Исследователи: альтернативы теории Большого взрыва нет. Пока
Общепринятой научной моделью появления Вселенной по-прежнему является модель Большого взрыва. Попытки доказать ее несостоятельность и объяснить возникновение бытия с гораздо более простой точки зрения, конечно, были. Одними из последних, например, можно выделить работу Джеймса Хартла и Стивена Хокинга, предложивших модель «безграничной» Вселенной. Или, скажем, работы Александра Виленкина о «туннельной природе Вселенной». Однако новое исследование, проведенное совместно немецким Институтом гравитационной физики Макса Планка и канадским Институтом Периметра, показывает, что никакой убедительной альтернативы модели Большого взрыва нет. Пока.
Если полагаться на данные космической обсерватории Планка, нам известно, что Вселенная появилась из горячего, плотного «супа» частиц около 13,8 миллиарда лет назад. С этого момента она начала расширяться и продолжает расширяться по сей день. Эта теория появления всего носит в научных кругах название модели Большого взрыва. Несмотря на то, что мы в состоянии в общих чертах предположить, какой могла быть Вселенная, когда она только появилась, космологи по-прежнему не могут описать то, какими были первые стадии этого так называемого Большого взрыва.
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, плотность энергии и кривизна пространства-времени при таком взрыве были бесконечными. Их фактически было бы невозможно измерить. Поэтому «на помощь» пришли альтернативные предложения в виде «безграничной» и «туннельной Вселенной». Согласно им, в своем изначальном состоянии Вселенная была конечна и появилась в результате квантового туннельного перехода сквозь «ничто» (под «ничто» в этом случае понимается некая исходная точка пространства-времени «нашей» Вселенной). Однако новое исследование, проведенное командой Жана-Люка Лохнерса из Института гравитационной физики Макса Планка, ставило своей целью расчет дальнейших последствий и развития событий, согласно двум вышеописанным предложениям. И результаты этого исследования показывают, что ни одно из них не может являться настоящей альтернативой теории Большого взрыва.
В качестве математической модели для расчетов и проверки «безграничной» и «туннелированной» идей Вселенной Лехнерсом и его коллегами использовался принцип неопределенности Гейзенберга. Расчеты, согласно этим моделям, показали, что и равномерная, и неравномерная Вселенная (то есть Вселенные, где материя была бы распределена равномерно и неравномерно по пространству) теоретически могли бы быть туннелированы из «ничего», но при этом они бы не были такими, какими является наша Вселенная сейчас. Компьютерные модели показали, что чем более неравномерной и скомканной получилась на выходе Вселенная, тем выше была бы вероятность ее возникновения в результате этого квантового туннелирования. Появление же по упорядоченной модели не позволило бы ей вырасти в ту Вселенную, которую мы наблюдаем сейчас.
«Модель «безграничности» не сходится с тем, какую Вселенную мы наблюдаем вокруг. Эта модель скорее подходит для появления искривленных вселенных, которые мгновенно бы рождались и так же мгновенно коллапсировали», — говорит Лехнерс.
Что же касается неравномерности распределения материи в нашей нынешней Вселенной, то даже этот факт не позволяет так легко отказаться от теории Большого взрыва. Поэтому Лехнерс и его команда планируют продолжить свои исследования, чтобы разобраться, почему эта неравномерность имеет место. Сейчас же ученые хотят выяснить механизмы, которые могли отвечать не только за запуск квантовых флуктуаций, по предположениям, спровоцировавших взрыв, но и выяснить, как эти механизмы были способны некоторое время удерживать все изначальное состояние пространства-времени в норме при таких предположительно экстремальных условиях, которыми могла обладать Вселенная до взрыва. Экстремальные они были или нет, но именно эти условия позволили Вселенной разложиться именно в то, что мы сегодня видим вокруг.
Сейчас ясно одно: чем глубже мы погружаемся в историю рождения нашей Вселенной, тем сложнее становится эта загадка. Даже несмотря на те технологические достижения, которыми мы располагаем сейчас. Пока же теория Большого взрыва все еще с нами и никому не планирует уступать место основной космологической модели.