Зроблено спробу дати відповідь на питання сучасної космології стосовно природи прихованих маси та енергії у нашому Всесвіті. Використовуючи підхід до квантової космології (1997 - 2002 рр.), зроблено висновок, що у Всесвіті можуть існувати два види колективних станів. Один з них відповідає гравітаційному полю, а другий - пов'язаний з матеріальним (скалярним) полем, що заповнює Всесвіт на всіх стадіях його еволюції. Колективні збудження скалярного поля над його істинним вакуумом проявляються, головним чином, у формі прихованих маси та енергії. Під дією гравітаційних сил вони розпадаються та народжують небаріонну темну матерію, видимі та темні баріони. Розраховано відповідні густини енергій. Теоретичні значення добре узгоджуються з даними останніх астрофізичних спостережень.

Показано, що геометрія однорідного й ізотропного Всесвіту прямує до просторово плоскої у границі, що враховує всі можливі квантові поправки за відхиленням масштабного фактора від його класичного значення. Виявлено квантовий механізм тонкої настройки повної густини енергії на критичне значення у ранньому Всесвіті.

Запропоновано послідовну квантову космологію, що описує всесвіт поблизу початкового моменту Великого Вибуху. Розраховано спектр стаціонарних станів і хвильові функції квантового всесвіту Фрідмана, який від початку заповнений однорідним скалярним полем та ідеальною рідиною, яка задає систему відліку. Показано, що матерія-енергія у всесвіті має компоненту у формі конденсату масивних квантів збудження з нульовими імпульсами, які відповідають коливанням первісного скалярного поля. Процес народження всесвіту з точки початкової космологічної сингулярності може мати експоненціальну (вибухову) природу. Еволюцію всесвіту описано як переходи з ненульовою ймовірністю між станами всесвіту з різними масами конденсату.

Індекс рубрикатора НБУВ: В692

Рубрики:

Моделі Всесвіту

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В632

Рубрики:

Теоретична астрофізика

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проведено порівняльний аналіз космологічних параметрів, що залежать від часу та обчислені в межах стандартної ACDM моделі, з відповідними параметрами моделі однорідного та ізотропного всесвіту з ненульовою космологічною сталою, який заповнений ідеальним газом космічних струн малої швидкості (ACS модель). Показано, що матерія з нульовим тиском може одержати властивості газу космічних струн з малою швидкістю в епоху, коли загальна геометрія та повна кількість матерії у всесвіті як цілому задовольняють додаткове рівняння в'язі. Ця в'язь випливає з квантово-геометродинамічного підходу у квазікласичному наближенні. В межах загальної теорії відносності її ефективний внесок у польові рівняння може бути пов'язаний з еволюцією у часі рівняння стану матерії, спричиненого процесами перерозподілу енергії між матеріальними компонентами. Знайдено точні розв'язки рівнянь Ейнштейна для ACS моделі. Показано, що ця модель є еквівалентною відкритій моделі де Сіттера. Після масштабного перетворення часової змінної ACS моделі стандартна ACDM і ACS моделі забезпечують еквівалентний опис космологічних параметрів як функцій часу за рівних значень космологічної сталої. Винятком є поведінка параметра уповільнення у ранньому всесвіті.

Властивості всесвіту як цілого розглянуто з позицій класичної та квантової теорії. Для максимально симетричної геометрії показано, що основне рівняння квантової геометродинаміки зводиться до нелінійного рівняння Гамільтона - Якобі. У квазікласичному наближенні це нелінійне рівняння лінеаризується та зводиться до рівняння Фрідмана з додатковим квантовим джерелом гравітаційного поля із гранично жорстким рівнянням стану, запропонованим Зельдовичем. Одержано квазікласичні хвильові функції всесвіту, в якому домінують різні типи матерії-енергії. Розглянуто випадки домінування випромінювання, баротропної рідини та нової квантової матерії-енергії. Обчислено імовірність переходу із квантового стану, в якому домінує випромінювання, у стан, в якому домінуючою є баротропна рідина у формі пилу.

Мета роботи - пояснити на основі точних рівнянь квантової геометродинаміки для космологічної моделі з метрикою Робертсона - Вокера можливу зміну режиму розширення всесвіту, з прискореного на уповільнений та навпаки. Показано, що зміна темпу розширення всесвіту може свідчити про наявність сил певного виду, що діють у всесвіті. Звернуто увагу на те, що природа цих сил є квантовою. Причиною розширення всесвіту та зміни його режиму слугує особлива форма ефективної потенціальної ями, в якій всесвіт рухається як ціле.

Досліджено еволюцію квантової гравітаційної системи (КГС) з максимально-симетричною геометрією в епоху, близьку до планківської. Вектор стану КГС задовольняє систему хвильових рівнянь, які описують еволюцію квантової системи у часі у просторі квантових полів. Показано, що для стріли часу, спрямованої з минулого в майбутнє, вектор стану описує КГС, яка стискається для від'ємних значень космічного масштабного фактора та розширюється для його додатних значень. Обчислено розподіл інтенсивності матерії для двох моделей, що допускають точний розв'язок, а саме для просторово замкненої та плоскої КГС, які утворені пилом і випромінюванням. Наведено аналогії з відомими явищами з квантової механіки й оптики.

Квантова гравітація може пролити світло на передісторію всесвіту. Квантові поправки до гравітації діють на динаміку розширення всесвіту. Їх вплив досліджено на прикладі квантової моделі, що має точний розв'язок. Поправки до густини енергії та тиску призводять до виникнення додаткового тяжіння (подібно до темної матерії) або відштовхування (подібно до темної енергії) в квантовій системі гравітуючої матерії та випромінювання. Модель пояснює з єдиної точки зору розширення з прискоренням (інфляцію) у ранньому всесвіті (область відносно малих значень квантових чисел) та пізніший перехід від розширення всесвіту з уповільненням до розширення з прискоренням (область дуже великих значень квантових чисел). Обговорено генерацію первинних флуктуацій густини енергії як результат зміни знака квантової поправки до тиску.

У межах канонічної квантової теорії, що бере до уваги гравітацію, для випадку максимально симетричного простору отримано нове співвідношення невизначеності. Це співвідношення встановлює зв'язок між флуктуаціями величин, що визначають внутрішню та зовнішню кривизни просторово-подібної гіперповерхні, та запроваджує принцип невизначеності для квантових гравітаційних систем. Запропоновано узагальнене співвідношення невизначеності для часу та енергії, що враховує гравітацію. Показано, що відоме співвідношення невизначеності Анру випливає з нового співвідношення невизначеності як окремий випадок. Як приклад, у межах моделі, що має точний розв'язок, обчислено розміри флуктуацій масштабного фактора та спряженого імпульсу. Всі відомі видозміни принципу невизначеності, що раніше були виведені в різних підходах у теорії гравітації та теорії струн, були отримані як особливі випадки запропонованого загального виразу.