Вначале был бесконечно плотный, крошечный шар материи. Затем все это взорвалось, породив атомы, молекулы, звезды и галактики, которые мы видим сегодня.
Или, по крайней мере, так нам говорят физики в течение последних нескольких десятилетий.
Но новые исследования теоретической физики недавно открыли возможное окно в очень раннюю Вселенную, показав, что она, возможно, и не «очень ранняя» в конце концов. Вместо этого это может быть просто последняя итерация цикла взрыва-сжатия, который продолжается уже ... ну, по крайней мере один раз, а возможно, и всегда.
Конечно, прежде чем физики решат отказаться от Большого взрыва в пользу цикла "взрыв-сжатие", эти теоретические предсказания должны будут выдержать натиск наблюдательных тестов.
У ученых есть действительно хорошая картина очень ранней Вселенной, то, что мы знаем и любим как теорию Большого Взрыва. В этой модели давным-давно Вселенная была намного меньше, намного горячее и намного плотнее, чем сегодня. В этом раннем аду 13,8 миллиарда лет назад все элементы, которые делают нас такими, какие мы есть, были сформированы в течение примерно десяти минут.
Еще раньше, как мы думаем, в какой-то момент времени, вся наша Вселенная - все звезды, все галактики, все остальное - было размером с яблоко и имело температуру более квадриллиона градусов.
Удивительно, но эта фантастическая история соответствует всем современным наблюдениям. Астрономы сделали все, начиная с наблюдения за остатками электромагнитного излучения от молодой Вселенной и заканчивая измерением обилия самых легких элементов, и обнаружили, что все они соответствуют тому, что предсказывает Большой Взрыв. Насколько мы можем судить, это точный портрет нашей ранней Вселенной.
Но как бы хорошо это ни было, мы знаем, что картина Большого Взрыва не является полной - отсутствует кусочек головоломки, и этот кусочек - самые ранние моменты самой Вселенной.
Воспламеняющаяся вселенная
Проблема заключается в том, что физика, которую мы используем для понимания ранней Вселенной (удивительно сложная мешанина общей теории относительности и физики частиц высоких энергий), может продвинуть нас довольно далеко. По мере того как мы пытаемся проникнуть все глубже и глубже в первые моменты Вселенной, математику становится все труднее и труднее решать уравнения, вплоть до того момента, когда его работа просто ... прекращается.
Основным признаком того, что у нас есть что исследовать, является наличие «сингулярности», или точки бесконечной плотности, в начале Большого взрыва. Фактически это говорит нам о том, что в какой-то момент вселенная была втиснута в бесконечно крошечную, бесконечно плотную точку. Это, очевидно, абсурдно, и на самом деле это говорит нам о том, что нам нужна новая физика для решения этой проблемы - наш текущий инструментарий просто недостаточно хорош.
Чтобы спасти положение, нам нужна новая физика, способная справиться с гравитацией и другими силами, объединенными при сверхвысоких энергиях. И это именно то, что утверждает теория струн. Это означает, что теория струн утверждает, что она может объяснить самые ранние моменты вселенной.
Одним из самых ранних понятий теории струн является «экпиротическая» вселенная, которая происходит от греческого слова «пожар». В этом сценарии то, что мы знаем как Большой Взрыв, было вызвано чем-то еще, что происходило до этого. Большой Взрыв был не началом, а частью более крупного процесса.
Расширение экпиротической концепции привело к теории, снова мотивированной теорией струн, называемой циклической космологией. Мы предполагаем, что технически идея вселенной, постоянно повторяющейся, насчитывает тысячи лет и предшествует физике, но теория струн дала этой идее твердое математическое обоснование. Циклическая вселенная движется в точности так, как вы можете себе представить, непрерывно циркулируя между большими взрывами и большими сжатиями, потенциально вечность назад и вечность в будущем.
До начала
Как бы круто это ни звучало, ранние версии циклической модели испытывали трудности с сопоставлением наблюдений - что очень важно, когда вы пытаетесь заниматься наукой, а не просто рассказываете истории у костра.
Главным препятствием было соответствие с нашими наблюдениями космического микроволнового фона, древнего света, оставшегося с тех времен, когда Вселенной было всего 380 000 лет. Хотя мы не можем видеть более ранние события, находящиеся непосредственно за этой стеной света, если вы начнете теоретически заниматься физикой юного космоса, вы повлияете на эту картину послесвечения света.
Таким образом, казалось, что циклическая Вселенная - это чистая, но неверная идея.
Но экпиротический факел продолжал гореть на протяжении многих лет, и статья, опубликованная в январе в базе arXiv, исследовала эти циклы с помощью математики, обнаружив некоторые ранее упущенные возможности. Физики Роберт Бранденбергер и Зивей Ван из Университета Макгилла в Канаде обнаружили, что в момент "отскока", когда наша Вселенная сжимается до невероятно маленькой точки и возвращается в состояние Большого взрыва, можно выстроить все в линию, чтобы получить правильный результат, проверенный наблюдением.
Другими словами, сложная (и, по общему признанию, плохо понятая) физика этой критической эпохи действительно может позволить радикально пересмотреть взгляд на наше время и место в космосе.
Но чтобы полностью проверить эту модель, нам придется ждать нового поколения космологических экспериментов, так что давайте подождем, чтобы вспыхнуло экпиротическое шампанское.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20200426194653
Обозрение "Terra & Comp".
