коли Едвін Хаббл оголосив, що Всесвіт постійно розширюється, Ейнштейн був такий схвильований, що, за повідомленнями, він назвав включення Космологічної константи в загальну теорії відносності «найбільшою помилкою» в його житті. Помилка полягала в його припущенні, що Всесвіт був статичним, незмінним місцем.

Розширення нашого Всесвіту має на увазі, що її розходяться мешканці, віддаляються один від одного, але їх шлях можна простежити до однієї початкової точки. У ній і почалася Всесвіт, оскільки вона виникла від першого космологічного події, Великого Вибуху.

Якби Всесвіт був нескінченною і вічною, тоді будь-яка лінія світла потрапляла б на поверхню небосхилу, так що нічне небо було б таким же сяючим, як поверхня Сонця. У нас звичайно, не той випадок, ми знаємо, що зірки повинні сяяти до певного часу. Відкриття, що Всесвіт має початок, майже 14 мільярдів років тому, настільки глибока, що призвело Стівена Хокінга до твердження, що це «ймовірно саме чудове відкриття сучасної космології».

Однак не можна не дивуватися, що викликало цей вибух? І це ще один спосіб запитати, що було до нього?

Художнє уявлення Великого Вибуху

Однак це питання занадто розпливчастий. Фізики звужують його, досліджуючи тільки деякі його аспекти, такі як роздум про те, що з попереднього феномена привело б до того, що наш Всесвіт проявить властивості, які в даний час має. Однією з дивують особливостей є дивовижний порядок Всесвіту. Всесвіт з якоїсь загадкової причини проявляє дуже низьку ентропію або безлад, і оскільки ентропія зростає з часом, Всесвіт мала логічно почати з ще меншою ентропії. Теорія «пред-великого» вибуху повинна пояснювати, чому вона почалася саме так.

Все це однак тільки домисли, а не перевірені факти, але геніальність і строгість світу, що стоїть позаду них, проте, ілюструють мовчазна згода природи на обурливі і зовсім дивні можливості, якщо, звичайно, математика дозволяє їх існування.

великий відскік
Початок Всесвіту має на увазі, що вона повинна мати кінець. Космологи називають це Великим кризою (Big crunch), апокаліптичним подією, коли Всесвіт стає занадто переповненій і руйнується під своєю власною масою. У такому сценарії, в якийсь момент, гравітаційне стиснення торжествує над просторовим розширенням і тягне кожну масу в одну єдину точку, перетворюючись в жахливу чорну діру.

Єдина точка, яка живить цю чорну діру, відома як сингулярність. Це область нульового обсягу і нескінченної щільності і, отже, нескінченної гравітації. Кілька космологов вважають, що саме така катастрофа породила наш Всесвіт. Теорія Великого відскоку (Big Bounce) пророкує, що наш Всесвіт виникла через крах попередньої Всесвіту, коли вона впала в сингулярність, перш ніж «відскочити назад», щоб зробити наш Всесвіт.

Теорія під назвою Big Bounce пророкує, що наш Всесвіт з'явилася в результаті колапсу попередньої Всесвіту, коли вона впала в сингулярність, а потім "відскочила", щоб зробити нашу.
Зображення: Andrea Danti / Shutterstock

Сингулярність є сумнозвісним космологическими явищам. В даний час жодна галузь фізики не може пояснити її поведінку. Загальна відносність Ейнштейна не лише руйнується в такому нескінченно малому масштабі, а й фізика частинок в нескінченній щільності також виходить за рамки розуміння стандартної моделі квантової фізики.

Великий відскік особливо порушує загальну теорію відносності, оскільки, схоже, немає очевидної причини, по якій чорна діра раптово перетворилася б в білу діру. Деякі вважають, що наші міркування неповні, і має бути нове, не відкрите поле, яке перетворює скорочення в розширення.

Однак об'єднана теорія могла б допомогти. Фізика, яка дуже езотерічним, являє собою комбінацію класичної та квантової фізики, званої квантової космологією. Вона знайшла спосіб передбачити «відскік», не зустрічаючи сингулярності.

Квантові космологи припускають, що «Великий Криза» стискувався не в сингулярність, а в трохи більшу примітивну точку кінцевого об'єму і щільності, де квантові ефекти сили тяжіння досягли свого зеніту і стали настільки відразливими, що абсолютно нова Всесвіт буквально відскочила від точки під впливом цих сил .

Теорія була придумана в 1960-х роках і отримала значний розвиток у 80-х і початку 90-х років. Незважаючи на свою нездатність пояснити, як почалася Всесвіт з низькою ентропією, теорія може пояснити, як вона приймає однорідну структуру.

Прихильники теорії Великого відскоку пророкують, що народження нашого Всесвіту є частиною нескінченно повторюваного циклу Криз і Вибухів.

Мультивсесвіт
Космічне випромінювання мікрохвильового фону (CMBR), зареєстроване в 1960-х роках, було незаперечним доказом виникнення Великого вибуху. Це було залишкове тепло, перші промені світла, які виходять від цього вибуху, довжина хвилі якого тепер розтягнулася до мікрохвиль. Однак космологи були збиті з пантелику тим, наскільки однорідною була карта випромінювання. Изотропия підказує про те, чому Всесвіт так впорядкована.

Об'єкти досягають температурного рівноваги, розподіляючи тепло до найближчого об'єкта або його оточення до тих пір, поки знижена або підвищена температура одержувача не стануть рівними. Однак однорідність карти видається неможливою, тому що досягнення рівноваги між об'єктами при астрономічних відстанях обмежена швидкістю світла - воно не може бути досягнуто миттєво.

Алан Гут запропонував, щоб рівновагу швидко досягалося через кілька миттєвостей після Великого вибуху, коли атомні об'єкти знаходилися в безпосередній близькості. За його словами, рівноваги швидко вдалося домогтися експоненціального розширення Всесвіту. Воно роздувався менш ніж через секунду, припускаючи структуру, яку ми тепер бачимо. Він назвав це явище інфляцією.

Інфляція не просто прекрасно пояснює, як міг відбутися Великий вибух, але вона також може пояснити, що могло б викликати його. Згідно інфляції, порожній простір безперервно відчуває крихітні випадкові квантові флуктуації, де можуть виникати заряджені пари частинок і античастинок, якщо вони існують в нескінченно малому часу до моменту анігіляції самих себе. Інфляція відокремлює ці об'єкти до того, як вони знищуються.

Це карта мікрохвильового фону, яка представляє собою доказ виникнення Великого Вибуху. Досить легко спостерігати однорідність карти, що має на увазі ізотропію початкової Всесвіту.
Зображення: AirBa ~ commonswiki / Wikimedia Commons

Інфляція натякає на формування сітки всесвітів або мультивселенной, яка імітує зчеплені мильні бульбашки, де наш Всесвіт одна серед них, ізольована від наших сусідів, які вислизають від будь-якого їх виявлення.

Мультивсесвіт передбачає, що інфляція створює нескінченні всесвіти, кожна з яких ілюструє різні властивості, всі з яких можна простежити до простої випадковості. Чому ж тоді закони природи настільки щедро звернені в нашу користь? Трохи випадковості і константи придбали б іншу цінність, скасувавши наше існування!

До сих пір наукове співтовариство згідно відносно того, що Великий вибух вибухнув з сингулярності, точки, де всі закони фізики не працюють, роблячи лише грубі опису можливостей за її межами. Прямо зараз, без «теорії всього», теорії, яка, може об'єднати класичну фізику і фізику частинок, наука не може передбачити, як почалася наша Всесвіт і що було до неї.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.