Вселенная могла перепрыгнуть через собственную смерть и выйти сухой из воды. Новая модель «большого скачка», использующая только известные космические компоненты, показывает, как Вселенная может сократиться до точки и вырасти снова.
Последние 50 лет принято считать, что все началось с сингулярности, в которой вся материя и энергия были сжаты в одну «точку». Проблема этой идеи заключается в том, что законы физики ломаются в сингулярности, так как невозможно предсказать, что там происходит.
Некоторые модели происхождения Вселенной запускают часы вскоре после Большого взрыва, после того, как она взорвалась из точки. Главенствующая теория утверждает, что космос раздулся в первые доли секунды, в период, называемый инфляцией.
Эта идея пережила несколько взлетов и падений в последние годы. Тем не менее, она все еще имеет много поклонников. «Инфляция пока не свергнутый чемпион», – сказал Роберт Колдуэлл из Дартмутского колледжа в Ганновере.
Но всегда существовали альтернативные идеи, конкурирующие с инфляцией. Одним из главных претендентов на трон является «большой скачок», при котором наша Вселенная выросла из пепла более раннего космоса, который закончил свою жизнь «большим хрустом». Непрерывный процесс…
В новом исследовании Нейл Турок из Института «Периметр» и Штеффен Гилен из Имперского колледжа Лондона разработали модель, в которой они сосредоточились на простоте, «не добавляя разных прибамбасов к уже известной физике».
В основу легла идея, что при очень высоких энергия материя ведет себе как свет. В частности, она становится масштабно-инвариантной. По сути, уравнение, описывающее ее поведение не зависит от энергии света или размеров Вселенной, в которой она содержится.
«Вселенная может сжаться до нуля и вновь раздуться, и свет не заметит этого. Грубый пример того что происходит», – сказал Нейл Турок.
Ученые применили этот принцип к Вселенной, которая является абсолютно однородной и одинаковой во всех направлениях. Не совсем реалистично, но это позволило им записать уравнение, регулирующее эту Вселенную, и решить его однозначно.
Уравнение предсказывает, что космос пульсирует в особенном процессе, аналогичном квантовому туннелированнию, позволяющему электронам проходить сквозь «стены» и другие препятствия.
«Это потенциально очень интересно. Мы смогли изобразить способ развития через «отскок» без введения каких-либо странных вопросов. Я считаю, что это важный шаг на пути создания теории ранней Вселенной, которая не прибегает к инфляции», – добавил Роберт Колдуэлл.
«Ученые обычно начинают с простых моделей, в которых они могут найти точное решение. Но как правило, трудно показать, что это действительно общее явление. Модель петлевой квантовой космологии также показывала признаки, подобные «скачущей» Вселенной, но она рассыпалась, как только добавились детали», – прокомментировал исследование Мартин Боджовалд из Университета штата Пенсильвании.
Следующим шагом ученых будет отказ от некоторых предположений и попытка смоделировать Вселенную, которая включает в себя колебания, приводящие к созданию крупномасштабных структур, таких как галактики, звезды, планеты.
«Теперь, когда мы имеем разумное описание сингулярности Большого взрыва, мы можем расширить модель, чтобы описать происхождение флуктуации и принципиальные особенности Вселенной. Я думаю, что это был переломный момент. Пока нет разумного описания сингулярности, невозможно нарисовать толковую картину истоков Вселенной. Необходимо понять сингулярность», – подвел итог Нейл Турок.
