Что было до Большого взрыва? Это один из тех вопросов, от которых может закружиться голова, особенно если вы попытаетесь ответить на него, опираясь только на здравый смысл. В конце концов, как что-то может возникнуть из ничего? И как у времени может быть начало, если оно должно измерять изменения?
К счастью или к сожалению, в зависимости от вашей точки зрения, здравый смысл не является надёжным проводником, когда дело касается тайн космоса. Чтобы исследовать происхождение пространства и времени, нам нужно использовать инструменты физики, которые зачастую противоречат здравому смыслу, а иногда и вовсе кажутся странными.
Стандартная версия Большого взрыва выглядит примерно так: около 13,8 миллиарда лет назад Вселенная представляла собой крошечную точку бесконечной плотности и температуры, называемую сингулярностью. Затем по какой-то неизвестной причине она взорвалась и начала быстро расширяться, создавая пространство и время в том виде, в каком мы их знаем. Это расширение продолжается и сегодня, и его можно наблюдать по красному смещению света от далёких галактик.
Но у этой истории есть некоторые проблемы. Во-первых, она опирается на общую теорию относительности, которая описывает гравитацию и крупномасштабную структуру Вселенной, но не работает на очень малых масштабах и при высоких энергиях. Чтобы понять, что произошло в сингулярности, нам нужна теория, которая могла бы объединить общую теорию относительности с квантовой механикой, описывающей микромир частиц и сил. Такой теории пока не существует, хотя есть несколько кандидатов, таких как теория струн и петлевая квантовая гравитация.
Другая проблема заключается в том, что сама сингулярность — это математическая аномалия, которая подразумевает, что нечто бесконечное возникло из ничего. С физической точки зрения это не имеет особого смысла и говорит о том, что в нашем понимании начальных условий Вселенной чего-то не хватает.
Некоторые физики предложили альтернативные сценарии, которые позволяют избежать сингулярности и расширяют историю пространства и времени за пределы Большого взрыва. Например, некоторые модели, основанные на теории струн, предполагают, что наша Вселенная — одна из многих в Мультивселенной и что она была создана в результате столкновения двух гигантских мембран, называемых бранами. Другие предполагают, что наша Вселенная циклична и что она проходит через серию больших взрывов и сжатий, а квантовые флуктуации создают новые вселенные из старых.
Эти сценарии подразумевают, что пространство и время существовали до Большого взрыва, но могли сильно отличаться от того, что мы наблюдаем сейчас. Например, некоторые модели предполагают, что до Большого взрыва существовала фаза квантовой гравитации, когда пространство и время подвергались квантовым колебаниям и не имели определённой структуры. В этой фазе, возможно, не было различия между прошлым и будущим, а также между причиной и следствием.
Все эти гипотезы не были проверены экспериментально. Они могут оказаться неверными или неполными. Но они показывают, что физика не исключает возможности того, что у пространства и времени была предыстория до Большого взрыва. На самом деле, некоторые физики считают, что найти доказательства такой предыстории было бы более приемлемым, чем принять сингулярность в качестве первопричины всего сущего.
Итак, что же было до Большого взрыва? Ответ может быть таким: больше пространства и времени. Но не ждите, что они были такими же, как сейчас, привычными для нас.