Теории большого взрыва позволяет вернуться к идее, согласно которой большой взрыв был началом созданием вселенной.
Теория большого взрыва была усовершенствована с момента открытия космического микроволнового фона в 1965 году. Например, в 1968 году математики Стивен Хокинг и Джордж Эллис продемонстрировали, существование космического микроволнового фона, что доказывает, что Вселенная исходит из "сингулярности". Этот термин, который часто неправильно понимают, а именно то, что начальное состояние вселенной - вся ее материя сосредоточена в бесконечно малой точке. Но в действительности понятие сингулярности имеет четко определенный смысл в лексиконе общей теории относительности. Он обозначает точку в пространстве-времени, где общая теория относительности больше не работает, потому что эта теория предсказывает, что некоторые переменные, такие как плотность, становятся бесконечными. Вот почему черные дыры также описываются астрофизиками как сингулярности.
У нас еще нет теории, способной описать, что происходит с материей при таких масштабах плотности. Действительно, нам нужна теория, которая сочетает в себе как общую теорию относительности (которая описывает, что происходит с телами, достаточно массивными для генерации гравитационного поля), так и квантовую физику (которая описывает, что происходит с телами в масштабах). Но сегодня нет теории, которая бы сочетала в себе теорию общей теории относительности и квантовую физику, потому что эти две теории несовместимы. Мы не можем говорить о том, что вселенная образовалась из ничего. Неправильно говорить что Вселенной 13,5 миллиардов лет.Правильно говорить: прошло 13,5 миллиардов лет с самого древнего состояния вселенной, которое мы можем знать. Теория большого взрыва не имеет ничего общего с религиозными концепциями сотворения мира.
Современная космология и ее философские интересы
С тех пор как в 1960-х годах появилась теория Большого взрыва, во многом изменилось наше представление о вселенной, особенно благодаря использованию космических телескопов, таких как COBE (в 1989 году) или Planck (в 2009 году), что позволило нам получить гораздо более точные наблюдения космического микроволнового фона и, следовательно, состояние Вселенной.
Теория инфляции - неопровержимая теория
Наблюдения за космическим микроволновым фоном выявили удивительное явление: когда Вселенная была еще очень плотной и очень горячей, она также была очень однородной (температура была почти одинаковой везде). Мы наблюдаем, что вселенная в целом имеет кривизну почти нулевую, то есть она очень похожа на трехмерное евклидово геометрическое пространство. В 1981 году физик по имени Алан Гут выдвинул гипотезу, объясняющую эту однородность и нулевую кривизну вселенной: теорию инфляции. Согласно этой теории, Вселенная испытала экспоненциальную фазу расширения, то есть её размер чрезвычайно увеличился за несколько долей секунды.
Инфляция - это быстрое и экспоненциальное расширение вселенной. Если мы представим вселенную как сферу, из которой мы можем наблюдать только небольшую часть поверхности, мы увидим, что это расширение создает впечатление, что эта поверхность почти плоская.
Однако это всего лишь теория, которую невозможно ни доказать ни опровергнуть.Однако идея Поппера в том, что только опровержимые теории заслуживают изучения учеными, не совсем верна. Действительно, даже если теория инфляции является неопровержимой теорией, она очень плодотворна, то есть позволяет объяснить явления, которые не может объяснить никакая другая современная теория. Наиболее ярким примером феномена, который может объяснить только теория инфляции, является существование галактик и скоплений галактик. Теория инфляции предполагает, что пространство вселенной было чрезвычайно растянуто за доли секунды. Из теории квантовая физики, которая исследует поведение частиц в микроскопических масштабах, следует, что на атомном уровне существуют возмущения, называемые «квантовыми флуктуациями вакуума». Эти колебания происходят постоянно, но обычно они остаются в масштабе, слишком маленьком, чтобы иметь наблюдаемые последствия. Но во время инфляционной фазы вселенной эти колебания могли быть достаточно растянуты расширением вселенной, чтобы иметь наблюдаемые эффекты: они создавали нарушения во вселенной, что 'можно наблюдать на космическом микроволновом фоне. После этого, эти нарушения создали области вселенной, где материя была собрана (это галактики) и другие, где материя отсутствовала (это межгалактические области). Мы можем увидеть инфляцию как то, что превратило мелкую рябь в огромные волны: в дупле этих волн материя собралась (под воздействием гравитации) и образовала галактики. На вершине этих волн материя рассеялась и не оставила ничего, кроме пустоты.
Таким образом, теория инфляции позволила лучше понять, в 1990-2000 годах, формирование галактик, которые наблюдаются в настоящее время. История этой теории показывает, что ученые не обязательно исключают теорию своих исследований, потому что она неопровержима. Они ищут прежде всего теории, которые могут предоставить формальную и математическую основу для объяснения и предсказания явлений до сих пор непонятые.
Теория мультивселенной
Еще одна особенность космологии как науки состоит в том, что, мы находимся во вселенной, то есть наблюдатели являются частью системы, которую сами наблюдают. Поэтому наша вселенная приспособлена к нашему существованию: есть звезды, которые обеспечивают свет и энергию, планеты с атмосферой, в которой могут развиваться живые существа, сложные молекулы, которые могут объединяться в ткани органики и т. д. Это называется антропным принципом: наша вселенная обладает характеристиками, которые позволяют появлению живых существ, способных ее наблюдать.
Этот принцип может показаться только банальностью, признанием факта. Спор о статусе антропного принципа снова иллюстрирует специфику космологии: поскольку у нас есть только одна к вселенная, трудно понять, действительно ли это удивительно или нет, что согласно характеристикам нашей вселенной разумная жизнь могла появиться только там. Но некоторые ученые находят этот факт очень удивительным. Действительно, если мы посмотрим на некоторые физические константы нашей вселенной, они, кажется, были зафиксированы именно для того, чтобы позволить появление живых существ в нашей вселенной.
Некоторые космологи, такие как Джон Барроу в 1980-х или Трин Сюань Туан в 2000-х, считают, что антропный принцип является, таким образом, доказательством того, что физические константы нашей вселенной были зафиксированы (разумным существом или неизвестной физической силой) с целью создания живых существ, способных наблюдать за вселенной. Это называется сильным антропным принципом, поскольку предполагается, что вселенная руководствуется намерением или целью, которая является явлением наблюдателей. Можно представить, как эта концепция может быть понята и восстановлена религиозными, мистическими или метафизическими дискурсами.
Чтобы избежать этого вывода, другие космологи (в том числе Брэндон Картер в 1974 году, Орельен Барро, Ли Смолин или Леонард Сусскинд в 2000-х годах) разработали другую концепцию антропного принципа, названную «слабым антропным принципом». Для них все, что утверждает антропный принцип, состоит в том, что мы существуем в области вселенной, которая приспособлена к разумной жизни, не делая вывод, что все области вселенной подобны этому.
Слабый антропный принцип логически приводит к формулировке другой гипотезы, которая называется теорией мультиверса. Согласно этой теории, не существует вселенной, в которой одни и те же физические законы будут следовать от одного конца простиранства к другому, но существует несколько вселенных (возможно, бесконечность), каждая из которых имеет законы и разные физические константы. Из всех этих вселенных одни будут приспособлены к жизни, а другие нет. Мы окажемся только в одной из этих вселенных, которая хорошо приспособлена к появлению таких разумных существ, как мы. Вот почему у нас создается впечатление, что мы находимся во вселенной, особенно хорошо приспособленной к разумной жизни.
Проблема состоит в том, что теория мультивселенной не представляется опровержимой, поскольку никакое наблюдение, сделанное в нашей вселенной, не может опровергнуть тот факт, что эта вселенная является частью из большего числа вселенных. Мы можем сделать предсказания из теории мультивселенной, которую мы называем антропными предсказаниями, но эти теории не являются единодушными.
Мы видели, что теория инфляции, хотя и не представляется опровержимой, зарекомендовала себя как серьезная теория, потому что она чрезвычайно плодотворна для понимания появления галактических структур.
Есть надежда, что когда-нибудь теория мультивселенной станет плодотворной, но в настоящее время это не так. Она не объясняет и не предсказывает какого-либо другого явления, кроме того, которое было сконструировано, то есть, чтобы ответить на проблему, поднятую антропным принципом.
Вот почему эта теория по-прежнему рассматривается большинством космологов как философское предположение, а не научное предположение. Только будущие достижения в космологии могут определить, окупятся ли эти предположения.