Если вы думаете, что в ранней Вселенной всё решалось мгновенно — в стиле «бах, и готово», — то придётся вас разочаровать. Космос любит паузы. Иногда короткие, всего в семь порядков времени, иногда длинные, на целых двадцать порядков. Именно в этих паузах, когда вроде бы «ничего не происходит», и может прятаться самая интересная физика — от аксионов до неклассической геометрии.
Что это за молчаливые промежутки в истории Вселенной, и почему именно они могут оказаться ключами к новым теориям? Давайте посмотрим внимательнее.
Если развернуть историю ранней Вселенной на логарифмической шкале времени, нормированной на планковское время, то бросаются в глаза два особо примечательных интервала: около семи порядков между планковской эпохой и моментом GUT/начала инфляции и около двадцати порядков между окончанием инфляции и хиггсовским переходом. Эти промежутки можно назвать «белыми полосами» космологической хронологии: мы знаем, что Вселенная там существовала, остывала и расширялась, но о том, что именно происходило, мы можем только строить гипотезы.
Первый промежуток: от Планка до GUT (~7 порядков)
На границе квантовой гравитации. Планковская эпоха сама по себе не поддаётся описанию в рамках существующих теорий: нужно полное объединение квантовой механики и гравитации. Семь порядков времени — это немного в логарифмическом масштабе, и потому здесь события, скорее всего, шли стремительно.
Именно сюда помещают:
возможный переход к Великому объединению (GUT),
возникновение инфляционного поля,
квантовые флуктуации, которые затем раздуются в космологические структуры.
Этот отрезок можно считать зоной «сгустка физики», где за минимальное время произошли изменения колоссального масштаба.
Второй промежуток: от разогрева до хиггсовского перехода (~20 порядков)
Куда более загадочен другой интервал – от 10^{-32} до 10^{-12} секунд. Его нижней границей является период разогрева Вселенной: после инфляции энергия инфлатонного поля высвобождается, рождая обычные частицы и формируя плазму, с которой и начинается термодинамическая история. Дальше – двадцать порядков времени «ожидания» до хиггсовского перехода. Здесь нет ярко выраженных фазовых переходов, известных нам из Стандартной модели: Вселенная просто остывает от энергий порядка 10^{15} ГэВ до сотен ГэВ, пока не наступает электрослабое нарушение симметрии.
Именно в этот период частицы ещё не имеют массы: калибровочные бозоны
безмассовые, кварки и лептоны не связаны с вакуумным ожиданием поля Хиггса. Вселенная – это океан радиации и безмассовых возбуждений. Эти двадцать порядков времени – крупнейшая «пустая полка» на диаграмме. И потому они кажутся идеальным местом для:
cпонтанного нарушения суперсимметрии,
Peccei–Quinn перехода и рождения аксионов,
динамики скрытых секторов,
появления топологических дефектов (струн, доменных стен).
Хиггсовский разрыв: масса и неклассическая геометрия
Момент хиггсовского перехода можно рассматривать не только как появление массы, но и как переключение самой геометрии пространства-времени.
До электрослабого нарушения симметрии поле Хиггса имеет нулевое вакуумное среднее, и метрика пространства может восприниматься как «массово-прозрачная»: частицы движутся по траекториям, не имеющим характерного масштаба инерции. В этом смысле пространство-время «бесплотно».
С возникновением массы вводится новая шкала – отношение массы к энергии, которое закрепляет «геометрию инерции». Здесь возможны интерпретации в терминах неклассической геометрии:
переход от чисто конформной структуры (масштабная инвариантность) к метрической геометрии с фиксированными масштабами,
трактовка хиггсовского поля как части внутренней геометрии в некоммутативной геометрии А. Конна,
возможные топологические перестройки – формирование доменных стен или космических струн,
алгебраико-геометрическая интерпретация: вакуумное ожидание как выбор новой точки в пространстве модулей.
Таким образом, хиггсовский разрыв можно рассматривать как геометрический фазовый переход.
Масса как включение геометрии
Две паузы в истории Вселенной — короткая перед GUT и растянутая перед хиггсовским переходом — выделяются не только временным масштабом, но и смыслом. Первая — это зона рождения законов и симметрий. Вторая — ожидание момента, когда мир впервые «станет вещественным».
Хиггсовский разрыв можно понимать как событие, в котором масса включила геометрию. До этого Вселенная представляла собой океан безмассовых возбуждений, где не существовало привилегированных масштабов и всё было подчинено конформной симметрии. С появлением вакуумного ожидания поля Хиггса возникает измерительная шкала, и пространство-время приобретает классическую плотность и топологию.
Такое чтение делает хиггсовский переход особым: это не просто физическое событие, но и момент перехода от «чистой математики» к «материи», от безмассовой симметрии к телесной геометрии.
Заключение
История ранней Вселенной — это не только череда ярких фазовых переходов, но и долгие паузы между ними. Именно в этих «белых полосах» может скрываться новая физика — от аксионов и суперсимметрии до неклассической геометрии. Хиггсовский разрыв показывает, что масса не просто появилась, а включила саму ткань геометрии. И, возможно, именно тишина этих пауз хранит самые важные ответы о природе мироздания.
Комментарии (0)
Leo_m61
21.09.2025 12:23Смею предположить, что и "Большого Взрыва" в обычном его понимании не было... Странно, правда? Поясню - если предположить, что на этапе, указанном Вами как высвобождение "инфлатонного поля" произошло нечто другое, а именно: само пространство-время так сказать "вскипело", породив множество условных "частиц", имеющих некую собственную пространственно-временную топологию, причем некоторые из них в последующем оказались стабильными, практически "бессмертными", а остальные распались. Кроме того, сам пространственно-временно континуум (ПВК) оказался скажем так составной конструкцией, т.е. кроме "нашего" привычного ПВК одновременно с ним образовался и т.н. "комплементарный" и "вложенный" в наш ПВК, который имеет иные характеристики, дополнительные к "нашему", в частности, можно предположить что время в нем идет в обратную сторону. Таким образом, все условные "частицы" оказались как бы на границе этих двух миров, непосредственно взаимодействуя с обеими. Причем на текущий момент в комплементарном ПВК условных "частиц" и соответственно энергии значительно больше, чем в "нашем". И со временем это неравенство будет расти, "растягивая" нашу видимую Вселенную и заставляя галактики казаться более массивными, чем они есть (привет "темной материи" и "темной энергии"). Но рано или поздно, при достижении некоего порога произойдет своего рода "инверсия" состояний обоих ПВК, что ныне мы называем Большим Взрывом. :) А собственно инфляции (в смысле расширения) ПВК практически и не было... Ну как-то так.
kapas19 Автор
21.09.2025 12:23Интересно. Но чтобы довести вашу идею до уровня физической модели, нужно ответить на следующие вопросы: что значит «два пространственно-временных континуума», как работает «обратное время» и каким образом граница даёт эффект тёмной материи/энергии. А проверить можно только через наблюдаемые следствия — и это уже не просто образ, а вызов, проверить который гораздо труднее, чем может показаться.
Leo_m61
21.09.2025 12:23Ответ на первый вопрос стоит сразу за самим определением - что представляет собой, собственно, этот самый пространственно-временной континуум. Ну так если он есть, то почему их не может быть целых два? Есть какие-нибудь физические запреты? Вроде таких не наблюдаю... Опять же, есть популярная на сегодня космологическая теория о множественных Вселенных, так их там просто немеряно, причем с разными начальными условиями их возникновения и существования. Ведь прокатило же, народ верит в это! :) Опять же, следуя принципу "Бритвы Оккама", мы считаем барионное вещество во Вселенной и все виды взаимодействий (ядерных, слабых, электромагнитных и проч.) как отдельную сущность, появившуюся в момент БВ. А почему? Может это само пространство - время, образующее наш наблюдаемый мир просто свернулось в хитрую топологию особым образом, вобрав в себя часть энергии при рождении? И почему в реальном мире все сущности, да те же условно элементарные частицы имеют "зеркального" двойника, как-то: электрон - позитрон, протон - антипротон и т.д., а пространство-время в нашей физике лишено этой "привилегии". Непорядок! Кстати, Вас не напрягает, что физики экспериментально не установили факт распада протона на пион {0} и позитрон? Вроде должен с ну ооочень небольшой вероятностью, порядка 3,1 х 10{-32}, но при имеющихся нейтринных лабораториях (там тоже можно это событие фиксировать!) нейтрино наблюдаются, а распад протона - нет. Так может дело в том, что для протона, который находится на "границе" двух ПВК, погружаясь соответственно в "комплементарную" часть с обратных ходом времени, и "выныривая" в нашу - он просто "сбрасывает" счетчик времени своей жизни... :) Ну как-то так...
kapas19 Автор
21.09.2025 12:23Кстати, Вас не напрягает, что физики экспериментально не установили факт распада протона на пион {0} и позитрон?
Не напрягает, А почему именно на пион {0} и позитрон? Меня больше волнуют др. вопросы.
Leo_m61
21.09.2025 12:23Ну, теоретически существуют и другие каналы распада протона, но тоже с появлением позитрона в соответствии с законом сохранения заряда, этот пример приведен в качестве наиболее вероятного.
Как уже известно, на квантовом уровне наблюдается интересный эффект - вакуум как-бы "кипит", появляются и исчезают виртуальные частицы, явно не просто так. Может это и есть видимая граница между двумя ПВК? А почему бы нет? :)
phenik
21.09.2025 12:23Хиггсовский разрыв можно понимать как событие, в котором масса включила геометрию. До этого Вселенная представляла собой океан безмассовых возбуждений, где не существовало привилегированных масштабов и всё было подчинено конформной симметрии. С появлением вакуумного ожидания поля Хиггса возникает измерительная шкала, и пространство-время приобретает классическую плотность и топологию.
Такое чтение делает хиггсовский переход особым: это не просто физическое событие, но и момент перехода от «чистой математики» к «материи», от безмассовой симметрии к телесной геометрии.
Чистая математика здесь только потому что модельные представления БВ переносятся на реальность. Другой информации пока нет. Времени там еще нет, как длительности, а графики, что там было, рисуем) Просто это провал в нашем понимании, как и любая другая сингулярность в мат. модели физических теорий связанная с их эмпирической недоопределенностью. Но полет воображения потрясает!
kapas19 Автор
21.09.2025 12:23Согласен. Провал в понимании и делает дискуссию о ранней Вселенной живой. Интересно наблюдать, как разные подходы - от инфляции до потенциально возможных реляционных сценариев - каждый по-своему пытается заполнить этот пробел.
Я придерживаюсь общепринятых представлений о стадиях ранней Вселенной, но главное, на что хотелось бы обратить внимание - это зияющий разрыв между окончанием инфляции и областью, описываемой Стандартной моделью. Именно в этот «провал» интересно заглянуть: там могут скрываться новые идеи и неожиданные механизмы.
Эти белые пятна открывают пространство для альтернативных подходов, позволяя обсуждать раннюю Вселенную не только в рамках привычных моделей, но и через призму принципиально новых сценариев. Возможно, мы уже близки к экспериментальной проверке этих гипотез на достижимых энергиях.
А что касается полета фантазий - ну как иначе заглянуть туда, где эксперимент пока молчит?
Pavel2017
21.09.2025 12:23Бритвой Оккама да по яйкам всей этой учёной братии. Зачем выдумывать всякие инфлатоны и тёмные энергии? Вселенная, как и любой физический объект в нашей реальности, стремится к состоянию с наименьшей энергией. Ну типа как мячик из мягкой резины сжать, а потом отпустить. Он будет расширяться. Тож самое и со Вселенной. Расширение - просто энтропия. А когда расширится до конца, тут то и наступит тепловая смерть.
zarfaz
21.09.2025 12:23Вот интересно, а возможен ли обратный Хиггсовый переход в каких то сверхэкстрмальных условиях, например в черных дырах или при достижении критической энергии? Сравнения инфлантонного поля с гравитационным в каких то интерпретациях наталкивает на мысль о связи, а где гравитация там и поле Хиггса
kapas19 Автор
21.09.2025 12:23Многие воспринимают хиггсовский переход как событие ранней Вселенной: было время безмассовых частиц, потом «бах» - и массы появились. Но на самом деле это не разовое явление. Поле Хиггса существует и сейчас, его вакуумное ожидание стабильно заполняет всё пространство. Каждый электрон, кварк или W/Z-бозон прямо сейчас и в каждое мгновение «черпает» массу из этого фона. Поэтому хиггсовский механизм - это не прошлое, а текущая реальность. Можно сказать, что хиггсовский переход совершается в каждой точке пространства-времени прямо сейчас. Мы просто живём внутри уже установившегося фона, для нас это стало нормой - как давление воздуха или ускорение свободного падения.
В экстремальных условиях, например при сверхвысоких энергиях или вблизи горизонтов чёрных дыр, возможно обратное явление - восстановление электрослабой симметрии. Тогда вакуумное среднее хиггсовского поля обнуляется, и частицы снова становятся безмассовыми. Но для «обычных» астрофизических чёрных дыр условия слишком «холодные»: температура Хокинга ничтожна, а даже в аккреционных дисках энергии не дотягивают до сотен ГэВ. Возможные кандидаты - очень маленькие (первичные) чёрные дыры или области вблизи сингулярности, где кривизна становится экстремальной.
Так что сама идея обратного перехода не фантастична: при достаточных энергиях поле Хиггса может «расплавиться», и мир снова станет безмассовым. Но проверить это напрямую пока невозможно - мы упираемся и в ограничения наблюдаемости, и в пределы существующих моделей. В серьезных публикациях такие сценарии тоже обсуждаются - от высокотемпературного восстановления симметрии в ранней Вселенной до влияния сильной кривизны и чёрных дыр на вакуум Хиггса.
progmanth
21.09.2025 12:23"Перенормируемая и свободная от фона квантовая гравитация " - упрощает ТБВ, делает ненужным инфляцию.
Я думаю что то в ней есть красивое.
kapas19 Автор
21.09.2025 12:23Да, было бы здорово. Но, как говорится, мечтать не вредно.
progmanth
21.09.2025 12:23как я понял из сопроводительных текстов и разъяснений в интернетах на данный момент это самое лучшее что есть и самое красивое. + заодно решает вопрос с черными дырами и сингулярностями.
там фишка вся в том что самому пространству приписывается "упругость" - типа при больших значениях кривизны пространства оно становится жестче - квантовые флуктуации становятся меньше пока совсем не прекращаются при определенных ( предельных ) значениях кривизны.
kapas19 Автор
21.09.2025 12:23Согласен, идея с «жёсткостью пространства» при экстремальной кривизне выглядит очень изящно. Она и инфляцию делает ненужной, и сингулярности укрощает. Жаль только, что пока это красивая математика, которую проверить напрямую мы не умеем.
И тут всплывает более широкий вопрос: если само пространство обладает «упругостью», то, возможно, и привычное разделение на фон и поля — лишь удобный язык. В реляционном подходе такие вещи описываются не как отдельные сущности, а как отношения и корреляции. Тогда упругость — это не свойство «ткани», а отражение того, как меняются связи при экстремальной кривизне.
Leo_m61
Возможно, так все и было... Или все же нет?
И вот тут самое интересное - а с какого-такого "перепугу" возникло это самое "инфлатонное поле" (которое рождает частицы и плазму)? И что это за зверь такой неведомый? Кто пояснит? :) Может все несколько проще и как-то по-иному случилось? :)
kapas19 Автор
Инфлатон — это не обнаруженная экспериментально частица и не элемент Стандартной модели физики элементарных частиц. Это гипотетическое скалярное поле, введённое для описания космологической инфляции — периода сверхбыстрого экспоненциального расширения ранней Вселенной. Инфляция элегантно объясняет наблюдаемую крупномасштабную однородность и изотропность космоса, а также отсутствие магнитных монополей.
Мы знаем, что инфляционный механизм отлично согласуется с данными наблюдений (анизотропия реликтового излучения, крупномасштабная структура), но остаётся фундаментальный вопрос: является ли инфлатон реальным физическим полем или это просто удобная математическая абстракция?
Проще — вряд ли, но альтернативы существуют:
K-essence (кинетическая инфляция) — ускоренное расширение обеспечивается нестандартной кинетической энергией скалярного поля без потенциала классического инфлатона
Циклическая космология (модели Стейнхардта–Турока) — наш Большой взрыв не уникален, а лишь звено в бесконечной цепи циклов сжатия и расширения Вселенной
Модифицированная гравитация — инфляция возникает из самой геометрии пространства-времени (модель Старобинского с R²-поправками), где инфлатон появляется лишь как математическое переписывание гравитационных уравнений
Эмерджентные сценарии — инфляция как коллективный статистический эффект: конденсат в многомерном пространстве, фазовые переходы в струнной теории, голографические модели
Каждый подход имеет свои преимущества и нерешённые проблемы. Будущие наблюдения гравитационных волн первичного происхождения могут дать ключ к разгадке.
По мере приближения к истокам реальности тропы становятся всё более запутанными. Простота принадлежит поверхности, тогда как в глубине мир предстает лабиринтом, где сложность не препятствие для понимания, а сама его основа.