Кратко сопоставлю три альтернативы с космологией «Большого взрыва» и перечислю решающие наблюдения.
Модель: стандартный Большой взрыв с инфляцией
- Ключевые предсказания:
- горячая ранняя стадия, чёрно‑тел поле реликтового излучения: $T\approx 2.725\mathrm{K}$;
- синтез лёгких элементов (BBN): массовая доля He‑4 $Y_p\sim 0.25$, соотношение D/H и т.п.;
- расширение Вселенной: закон Хаббла $v=H_{0}d$;
- при инфляции — почти масштабно‑инвариантный спектр адiabатических флуктуаций: спектральный индекс $n_s\lesssim 1$ (планковские данные: $n_s\approx 0.965$);
- акустические пики в спектре CMB (фазированное колебание плазмы);
- возможны примордиальные тензоры с параметром $r$ (инфляция обычно даёт ненулевое $r$ в зависимости от модели).
- Отличительные наблюдения: CMB (чёрно‑тело + акустические пики), BBN‑абундансы, BAO, согласованная история формирования галактик.
Модель: стационарная вселенная (steady‑state)
- Ключевые предсказания:
- плотность среда постоянна во времени благодаря постоянному созданию вещества (нет эволюции крупномасштабных свойств);
- отсутствует необходимость в горячем раннем состоянии → не ожидается однородное чёрно‑телое реликтовое излучение с параметрами стандартного BBR;
- нет предсказаний согласующихся с BBN (не даёт естественно наблюдаемых D/H, He‑4).
- Почему отвергнута: обнаружение чёрно‑телого спектра CMB (COBE/FIRAS), акустических пиков (WMAP/Planck), эволюция числа радиосирс/галактик и тест Толмена по поверхностной яркости — все против стационарной модели.
Модель: циклические / экпиротические (ekpyrotic/cyclic)
- Ключевые черты:
- космологический «отскок» или повторяющиеся циклы вместо единственного сингулярного начала;
- возможна механика образования возмущений без стандартной инфляции (энторпийный/конверсионный механизм);
- как правило предсказывают очень малое примордиальное тензорное возмущение на масштабах CMB (очень малое $r$) и специфическую форму неличных (non‑Gaussian) сигналов в зависимости от реализации;
- должны всё равно воспроизвести горячую фазу, BBN и CMB, иначе несовместимы с наблюдениями.
- Отличительные наблюдения: отсутствие наблюдаемого уровня примордиальных B‑мод (малое $r$), формы ненулеваяого $f_{NL}$ (определённый тип нестандартной негауссовости), отсутствие/наличие следов предыдущих циклов (специфические анизотропии/артефакты в CMB, например предложенные «кольца» в CCC), спектр тензоров (эктротик даёт сильно «синий» или подавленный тензорный спектр).
Решающие наблюдения и какие модели они дискриминируют
- CMB как чёрно‑тело (COBE/FIRAS) и его точная температура $T=2.725\mathrm{K}$: против стационарной модели.
- Аккустические пики в CMB и их фазы (WMAP, Planck): поддерживают раннюю горячую плазму с адiabатическими флуктуациями — сильная поддержка стандартного БВ+инфляции; любая альтернатива должна воспроизвести их.
- BBN‑абундансы (He‑4, D/H): требование горячей плотной ранней фазы — против классического steady‑state; ограничивают параметры альтернатив.
- Эволюция объектов (галактик, радиоисточников), тест Толмена: стационарная модель не проходит.
- Поиск примордиальных гравитационных волн (B‑моды): обнаружение значительного $r$ (например $r\gtrsim 10^{-2}$) будет сильной поддержкой инфляции; строго малое $r$ и/или специфическая спектральная наклонённость тензоров поддерживает экпиротические/цикл. модели.
- Измерения негауссовости $f_{NL}$, типов (local/equilateral): стандартная простая инфляция предсказывает очень малое $f_{NL}$; обнаружение значимой специфической негауссовости может поддержать определённые альтернативы.
- Поиск следов предыдущих циклов (специальные паттерны в CMB): пока нет убедительных подтверждений — альтернатива остаётся под давлением данных, но не полностью исключена.
Вывод (кратко)
- Наблюдения CMB (чёрно‑тело + акустические пики), BBN и космическая эволюция практически исключили классическую стационарную вселенную.
- Современные данные сильно поддерживают горячую модель Большого взрыва; инфляционные реализации дополнительно хорошо согласуются с наблюляемым спектром флуктуаций. Циклические/экпиротические модели не полностью исключены, но они жёстко ограничены: им нужно воспроизвести CMB, BBN и малое $r$ либо предсказать легко тестируемые сигнатуры (специфическая негауссовость, следы прошлых циклов).