Достаточно трудно представить себе время, примерно 13,7 миллиарда лет назад, когда вся Вселенная существовала как сингулярность . Согласно теории Большого Взрыва, одному из главных претендентов на объяснение того, как возникла вселенная, вся материя в космосе - все пространство существовало в форме меньше, чем субатомная частица.
Как только вы подумаете об этом, возникает еще более сложный вопрос: что существовало непосредственно перед Большим взрывом?
Сам вопрос предшествует современной космологии по крайней мере уже 1600 лет. Аврелий Августин боролся задавался вопросом о том, что существовало до того, как Бог создал Вселенную. Его вывод заключался в том, что библейская фраза "в начале" подразумевала, что Бог ничего не делал ранее. Более того, Августин утверждал, что мир не был создан Богом в определенное время, но что время и Вселенная были созданы одновременно.
В начале 20-го века Альберт Эйнштейн пришел к очень похожим выводам со своей общей теорией относительности. Рассмотрев влияние массы на время. Массивная масса планеты искривляет время - заставляя время бежать немного медленнее для человека на поверхности Земли, чем для спутника на орбите. Разница слишком мала, чтобы заметить, но для человека, стоящего рядом с большим валуном, время течет даже медленнее, чем для человека, стоящего в одиночестве в поле.
Основываясь на работе Эйнштейна, бельгийский космолог Жорж Леметр опубликовал в 1927 году статью, в которой предположил, что Вселенная началась как сингулярность и что Большой взрыв привел к ее расширению.
Следуя этой логике, название этой статьи является фундаментально ошибочным, и время возникло только тогда, когда эта изначальная сингулярность расширилась до своего текущего размера и формы.
Дело закрыто? Отнюдь нет. Это одно космологическое затруднение, которое не имеет ответа на данный момент. В течение десятилетий, последовавших за смертью Эйнштейна, появление квантовой физики и множества новых теорий воскресило вопросы о Вселенной до Большого взрыва. Вот мысль: что, если наша Вселенная-всего лишь порождение другой, более древней Вселенной? Некоторые астрофизики предполагают, что эта история написана в реликтовом излучении, оставшемся от Большого взрыва (космический микроволновый фон).
Астрономы впервые наблюдали космический микроволновый фон в 1965 году, и это быстро создало проблемы для Теории Большого Взрыва-проблемы, которые были впоследствии равнчаны (на некоторое время) в 1981 году с появлением теории инфляции. Эта теория влечет за собой чрезвычайно быстрое расширение Вселенной в первые несколько мгновений ее существования. Это также объясняет колебания температуры и плотности в микроволновом фоне, но предполагает, что эти колебания должны быть однородными.
Это не так. Последние картографические исследования фактически показывают, что Вселенная является однобокой, с большим количеством флуктуаций в одних областях, чем в других. Некоторые космологи рассматривают это наблюдение как подтверждающее свидетельство того, что наша Вселенная "отделилась" от родительской Вселенной, по словам исследователя Калифорнийского технологического института Адриенна Эриксека.
В теории хаотической инфляции эта концепция идет еще глубже: бесконечное развитие инфляционных пузырей, каждый из которых становится Вселенной, и каждый из них рождает еще больше инфляционных пузырей в неизмеримой мультивселенной.
Другие модели вращаются вокруг формирования сингулярности до Большого Взрыва. Если вы думаете о черных дырах как о компакторах космического мусора, они являются главными кандидатами на это изначальное сжатие, поэтому наша расширяющаяся Вселенная может теоретически быть белой дырой, выходящей из черной дыры в другой вселенной.
Белая дыра это гипотетическое тело, которое действует противоположным черной дыре образом, испуская энергию и материю, а не поглощая ее. Думайте о нем как о космическом выхлопном клапане. Некоторые ученые предполагают, что наша Вселенная, возможно, родилась внутри черной дыры, и каждая черная дыра в нашей собственной Вселенной может также содержать отдельные вселенные.
Но некоторые ученые считают, что Вселенная началась не с Большого Взрыва, а с Большого скачка.
Большой Скачек
Давным-давно средневековые религиозные философы в Индии учили, что Вселенная проходит через бесконечный цикл созидания и разрушения, в котором она эволюционирует от недифференцированной массы к сложной реальности, которую мы видим вокруг нас, прежде чем уничтожить себя и начать заново.
Некоторые современные ученые пришли к идее с поразительными параллелями. Они считают , что вместо Большого Взрыва Вселенная расширяется и сжимается в цикле, отскакивая назад каждый раз, когда она сжимается до определенного размера. В теории Большого скачка каждый цикл начинается с небольшой гладкой Вселенной, которая не будет такой крошечной, как сингулярность. Он будет постепенно расширяться, становиться более неуклюжим и искривленным с течением времени. В конце концов, он достигнет точки, где он начнет разрушаться и постепенно сглаживать себя, поскольку он уменьшился до размера начальной точки. Затем цикл начнется заново.
Для того чтобы идея Большого скачка сработала, она должна найти способ обойти теоремы о сингулярности , разработанные британскими физиками Роджером Пенроузом и Стивеном Хокингом, которые предполагают, что сжимающаяся Вселенная будет сжиматься до сингулярности так, как массивная умирающая звезда в конечном итоге конденсируется в черную дыру. Чтобы сделать это, модель отскока зависит от идеи темной энергии, противодействующей гравитации и обращающей коллапс, так что Вселенная и пространство-время будут разделяться снова и снова. Эти циклы сжатия и расширения будут повторяться примерно раз в триллион лет.
Большой скачок сделал бы отступление от взгляда западной цивилизации на реальность со времен Святого Августина, потому что он признал бы, что время на самом деле существовало до Вселенной, как мы ее знаем.
Но будь то Большой взрыв или большой скачок, вопрос о том, что существовало до нашей нынешней Вселенной, остается открытым. Возможно, ничего. Возможно, другая вселенная или другая версия нашей собственной. Возможно, море вселенных, каждая из которых имеет свой набор законов, диктующих ее физическую реальность.