Ученые рассказали, какой была Вселенная до Большого взрыва
Большим взрывом обычно считают начало всего: около 13,8 миллиардов лет назад наблюдаемая Вселенная взорвалась и расширилась. Но какой она была до этого момента? Пока на этот вопрос еще никому не удалось ответить. Однако, по мнению ученых, она могла быть какой угодно. И каждый вариант по-своему удивителен. В начале Первое, что нужно понять, это то, чем на самом деле был Большой взрыв. «Большой взрыв — это момент во времени, а не точка в пространстве», - сказал Шон Кэрролл, физик-теоретик из Калифорнийского технологического института (США). Итак, сотрите из своего воображения крошечный клочок плотной материи, внезапно взрывающийся в пустоту. Во-первых, отметил Кэролл, Вселенная при Большом Взрыве, возможно, не была особенно маленькой. Конечно, все в наблюдаемой сегодня Вселенной - сфере диаметром около 93 млрд световых лет, содержащей как минимум 2 триллиона галактик - было втиснуто в пространство шириной менее сантиметра. Но за его пределами, возможно, было много того, чего земляне никогда не смогут увидеть, поскольку свет физически не может преодолеть расстояние в 13,8 млрд лет. Таким образом, вполне вероятно, что Вселенная во время Большого Взрыва была крошечной или, наоборот, бесконечно большой, но узнать это наверняка вряд ли когда-либо получится. По словам ученого, за пределами нашей Вселенной действительно ничего нет, потому что Вселенная по определению — это и есть все. Итак, во время Большого взрыва все было плотнее и горячее, чем сейчас, но «снаружи» этого всего было не больше, чем сегодня. Кэрролл подчеркнул, что как бы ни было заманчиво объяснить все божественным промыслом и представить, что вы могли бы стоять в пустоте и смотреть на измученную маленькую Вселенную прямо перед Большим взрывом, к сожалению, это невозможно. Вселенная не расширялась в космос; расширилось само пространство. Никто точно не знает, что происходило в ней после Большого взрыва до момента, когда она достаточно остыла, чтобы протоны и нейтроны могли столкнуться. Многие ученые считают, что в течение этой первой секунды Вселенная прошла процесс экспоненциального расширения, называемого инфляцией. Это сгладило бы материю пространства-времени и могло бы объяснить, почему сегодня вещество во Вселенной так равномерно распределено. До взрыва Возможно, что до Большого взрыва вселенная была бесконечной полосой ультратонкого, плотного материала, сохраняющегося в устойчивом состоянии до тех пор, пока по какой-то причине не произошел, собственно, сам Большой взрыв. Эта сверхплотная вселенная, возможно, управлялась квантовой механикой, пояснил Кэрролл. Таким образом, Большой Взрыв представлял бы момент, когда классическая физика взяла на себя главную движущую силу эволюции Вселенной. Для Стивена Хокинга этот момент был всем, что имело значение: до Большого взрыва, по его словам, события неизмеримы и, следовательно, не определены. Хокинг назвал это безграничным предложением: время и пространство, по его словам, конечны, но у них нет границ, точно так же, как конечна планета Земля, но она тоже не имеет границ. «Поскольку события до Большого взрыва не имеют наблюдаемых последствий, можно также исключить их из теории и сказать, что время началось с Большого взрыва», - рассказал он в интервью National Geographic Show «StarTalk». Или, возможно, до Большого взрыва было что-то еще, о чем стоит задуматься. Согласно одной из теорий, Большой взрыв — это не начало времени, а скорее момент симметрии. Другими словами, до Большого взрыва была другая вселенная, идентичная этой, но с энтропией, растущей к прошлому, а не к будущему. По словам Кэрролла, растущая энтропия, или растущий беспорядок в системе, — это, по сути, стрелка времени, поэтому в этой зеркальной вселенной время бы шло в обратном направлении относительно времени в современной Вселенной, которая оказалась бы в прошлом. Сторонники этой теории также предполагают, что другие свойства Вселенной также были бы перевернуты в этом «зеркале». Например, физик Дэвид Слоун писал, что асимметрии в молекулах и ионах (так называемые хиральности) будут противоположны тем, что есть в нашей Вселенной. Согласно этой гипотезе, Большой взрыв был не началом всего, а скорее моментом времени, когда Вселенная перешла от периода сжатия к периоду расширения. Эта теория, получившая название «Большой отскок», предполагает, что нас окружают бесконечные Большие Взрывы, поскольку Вселенная постоянно расширяется, сжимается и расширяется снова. Проблема с этой идеей, заключается в том, сказал Кэролл, что объяснений, почему и как расширяющаяся Вселенная будет сжиматься и возвращаться в состояние с низкой энтропией, нет. Кэрролл и его коллега Дженнифер Чен имеют собственное видение «вселенной до Большого взрыва». В 2004 году физики предположили, что, возможно, наша Вселенная, какой мы ее знаем, является порождением родительской вселенной, из которой вырвалось немного пространства-времени. По словам Кэрролла, это похоже на распад радиоактивного ядра: когда ядро распадается, оно выплевывает альфа- или бета-частицу. Родительская вселенная может делать то же самое, за исключением того, что вместо частиц она выплевывает маленькие вселенные, возможно, бесконечно. «Простое квантовое колебание, которое позволяет этому случиться», - объяснил Кэрролл. Эти «малыши» являются «буквально параллельными вселенными», которые никак не взаимодействуют и не влияют друг на друга. Если все это и звучит довольно странно, то только потому, что у ученых пока нет возможности даже просто взглянуть назад, на сам момент Большого взрыва, не говоря уж о том, чтобы увидеть, как все было до него. Обнаружение в 2015 году гравитационных волн, исходящих от мощных галактических столкновений, позволяет использовать их для раскрытия фундаментальных загадок о расширении Вселенной в эту первую критическую секунду. Кэрролл отметил, что физикам-теоретикам тоже есть над чем поработать, например, делать более точные прогнозы о работе квантовых сигналов, таких как квантовая гравитация. «Мы даже не знаем, что мы ищем. И так будет до тех пор, пока у нас не появится хотя бы элементарная теория», - сказал Кэрролл.
