Теория Большого взрыва — это наиболее широко принятая теория происхождения Вселенной. Согласно этой теории, Вселенная началась как чрезвычайно горячая и плотная точка, часто называемая «сингулярностью», примерно 13,8 миллиарда лет назад. По неизвестным пока причинам эта сингулярность начала расширяться в процессе, известном как инфляция.
По мере расширения Вселенной она охлаждалась, что позволило образоваться субатомным частицам, а затем и атомам. Впоследствии, схематично, эти атомы сгруппировались вместе, образовав звезды и галактики. Доказательствами этой теории являются непрерывное расширение Вселенной и космологический микроволновый фон, представляющий собой отголосок Большого взрыва.
Теория Большой отскок предлагает альтернативу сингулярности Большого взрыва. Согласно этой точке зрения, нынешняя Вселенная является последней в серии вселенных, каждая из которых сжимается до небольшого объема, а затем снова расширяется. Эти сжатие и расширение образуют «отскок».
В некоторых моделях прыгающей Вселенной этот цикл повторяется бесконечно. Идея этой теории заключается в решении некоторых проблем, связанных с сингулярностью Большого взрыва, в частности, с нарушением законов обычной физики.
Однако важно отметить, что теория отскакивающей Вселенной все еще широко обсуждается, в отличие от теории Большого взрыва. Недавно два независимо опубликованных исследования поставили под сомнение эту идею, утверждая вместо этого, что расширение и сжатие Вселенной могло произойти только один раз. Одно из них опубликовано в , другое — в .
Аномалии в космическом микроволновом фоне
Первое исследование было посвящено конкретному аспекту теории отскакивающей Вселенной, известной как петлевая квантовая космология (ПКК). ПКК предсказывает определенные аномалии в космологическом диффузном фоне, светящемся эхе еще молодой Вселенной, которые должны быть наблюдаемы, если наша Вселенная является продуктом отскока.
ПКК избегает сингулярностей, которые являются проблематичными, потому что физика и математика не работают, когда применяются к бесконечно малой точке. ПКК опирается на мост между классической физикой и квантовой механикой, известный как петлевая квантовая гравитация, которая постулирует, что сила гравитации иссякает на очень малых расстояниях, а не увеличивается до бесконечности.
Однако, когда исследователи сравнили предсказания ПКК с фактическими данными космического микроволнового фона (CMB) с 2009 по 2013 год, предоставленными космической обсерваторией Planck, они не обнаружили никаких ощутимых признаков этих аномалий. Это говорит о том, что модели отскакивающей Вселенной, которые полагаются на ПКК для объяснения аномалий CMB, можно отбросить.
Слишком много накопленного хаоса
Несмотря на эти открытия, вопрос о происхождении Вселенной остается открытым. Сторонники Большого взрыва утверждают, что у нее было начало, но это оставляет открытым вопрос о непостижимой сингулярности, с которой все началось. С другой стороны, теории циклических космологий предполагают, что Вселенная бессмертна и проходит через бесконечные возрождения.
По-настоящему циклическая Вселенная не имеет ни начала, ни конца. Она состоит из серии отскоков, которые проходят бесконечное число циклов и продолжаются до бесконечности. А поскольку у такой вселенной нет начала, то нет ни Большого взрыва, ни сингулярности.
Однако, по словам физика Уильяма Кинни из Университета Буффало, соавтора второго исследования, на пути теории вечно циклической Вселенной стоит одно препятствие. Это энтропия, которая накапливается с каждым отскоком Вселенной. Часто рассматриваемая как количество беспорядка в системе, энтропия связана с количеством полезной энергии в системе: чем выше энтропия, тем меньше энергии доступно.
Если мы вернемся в прошлое, к началу Вселенной, то эта идея подразумевает фактически бесконечно малое количество энтропии, но энтропия присутствует и сильно напоминает Большой взрыв.
Поэтому исследователи изучили последствия этого увеличения энтропии в циклической Вселенной. Они пришли к выводу, что хотя циклическая Вселенная может обойти проблему энтропии, сильно расширяясь с каждым циклом, такое решение само по себе гарантирует, что Вселенная не бессмертна. Другими словами, даже вселенная, которая подвергается циклическим скачкам, должна была бы иметь сингулярность, чтобы привести все в движение в первую очередь. Это подкрепляет идею о том, что у Вселенной, вероятно, было начало, что согласуется с теорией Большого взрыва и противоречит идее вечно отскакивающей Вселенной.
Хотя споры о происхождении Вселенной еще далеки от завершения, новое исследование дает некоторые интересные сведения и ставит под сомнение некоторые существующие теории. Они не доказывают окончательно, что теория отскакивающей Вселенной неверна, но подчеркивают проблемы с некоторыми версиями этой теории. Поэтому исследователи продолжают изучать эти вопросы в поисках истины о происхождении Вселенной и ее эволюции.