Вселенная, согласно общепринятой теории Большого Взрыва, начала своё существование 13,8 миллиардов лет назад из состояния сингулярности (бесконечно малого размера с бесконечно высокой плотностью и температурой), которая вдруг стала чрезвычайно быстро увеличиваться. Несмотря на то, что есть предостаточное количество доказательств в пользу этой теории, она всё равно не отвечает на все вопросы о зарождении нашей Вселенной.
Так как исходную теорию нельзя назвать совершенной, она из года в год дополняется новыми идеями для объяснения кажущейся простоты крупномасштабной структуры Вселенной.
Сейчас две главных теории в физике — квантовая механика и общая теория относительности Эйнштейна, правда, попытки их объединения всегда приводили к противоречиям.
Что если никакого Большого взрыва и не было?
В 2016 году исследователи доктор Штеффен Гилен из Имперского колледжа Лондона и доктор Нил Турок из Института Теоретической Физики в Канаде искали способ вернуться к более простой системе. Одно решение, которое они нашли, состояло в том, что Большой взрыв на самом деле мог бы быть Большим отскоком.
Согласно их исследованию, опубликованному в Physical Review Letters, законы квантовой механики исключают образование Вселенной из сингулярности. А причина этому конформная (круговая) симметрия.
Теория Большого отскока вытекает из циклической модели Вселенной, которая предполагает, что сжатие и расширение сменяли друг друга бесконечное количество раз. То есть, вероятно, наша Вселенная – это результат сжатия другой Вселенной, которая приблизилась к состоянию сингулярности максимально близко, а потом «отскочила» с помощью силы, напоминающей силу упругости.
Эта гипотеза исключает необходимость искать причину рождения времени, так как сингулярной точки просто никогда не существовало.
Эта теория не новая, она была предложена ещё около ста лет назад, но противоречила астрономическим наблюдениям, согласно которым Вселенная будет расширяться вечно. И только сейчас астрофизики смогли описать возможный механизм чередующихся сжатий и расширений.
Дело в том, что эта модель напоминает квантовомеханическое туннелирование — эффект, который невозможно описать классическими законами физики.
«Квантовая механика приходит на помощь, когда теория заходит в тупик», пишет Гилен в статье. «Она объясняет, почему отрицательно заряженные электроны не обрушиваются на положительно заряженное ядро, поэтому, возможно, она могла бы также обосновать столь буйные начало и конец Вселенной, как Большой взрыв и Большой отскок».
«Неожиданно в нашей интерпретации то, что мы могли бы описать самые ранние и горячие моменты Большого отскока квантовомеханически, но только при весьма минимальных и осторожных предположениях относительно материи, из которой преимущественно состояла Вселенная в начале цикла», утверждает доктор Турок.
Однако и тут не всё так просто. На самом деле Большой отскок не согласуется с теорией относительности, но он бы мог быть вполне допустим в более общей «теории всего», которая в отличии от других теорий берёт во внимание силу тяжести и квантовую механику.
«Способность нашей модели обойти некоторые проблемы Большого взрыва открывает дорогу к новым объяснениям того, как сформировалась Вселенная», добавил доктор Гилен.
Хорошая физическая гипотеза может объяснить не только то, что было, она обязана также предсказывать то, что будет происходить в будущем. Именно поэтому ученые выясняют, способна ли теория Большого отскока объяснить ещё и образование галактик и скоплений галактик.
Также учёным необходимо усовершенствовать модель механизма сжатия Вселенной и перераспределения материи в момент приближения к сингулярности. Ведь насколько нам известно из существующих астрофизических наблюдений, Вселенная будет продолжать расширяться вечно. Пока что гипотеза далека от идеала и требует многих уточнений, поэтому главной на этом поприще все еще остаётся модель Большого взрыва.