Вот тут можно попридумывать. Мы точно нескоро будем знать, как это было на самом деле, а может и никогда не сможем из-за кого-нибудь парадокса, который запретит в нашей реальности понимать момент зарождения. Существует несколько официальных версий, но они точно только могут сказать, что был взрыв и расширение. Но для начала немного расскажу, что думают философы и учёные об этом.
Наше прогресс в отношении изучения физических законов позволил нам перемотать ленту Вселенной, проследив ее эволюцию с точностью до доли секунды после Большого взрыва. Однако когда сумма материи и энергии объединяется в шар бесконечной плотности и температуры, уравнения общей теории относительности нарушаются.
Есть теория, что Большой взрыв - это в принципе не взрыв, о чем пишет физик Брайан Грин в своей книге «Ткань космоса». Что бы ни произошло в тот момент, не говоря уже о том, что было до этого момента, можно только предполагать (хорошо аргументированно), а в догадках о том, как началась Вселенная, недостатка нет.
Что было до Большого взрыва?
Во-первых, предостережение: многие эксперты утверждают, что слово «до» не подходит. Это предполагает, что существовало какое-то ранее существовавшее время, отдельное от Вселенной, тогда как на самом деле время и пространство могли возникнуть из самой Вселенной.
С этой точки зрения вопрос — «что было до Большого взрыва?» — буквально не имеет смысла. Стивен Лоу, философ из Оксфорда, в интервью предположил, что нам нужны не ответы на такого рода вопросы, а «своего рода терапия, объяснение, которое заставит нас понять, почему пора перестать задавать вопросы».
Эта идея доводит человеческий язык и интуицию до предела, но мы можем попытаться разобраться в ней, используя излюбленную аналогию покойного физика Стивена Хокинга: задаваться вопросом о том, что произошло до Большого взрыва, все равно, что задаваться вопросом, что находится к югу от Южного полюса. Нельзя даже сказать, что южнее ничего нет; дело в том, что сам вопрос не имеет смысла. Мы пытаемся определить то, чего просто не существует.
Как зародилась Вселенная?
Такой ответ может показаться интеллектуально неудовлетворительным. Наверняка вселенная возникла из чего-то. Как могла вся эта сбивающая с толку красота и сложность возникнуть из… ничего?
Одно из решений, относящееся к Аристотелю, заключается в том, что во Вселенной не было источника движения — оно существовало всегда. Ньютон, Эйнштейн и другие люди их калибра считали космос вечным и статичным, пока астроном Эдвин Хаббл не обнаружил в 1920-х годах, что все галактики удаляются друг от друга. Это подразумевало отправную точку, известную как «сингулярность».
Итак, откуда происходит сингулярность? Высмеивая аристотелевскую потребность в «первопричине», некоторые физики сегодня отвечают, что наши представления о причинности неуместны в экстремальных условиях Большого взрыва. Мы должны более внимательно изучить научные теории о том, как возникла Вселенная.
Решение квантовой механики
Квантовая механика показала, что даже кажущееся пустым пространство заполнено флуктуирующими виртуальными частицами, которые посредством процесса, известного как туннелирование, могут генерировать материю. Мы наблюдаем такое поведение только в сверхмалых масштабах, но тогда Вселенная была подходящего размера.
Одним из видных сторонников этой точки зрения является Александр Виленкин, космолог из Университета Тафтса. В статье 1982 года, написанной для аудитории профессиональных физиков, он признал, что «концепция создания Вселенной из ничего — безумие».
Тем не менее, он утверждал, что одни только законы физики могли породить все, что мы видим вокруг себя. (Физики даже рассматривали возможность создания вселенной в лаборатории.)
Как описал это физик из Массачусетского технологического института Алан Лайтман, «вся Вселенная могла «внезапно» появиться из того места, где вещи происходят в непостижимом тумане квантовых вероятностей».
Тем не менее, вы можете подозревать, что это «ничто», если оно совместимо с созданием реальности, какой мы ее знаем, в конце концов было все-таки «чем-то».
Вселенная из ничего
Дэвид Альберт, философ из Колумбийского университета, утверждал буквально это: «Если то, что мы раньше принимали за ничто, при ближайшем рассмотрении оказывается основой протонов и нейтронов, столов и стульев, планет, солнечных систем, галактик и вселенных, значит, это не было ничто, и оно не могло быть ничем с самого начала».
Когда дело доходит до понимания концепции вселенной из ничего, существует важное различие между философским ничем и физическим ничем. А именно, последнее еще включает в себя законы природы, необходимые для космического генезиса.
Тем не менее, даже соглашаясь с точкой зрения Альберта, мы просто пинаем банку по дороге. Из чего бы ни возникла наша Вселенная, она тоже должна была произойти из чего-то другого (по крайней мере, согласно ожиданиям здравого смысла для слабого человеческого мозга).
Другими словами, это «черепахи до самого низа», как выразились некоторые ученые. Итак, вынося этот вопрос на обсуждение, давайте углубимся в некоторые теории, чуть менее погрязшие в философии.
Мультивселенная и теория инфляции
Когда мы пытаемся представить себе Большой взрыв, лучшее, что мы можем сделать, — это представить себе событие необычайной силы и величия, фейерверк, который может положить конец всему — или начало. Но что, если с точки зрения еще более обширного космологического ландшафта это был просто очередной обычный день?
Например, мы могли бы быть потомками более крупной прото-вселенной, которая постоянно порождает новые. Эта концепция, известная как хаотическая теория инфляции, была разработана в 1980-х годах физиками Аланом Гутом, Андреем Линдом и Полом Стейнхардтом.
Они считают, что при правильных условиях квантовые флуктуации могут вызывать чрезмерно быстрое расширение «карманных вселенных». Этот процесс может продолжаться бесконечно, что приведет к потенциально бесконечной мультивселенной. Однако, несмотря на название теории, инфляция может быть вечной только в будущем, а не в прошлом — как она началась, остается загадкой.
Циклическая модель Вселенной
Также возможно, что Большой взрыв был не началом нашей Вселенной, а скорее переходом из какого-то более раннего состояния.
Возможно, космос совершает бесконечные циклы расширения, каждая фаза заканчивается там, где начинается следующая, и интервал между ними больше похож на скачок, чем на взрыв. Теория циклической вселенной поддерживает идею вечной вселенной со всей ее утешительной логикой (то есть она не предполагает попытку получить что-то из ничего), но при этом объясняет космическую эволюцию.
Согласно одной из версий этой истории, экпиротической модели, наша Вселенная началась со столкновения двух «бран» — неподтвержденных теоретических объектов, существующих в 10 или 11 измерениях, в зависимости от того, какой версии теории струн вы придерживаетесь.
Считается, что мы живем внутри трехмерной браны, которая обычно сталкивается со второй параллельной браной, отделенной от нее пространством более высокого измерения. Энергия, вырабатываемая их столкновением, заставляет их расширяться, затем сжиматься и, в конце концов, снова объединяться в следующем столкновении.
Конформная циклическая космология
Другой альтернативой является конформная циклическая космология, противоречивое детище лауреата Нобелевской премии по физике Роджера Пенроуза, вдохновленного поразительным сходством между рождением и предсказанной смертью Вселенной.
В течение невообразимого гугол-года (1 с последующими 100 нулями) черные дыры поглотят все частицы материи до последнего, а затем испарятся в процессе, известном как излучение Хокинга, оставив после себя море безмассовых фотонов. Удивительно, но этот холодный и тихий конец математически эквивалентен горячему и энергичному Большому взрыву — они, по сути, одинаковы, что позволяет предположить, что один может слиться с другим.
В 2020 году Пенроуз даже заявил, что обнаружил отпечаток предыдущего «космического эона» самостоятельно, хотя многие физики в этом не убеждены.
До тех пор, пока ученые не найдут столь востребованную единую теорию, которая объединила бы гравитационные идеи Эйнштейна с умопомрачительными механизмами квантового мира, наша картина Большого взрыва, скорее всего, останется нечеткой.
Какими бы странными ни были эти сценарии, правда может быть еще более странной. А пока что, к счастью для нас, физики с увлечением размышляют о том, как возникла Вселенная.
А пока мы можем помечтать и пофантазировать, если у вас есть теории, пишите в комментариях, что вы думает о зарождении вселенной.
Я с удовольствием пообщаюсь на эту тему с вами. Подписывайтесь!