Вселенная родилась в результате Большого взрыва. Но что было до него?
Ведущая космологическая модель гласит, что Вселенная родилась около 13,7 миллиардов лет назад в результате Большого взрыва. Вот только каким он был на самом деле? Невероятно огромным или крошечным? Оглушительно громким или окутанным тишиной? И главное – где именно он произошел, если вокруг вообще ничего не было?
Рождение и эволюция Вселенной – извечные загадки космологии. Согласно общепринятой теории, своим существованием мы обязаны Большому взрыву, который произошел примерно 13,7 млрд лет назад. С тех пор Вселенная расширяется со все возрастающей скоростью, а причины, по которым это происходит, неизвестны. Массу вопросов у ученых также вызывает таинственная темная материя, которая «удерживает» космические объекты вместе, как будто склеивая их и не поддается непосредственному наблюдению.
Так как темная материя является, по сути, основой, на которой «держатся» звезды и галактики, ученые считают что она может предоставить детальное понимание того, как возникла Вселенная. По этой причине недавно исследователи выдвинули новую, крайне спорную гипотезу, согласно которой в начале времен существовал не один, а два Больших взрыва.
Темная теория Большого взрыва: ученые подозревают, что Вселенную породило два Больших взрыва, а не один
Согласно новой гипотезе, меняющей общепринятое представление о происхождении Вселенной, существует так называемый «Темный Большой взрыв».
В ходе интервью с американским астрофизиком Нилом Деграсс Тайсоном, отвечая на вопрос о том, что было во Вселенной до Большого взрыва, Стивен Хокинг дал достаточно развернутый ответ, суть которого, в итоге, он свёл к короткому резюме: «До Большого взрыва ничего не существовало».
Исходя из данного утверждения, говорить о каких-то минутах (равно, как и о миллиардах лет), в отсутствии пространства и времени, просто бессмысленно. Но, по факту, возникновение материальной Вселенной означает конец этому самому «ничто». А, как может закончиться то, чего нет?
Никак не может. Следовательно, либо Вселенная появилась и существует виртуально (оставаясь реально «ничем»), либо материя, до Большого взрыва, все же присутствовала в некоей иной своей форме.
Первое предположение высказывалось ещё древнегреческими философами Пифагором и Платоном, полагавшим, что материальны только идеи, а всё остальное — всего лишь тени.
Наблюдая за прогрессом в современной физике, я с грустью констатирую стагнацию. С начала XX века и до 1980-х гг почти каждые 10 лет совершались прорывные открытия. Они не только давали нам доступ к новым технологиям, но и расширяли нашу картину мира. Мы лучше понимали, как устроен мир вокруг нас!
В последние десятки лет никаких особых прорывов не видно. Да, делаются редкие отдельные открытия. Вручаются нобелевки. Да, мы доказали существование бозона Хиггса. Да, мы сфотографировали черную дыру. Но все эти гипотезы существовали еще в середине прошлого века. Получается, мы просто топчемся и доказываем уже открытые вещи. И почти не выдвигаем новых смелых гипотез.
А главное, наше понимание того, как устроен мир, с 80-х годов прошлого века не сильно то изменилось.
В журнале Кот Шредингера, который выпускает «Российская газета», вышла интересная статья по мотивам интервью с академиком РАН Валерием Рубаковым. Он сформулировал основные глобальные вызовы, стоящие перед современной физикой. И что нам необходимо для очередного прорыва.
Сэр Роджер Пенроуз недавно опубликовал свидетельства «точек Хокинга» (ключевого элемента в открытии предыдущих Вселенных) в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Роджер Пенроуз, лауреат Нобелевской премии по физике 2020 года, утверждает, что Вселенная проходит циклы смерти и возрождения. По словам ученого, было несколько больших взрывов, и их будет еще больше. Исследователь утверждает, что некоторые черные дыры содержат ключи к разгадке существования предыдущих вселенных, которые противоречат распространенному мнению о Большом взрыве.
В век высоких технологий мы не особо задумываемся о старой бытовой технике. И уж тем более о старых, огромных телевизорах. Их место теперь занимают плоские черные прямоугольники с жидкокристаллическими экранами. Но что, если мы недооцениваем старое поколение телевизоров? Ведь они оснащены антеннами для приема широковещательных сигналов, что, безусловно, чрезвычайно архаично по современным стандартам. Тем не менее, эти антенны в некотором смысле являются весьма специфическим типом радиотелескопа и могут быть использованы учеными, чтобы… обнаружить Большой Взрыв.
На протяжении бесчисленных поколений философы, теологи и поэты размышляли о нашем космическом происхождении, выдвигая самые разнообразные гипотезы. Все изменилось в XX веке, когда теоретические, экспериментальные и наблюдательные открытия в физике и астрономии, наконец, вывели эти вопросы в область проверяемой науки.
Старые телевизоры, как это не удивительно, доказывают теорию Большого взрыва
Большой взрыв обычно считают началом всего того,что есть сегодня: около 13,8 миллиарда лет назад наблюдаемая вселенная начала расти и развиваться. Но каким было все это до Большого взрыва? Что было и было ли вообще? На этот счет существует масса теорий,каждая из которых имеет свое научное обоснование.
Взрыв сверхмассивной черной дыры продолжался на протяжении сотен миллионов лет, что делает его самым большим с момента Большого Взрыва.
Команда ученых предложила новый действенный тест инфляции — теории о том, что Вселенная резко расширилась за мимолетную долю секунды сразу после Большого взрыва. Цель исследователей — найти ответ на давний вопрос: на что была похожа Вселенная до Большого взрыва?
Сложно представить время за 13,7 миллиардов лет до сегодняшнего дня, когда вся Вселенная представляла собой сингулярность. Согласно теории Большого взрыва, один из главных претендентов на роль объяснения того, откуда появилась Вселенная и вся материя в космосе — все было сжато в точку, меньшую, чем субатомная частица. Но если это еще можно принять, задумайтесь вот о чем: что же было до того, как случился Большой взрыв?
В подмосковном городе Дубна запущен первый эксперимент на строящемся силами Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) ионном ускорительном комплексе НИКА (NICA, Nuclotron-based Ion Collider fAcility). Как сообщается, устройство создается с целью изучения свойств плотной барионной материи.
Физикам-теоретикам и космологам приходится искать ответы на самые фундаментальные вопросы: «Почему мы здесь?», «Когда появилась Вселенная?» и «Как это произошло?» Однако несмотря на очевидную важность поиска ответов на эти вопросы, есть вопрос, который затмевает их всех своим интересом: «Что было до Большого взрыва?».
Чтобы начать, начните.
— Уильям Вордсворт
Большой взрыв – одно из величайших научных достижений XX века. Сложно представить, но году в 1900-м мы считали, что вся Вселенная – всё, что существует – состоит из нашего Млечного пути и звёзд, планет и туманностей внутри него, и всё это подчиняется ньютоновскому закону гравитации.
Как появилась наша Вселенная? Как она превратилась в кажущееся на первый взгляд бесконечное пространство? И чем она станет спустя многие миллионы и миллиарды лет? Эти вопросы терзали (и продолжают терзать) умы философов и ученых, кажется, еще с начала времен, породив при этом множество интересных и порой даже безумных теорий. Сегодня большинство астрономов и космологов пришли к общему согласию относительно того, что Вселенная, которую мы знаем, появилась в результате гигантского взрыва, породившего не только основную часть материи, но явившегося источником основных физических законов, согласно которым существует тот космос, который нас окружает. Все это называется теорией Большого взрыва.
В начале был знак вопроса. А потом и все остальное. Конец. Все мы слышали о теории Большого Взрыва (я сейчас про космологическую модель, а не про сериал), но важно понимать, чем эта теория является, а чем нет. Позвольте разъяснить одну точную, понятную и до смешного простую вещь: теория Большого Взрыва — это не теория создания Вселенной. Зафиксируйте это для протокола. Поправляйте людей, когда они ошибаются.
Наука выделяет четыре основных пути, на которых Вселенная может встретить свою судьбу. Это Большое Замерзание, Большой Хруст, Большое Изменение и Большой Разрыв. Если вам эти названия ничего не говорят, сейчас все поймете. Вас не должен удивить факт того, что наша планета обречена. Пройдет немного времени, всего 6 миллиардов лет, и Земля, скорее всего, испарится, когда Солнце расширится до красного гиганта и поглотит нашу планету.
Сколько существует человечество, столько и оно пытается понять устройство мироздания. Да, многие говорят, что это «бесполезная возня», ничего мы толком не знаем, да и ничего не узнаем в ближайшие поколения, а может быть и до заката человеческой цивилизации. Ну что же, может они и правы, но давайте порассуждаем …
Теория Большого взрыва стала почти такой же общепринятой космологической моделью, как и вращение Земли вокруг Солнца. Согласно теории, около 14 млрд лет назад спонтанные колебания в абсолютной пустоте привели к появлению Вселенной. Нечто, сравнимое по размеру с субатомной частицей, расширилось до невообразимых размеров за доли секунды. Но в этой теории существует много проблем, над которыми бьются физики, выдвигая всё новые и новые гипотезы.
Так что же не так с теорией Большого взрыва?
«Иди же, есть и другие миры кроме этих», — писал Стивен Кинг в «Темной башне». Одной из самых интересных тем для обсуждения является то, что наша реальность — наша Вселенная, как мы ее воспринимаем — может быть не единственной версией происходящего. Возможно, существуют другие Вселенные; возможно, и у них есть свои варианты, в которых происходят другие события и принимаются другие решения — своего рода мультивселенная.
Основной вопрос космологии можно сформулировать буквально в трех словах: откуда возникла Вселенная? Для стандартного ответа хватит и двух: из квантовой сингулярности. Так называют особое состояние материи, где нет ни пространства, ни времени и не действуют известные физические законы. Принято считать, что оно оказалось неустойчивым и дало начало трехмерному пространству, наполненному квантовыми полями и рожденными ими частицами. Этот выход из сингулярности называют Большим взрывом и берут за начало отсчета возраста Вселенной.
Физики-теоретики полагают, что Вселенная родилась не в результате Большого Взрыва, а в результате превращения четырехмерной звезды в черную дыру, что породило выброс «мусора». Из этого мусора и родилось наше мироздание.
Физики Раджеш Пурхасан (Razieh Pourhasan), Нииеш Афшорди (Niayesh Afshordi) и Роберт Манн (Robert B. Mann) предложили новую теорию рождения Вселенной. Эта теория, при всей ее сложности, объясняет многие проблемные места в современном понимании Вселенной.
Источник: Популярная Механика
Оригинал: MIT Technology Review / Physics ArXiv Blog
Одна из интереснейших концепций современной космологии – «мир на бране». В рамках Теории Струн она описывает наш мир, как существующий на бране. Брану упрощенно можно описать как нечто вроде мембраны, только мембрана – двухмерная поверхность в трехмерном пространстве, как пленка мыльного пузыря, а брана представляет собой трехмерную поверхность в многомерном пространстве). При этом вокруг браны простираются другие измерения, но все частицы и поля словно привязаны к нашей бране, и мы никак не можем «прощупать» другие измерения, поскольку туда просто-напросто почти ничего не проникает.
Одна из идей, существующих в рамках концепции «мира на бране» состоит в том, что наша Вселенная стала результатом столкновения двух других «миров на бране», и череда таких столкновений создает новые миры бесконечно. Этот «эпикроктический сценарий» Большого Взрыва описывает Вселенную, как ту, в которую выделилась энергия после столкновения двух бран в многомерном мире.
Все мы живем в остатках огромного взрыва, случившегося около 14 миллиардов лет тому назад и положившего начало нашей Вселенной. Однако что предшествовало этому грандиозному событию? И какова вероятность того, что помимо нашего мира где-то существуют другие? В своей популярно написанной книге физик, профессор Университета Тафтса (США) Алекс Виленкин знакомит читателя с последними научными достижениями в сфере космологии и излагает собственную теорию, доказывающую возможность — и, более того, вероятность — существования бесчисленных параллельных вселенных. Выводы из его гипотезы ошеломляют: за границами нашего мира раскинулось множество других миров, похожих на наш или принципиально иных, населенных невообразимыми созданиями или существами, неотличимыми от людей. Идеи Виленкина оказались настолько ясными, убедительными и в то же время революционными, что в одночасье превратили скромного кабинетного ученого в звезду популярных ток-шоу, а его книгу — в международный бестселлер, получивший колоссальный общественный резонанс.
В будущем астрономы, живущие на Земле, не смогут изучать ранние этапы эволюции Вселенной и, в частности, Большой взрыв так, как это делают современные ученые, поскольку некоторые видимые сегодня характеристики космоса исчезнут. Авторы работы, опубликованной в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics предложили способ исследовать Большой взрыв иными методами. Коротко об их работе пишет портал Space.com.
Сегодня одним из основных источников информации о молодой Вселенной является так называемое микроволновое фоновое, или реликтовое излучение, которое путешествует по космическому пространству практически с момента Большого взрыва. Однако со временем большая часть этого излучения рассеется, и, кроме того, его частота настолько сдвинется в длинноволновую область спектра из-за эффекта Допплера, что наблюдать реликтовое излучение станет невозможно.
Теория Большого взрыва не нуждается в особом представлении, понятие о ней имеет любой современный человек. Будучи самой общепризнанной теорией происхождения Вселенной, она, однако, далека от окончательного варианта. То и дело в нее приходится вносить коррективы и уточнения, призванные объяснить те или иные наблюдения и факты.
Довольно оригинальный подход предложил тайваньский физик Вун-И Шу (Wun-Yi Shu), объединив пространство, время и массу воедино.
По мнению Шу, время и пространство не являются раздельными понятиями, а способны переходить одно в другое, и фактором этой трансформации является скорость движения объекта.