Что ей помешало? Ведь должна была схлопнуться сразу же после Большого Взрыва, но не схлопнулась.
Как мы знаем, радиус горизонта событий любой чёрной дыры зависит только от её массы и вычисляется по формуле
R=2*G*М/c2,
Где R-радиус горизонта событий, G - гравитационная постоянная, M - масса, с - скорость света в вакууме. Предела по массе у чёрных дыр не существует, самая большая известная на сегодняшний день чёрная дыра TON618 имеет массу 66 млрд солнечных масс.
Мы можем вычислить радиус горизонта событий
(он же радиус Шварцшильда) для нашей наблюдаемой вселенной - её масса приблизительно составляет 10 в 53 степени килограмм, Вселенная содержит в себе примерно 10 в 87 степени частиц и примерно 8,7×10 в 180 степени планковских длин. И результат получается не маленький - это будет шар радиусом в 10 миллиардов световых лет!!! Это в 95 тысяч раз больше, чем диаметр нашей галактики Млечный Путь. Напомню, что радиус сегодняшней наблюдаемой вселенной всего в 4,6 раза больше её радиуса Шварцшильда - 92 млрд световых лет.
Возникает логичный вопрос - почему вселенная не схлопнулась в такую гигантскую чёрную дыру, когда была на самых ранних этапах своего существования и её размеры были чуть больше планковской длины? Почему не схлопнулась в чёрную дыру в процессе инфляционного расширения, ведь росла в диаметре она не мгновенно? Вселенная должна была сразу стать чёрной дырой огромных размеров, но не стала: может, что-то не так с теорией Большого Взрыва? Что могло помешать Вселенной сразу схлопнуться? Чудовищное давление материи на первых стадиях жизни? Пожалуй, нет. Потому что давление организовано благодаря электромагнитному взаимодействию между частицами и атомами, и там тоже есть предел - частицы не могут обмениваться между собой энергией быстрее скорости света, а значит существует и предельное давление, которое они могут выдержать. А в ранней Вселенной атомов ещё не существовало.
Что пишут на эту тему: "Предполагается, что в период жизни с 10 в -42 степени секунд до 10 в −36 степени секунд Вселенная находилась в инфляционной стадии своего развития. Основной особенностью этой стадии является максимально сильное отрицательное давление вещества, приводящее к экспоненциальному увеличению кинетической энергии Вселенной и её размеров на много порядков. За период инфляции линейные размеры Вселенной увеличились как минимум в 10 в 26 степени раз, а её объём увеличился как минимум в 10 в 78 степени раз.
Давление было. И максимально возможное для материи. Но максимально возможное - не означает бесконечное - у любой материи есть предел по давлению. Максимальная плотность вещества, известная на сегодняшний день - 10 в 15 степени килограмм на один кубический сантиметр. Это можно считать пределом, потому что при большей плотности материя ломается на фундаментальном уровне и коллапсирует в чёрную дыру.
Учёные чётко видят всё, что происходило во Вселенной до момента 380 тысяч лет после Большого Взрыва, но глубже заглянуть не получается, потому что до этого момента Вселенная была непрозрачна для излучения. Для любого излучения - хоть радио, хоть видимого света, хоть микроволнового.
Всё, что происходило до этого периода - описывается языком математических уравнений в теории Большого Взрыва и является хорошо проработанной теорией, которую проверить экспериментально мы не имеем никакой возможности. И да, мы не можем знать точно, был ли Большой Взрыв таким, каким мы его себе представляем. Несмотря на то, что у нас нет возможности это проверить, теория таки считается рабочей и наиболее вероятной.
Как мы видим из иллюстрации - инфляционное расширение Вселенной происходило задолго до формирования первых протонов и нейтронов, и где-то в этом периоде нужно искать ответ на вопрос, почему Вселенная не схлопнулась в чёрную дыру. После окончания инфляционного расширения её диаметр уже стал больше радиуса Шварцшильда, и схлопывание под действием её собственной гравитации стало невозможным.
Раздувание пространства от планковской длины до радиуса, превышающего радиус Шварцшильда, длилось намного меньше одной секунды. Конфликта с ОТО здесь нет, так как ОТО - это для замкнутых инерциальных систем, а наша Вселенная таковой является не на всех масштабах:
если мы посмотрим в одну сторону вглубь Вселенной и увидим самые далёкие галактики, а потом в противоположную сторону и тоже увидим самые далёкие галактики - выяснится, что они не подозревают о существовании друг друга, более того, они друг о друге никогда не узнают: они не взаимодействуют ни гравитационно, ни электромагнитно. Свет от одной дальней галактики никогда не дойдёт до галактики на противоположном конце вселенной из-за продолжающегося расширения пространства.
Инфляционное расширение пространства в первую секунду жизни Вселенной было намного быстрее скорости света, а этоизначит, что гравитация просто не успела подействовать на только что родившуюся материю и поэтому материя не сжалась и не коллапсировала в чёрную дыру.
На сегодняшний день известно, что пространство во Вселенной расширяется, причём с ускорением. Причины этого неясны, поэтому возлагаются на действие неизвестного нам вида энергии, которыую мы называем "тёмной энергией". Что интересно, тёмная энергия действовала не всегда, после периода инфляции расширение пространства замедлилось, а непонятное воздействие тёмной энергии начало действовать во Вселенной лишь спустя 400 миллионов лет после Большого Взрыва.
Хорошо, с инфляционным периодом разобрались - гравитация просто не успела стянуть всю материю обратно в точку. Но инфляции предшествовала так называемая Планковская эпоха - период жизни Вселенной от 0 секунд до 10 в минус 43 степени секунд. В это время цифры, описывающие Вселенную, были не менее чудовищны, чем сейчас:
- Плотность 10 в 97 степени кг на кубометр
- Радиус 10 в минус 35 степени метров
- Температуру 10 в 32 степени кельвинов
- Энергию 10 в 19 степени гигаэлектронвольт
В Планковскую эпоху все четыре вида взаимодействий (сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное) были объединены в одно общее взаимодействие (гравитация выделилась в самостоятельное взаимодействие как раз в начале инфляции и уже не могла сжать Вселенную обратно), но...
Почему гравитация даже в составе с другими видами взаимодействий ничего не сделала в Планковскую эпоху? Теория говорит нам о том, что на планковских расстояниях, при планковских энергиях понятия "время", "масса", "скорость", "цвет" и "аромат" теряют смысл, а все четыре известных взаимодействия - даже вместе будут слабее эффектов, производимых квантовой гравитацией (эта теория до конца не проработана, но имеет право на жизнь). На планковских масштабах действуют другие законы физики, если сказать понятным языком. В общем, обычная гравитация оказалась слишком слаба, чтобы противодействовать квантовым силам, и поэтому мы сейчас есть и поэтому ты читаешь эту статью)))
Что было до Большого Взрыва, спросите вы? До того самого толчка, который запустил весь процесс? Рассуждать об этом бессмысленно, потому что время появилось именно в планковскую эпоху, а до того момента не было никакого времени и соответственно, не было никакого "до". Энергия пребывала в состояниях вероятностной квантовой пены, но это совсем другая история...
