­ля­ет «муль­ти­лен­ную».

На ста­дии ин­фля­ции из кван­то­вых флук­туа­ций ска­ляр­но­го по­ля ро­ж­да­ют­ся воз­му­ще­ния плот­но­сти. Кван­то­вые флук­туа­ции, ко­то­рые обыч­но про­яв­ля­ют­ся толь­ко в мик­ро­ско­пич. мас­шта­бах, в экс­по­нен­ци­аль­норас­ши­ряю­щей­сяВсе­ленной бы­ст­ро уве­ли­чи­ва­ют свою дли­ну и ам­пли­ту­ду и ста­но­вят­ся кос­мо­ло­ги­че­ски зна­чи­мы­ми. По­это­му мож­но ска­зать, что ско­п­ле­ния га­лак­тик и са­ми га­лак­ти­ки яв­ля­ют­ся мак­ро­ско­пич. про­яв­ле­ния­ми кван­то­вых флук­туа­ций. И. м. В. пред­ска­зы­ва­ет вид спек­тра этих флук­туа­ций, под­твер­ждён­ный на­блю­де­ния­ми круп­но­мас­штаб­ной струк­ту­ры Все­лен­ной и ани­зо­тро­пии ре­лик­то­во­го из­лу­че­ния.