Евгений Опанасенко
редактор раздела Техно Вселенная родилась 13,79 миллиардов лет назад в результате Большого взрыва, который образовался из крошечного шарика материи, называемой сингулярностью. Именно после него сформировались атомы, молекулы, межзвездный газ, а затем звезды, галактики и мы с вами. Именно такой официальной версии придерживается наука на протяжении последних десятилетий.
Несмотря на глубокие исследования космоса, ученые крайне мало рассказывают нам о том, что было до Большого взрыва. Проблема в том, что при помощи научных приборов можно "увидеть" раннюю Вселенную исключительно в виде реликтового излучения, на основе которого можно сделать определенные теоретическое модели о ее формировании.
В этой модели описывается, что давным-давно Вселенная была намного меньше, намного горячее и намного плотнее, чем сегодня. По крайней мере в первые несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва. Однако все известные нам элементарные частицы были образованы в первые минуты после рождения.
Смотрите также в сюжете о том, что готовит нам космос и надо ли к этому подготовиться:
До взрыва наша Вселенная обладала размером с яблоко. Этот небольшой шарик обладал невообразимой потенциальной энергией и имел температуру более квадриллиона градусов (1000000000000000 – примерно вот такое число).
Проблема сингулярности
Астрономы проделывали все, начиная от наблюдений за остатками электромагнитного излучения из молодой Вселенной и заканчивая измерением обилия самых легких элементов, и обнаружили, что наблюдения согласовываются с предсказанием теории Большого взрыва. И казалось бы, "ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и всего такого" найден. Увы, в этой теории отсутствует большой и важный кусок головоломки – самые ранние моменты жизни Вселенной.
Проблема в том, что с математической точки зрения описание ранней Вселенной очень хрупкое и ломается на множестве переменных – его нужно дорабатывать. Ему мешает теория о сингулярности – точки бесконечной плотности в момент Большого взрыва. Если принять это за чистую монету, то получается, что в какой-то момент Вселенная была втиснута в бесконечно крошечную и бесконечно плотную точку. Это очевидно абсурдно, и на самом деле это говорит нам о том, что нам нужна новая физика для решения этой проблемы — нынешний инструментарий просто недостаточно хорош.
И тут на помощь науке пришла теория струн: модель физики, которая работает с микроскопическими квантовыми струнами, которые намного порядков меньше известных нам частиц. Гипотетически она способна объяснить самые ранние моменты существования Вселенной. Одним из самых ранних понятий теории струн является "экпиротическая" Вселенная, которая происходит от греческого слова, означающего "пожар" или "огонь". В этом сценарии то, что мы знаем как Большой взрыв, было вызвано чем-то другим, происходившим до него — иными словами, Большой взрыв был не началом, а частью более крупного процесса.
Расширение экпиротической концепции привело к появлению теории, опять же мотивированной теорией струн, называемой циклической космологией. Конечно, технически идея о том, что Вселенная постоянно повторяется, существует уже тысячи лет и предшествует физике, но теория струн дала этой идее твердое математическое обоснование. Циклическая Вселенная постоянно переживает состояния больших взрывов и больших "схлопываний", переходя от одного к другому теоретически на протяжении вечности.
До начала времени
Главным препятствием является согласование циклической модели с нашими наблюдениями космического микроволнового фона — ископаемого света, оставшегося с тех времен, когда Вселенной было всего 380 тысяч лет. Проблема в том, что до этого момента во Вселенной был лишь горячий однородный суп из частиц, заглянуть в который мы не можем — а значит, наша информация о более ранних временах остается чисто теоретической. Поэтому кажется, что циклическая Вселенная является лишь очередной красивой теорией, которую мы никак не можем подтвердить.
Но экпиротический факел продолжал гореть на протяжении многих лет, и статья, опубликованная зимой 2020 года в базе данных ресурса arXiv, поправила некоторые шероховатости в математике и использовала некоторые ранее упущенные возможности. Физики Роберт Бранденбергер и Зивей Ван из Университета Макгилла в Канаде, вместо того чтобы смотреть на раннюю Вселенную, решили зайти с другой стороны и математически просчитать момент "отскока", когда наша Вселенная сжимается до невероятно маленькой точки и возвращается в состояние Большого взрыва.
И здесь они не встретили никаких противоречий — иными словами, циклическая Вселенная действительно может существовать, и сложная плохо понятая физика этой критической эпохи может позволить радикально пересмотреть взгляд на наше время и место в космосе.
Из всего вышесказанного ученые сделали вывод, что до Большого взрыва существовала такая же Вселенная, как наша, но она "умерла" – все пространство-время, в котором не осталось ничего в результате максимальной энтропии, нарастающей на протяжении 100 центиллионов лет, начало сжиматься в сингулярность. После сжатия сингулярность разогрелась до критической температуры и родилась наша Вселенная. Но она закончит свою жизнь так же, как и предыдущая – в результате Большого сжатия. Теория гласит, что так происходило и будет происходить бесконечное число раз.
Напомним, что ранее космический аппарат "Вояджер-2" изучил межзвездное пространство: увиденное ошеломляет. Также недавние исследования странной черной дыры подтвердили идеи Альберта Эйнштейна.
Главные темы