Попытка ответить на вопрос «Что было до Большого взрыва» привела нобелевского лауреата Роджера Пенроуза к интересной космологической концепции, в которой наша Вселенная — всего лишь одно звено в бесконечной цепочке ее «предков» и «потомков».
Фактически до середины XX века большинство ученых представляло наш мир чем-то вечным и неизменным. Конечно, в нем могли рождаться и гибнуть звезды, сталкиваться планеты, возникать и приходить в упадок цивилизации… но на больших пространственных масштабах и длительных промежутках времени он постоянно выглядел примерно так же, как сейчас. Лишь в 30-е годы появились убедительные доказательства расширения Вселенной, а в 60-е — ее зарождения в процессе Большого взрыва. Такого кардинального «переворота» в научном мировоззрении не происходило, наверно, со времен признания гелиоцентрической системы.
Но дальше возникли два не менее сложных вопроса. Первый — а что, собственно, было до Большого взрыва? Каким было пространство перед тем, как начало расширяться, и как долго оно находилось в таком «первобытном» состоянии? Ну и второй: все, что имеет начало, имеет и конец. Тогда каким же должен быть конец нашей Вселенной?
Искать ответ на этот вопрос взялся британский математик Роджер Пенроуз. Хоть он и привык работать с цифрами и формулами, но понимал, что сначала ему придется определиться с категориями скорее философского плана: например, что считать «Вселенной», а что — «не-Вселенной». В целом его выводы можно сформулировать так: главным признаком нашей Вселенной является движение, в свою очередь, требующее наличия минимум двух материальных либо энергетических объектов, расстояние между которыми меняется во времени. Если такие объекты отсутствуют или он только один — мы имеем дело с условным пространством, не поддающимся измерению (то есть нельзя сказать, бесконечно ли оно или же «сжато» в сверхмалый объем, как перед Большим взрывом), а понятия скорости и времени вообще теряют смысл.
Итак, по мнению Пенроуза, можно считать, что в очень далеком будущем, когда распадутся все элементарные частицы, а расширение пространства «уничтожит» последний фотон (так можно кратко описать один из вариантов «смерти» нашего мира), Вселенная фактически вернется в состояние, когда она снова сможет «взорваться» и дать начало новому циклу существования материи. Такой цикл ученый назвал «эоном». Он не уточнял, что именно может стать первопричиной такого взрыва, но напомним, что и «традиционные» модели мироздания до сих пор не дают однозначного ответа на этот вопрос.
Какой бы экзотичной ни была гипотеза Пенроуза, она оказалась достаточно привлекательной, поскольку позволяет решить сразу несколько проблем космогонии. Например, очень просто объясняет, что было до зарождения нашего мира и что останется после его гибели — это соответственно вселенные предыдущего и следующего эона. Так же легко она снимает вопросы изотропии Вселенной на больших масштабах. Из имеющихся наблюдательных данных ученые сделали выводы, что на уровне крупных галактических скоплений вещество в ней распределено в целом равномерно, и похоже, что все ее части живут по одинаковым физическим законам. Теория Большого взрыва сама по себе эту «равномерность» объяснить не может, поэтому пришлось дополнить ее представлениями о стадии инфляции — очень быстрого расширения пространства (со скоростью, многократно превышающей световую) буквально в первые мгновения его существования, эффективно «размазавшего» все неоднородности. «Гипотеза эонов» и здесь дает простой ответ: свойства различных регионов Вселенной «выровнялись» еще до ее возникновения.
Можем ли мы найти какие-то подтверждения этой красивой гипотезы? Для этого, говорит Пенроуз, нам нужно и дальше совершенствовать технику наблюдений гравитационных волн. Дело в том, что один из сценариев «конца света» предполагает поглощение всего его вещества и излучения гигантскими черными дырами. Затем эти сверхмассивные гиганты начнут сталкиваться друг с другом, и в определенный момент на всю Вселенную их останется только двое. Они будут долго блуждать в расширяющемся пространстве (собственно, времени на это у них достаточно — чуть меньше вечности), но, в конце концов, тоже начнут взаимно притягиваться и сольются в грандиозном катаклизме, по мощности сравнимом разве что с Большим взрывом. Увидеть его «невооруженным глазом» будет невозможно: единственными его свидетельствами станут гравитационные возмущения — настолько мощные, что они «отразятся» даже во Вселенной следующего эона.
Впрочем, расчеты, сделанные Вахе Гурзадяном из Ереванского института физики (Армения), показывают, что такое грандиозное событие может сказаться не только на «гравитационной карте» нашей Вселенной, но и на картине реликтового микроволнового излучения — электромагнитного «эха» Большого взрыва. Его «отпечаток» должен напоминать два круговых участка вблизи противоположных точек небесной сферы, где неоднородности реликтового фона будут значительно меньше, чем в других частях неба.
И такие участки действительно нашли! Более того, при детальном изучении в них удалось различить несколько «вложенных» кольцеобразных структур, похожих на волны от камня, брошенного в пруд. Именно такими и должны быть «следы» древних гравитационных возмущений.
К сожалению, ни Пенроуз, ни Гурзадян до сих пор не прокомментировали открытие, сделанное сотрудниками Университета Британской Колумбии (Канада) под руководством Джеймса Зибина. Сам Зибин знает о такой интерпретации находки, но высказывается относительно нее очень осторожно. Он опирается на математические модели возможного хода событий в первые секунды после Большого взрыва и замечает, что подобные «кольца» образуются также в некоторых компьютерных симуляциях, базирующихся на инфляционной гипотезе и не предполагающих «предыдущей вселенной».
Так же скептически относится ко взглядам Пенроуза большинство других космологов и астрофизиков. Самой невероятной им кажется концепция «финального» столкновения гигантских черных дыр: после того, как Стивен Хокинг сумел доказать наличие «квантового испарения» (медленного превращения массы черной дыры в энергию), ученые склонны считать, что за время, необходимое для того, чтобы эти последние черные дыры «нашли друг друга», они давно успеют «испариться» и исчезнуть, оставив после себя лишь множество высокоэнергетических фотонов.
Сторонники гипотезы Пенроуза на это говорят, будто бы такое «море чистой энергии» вполне могло бы оказаться именно той «взрывчаткой», что повлечет за собой следующий Большой взрыв, который станет началом нового материального мира.
Подводя итоги вышесказанного, можно прийти к интересным выводам. Кроме гипотезы «параллельных вселенных», которые не пересекаются и существуют независимо друг от друга (и проверить их наличие практически невозможно), мы теперь имеем также картину «последовательных вселенных», каждая из которых может оставлять определенные «следы» в структуре своей преемницы. Пока мы не в состоянии точно утверждать, что они уже найдены, но в будущем, имея более совершенные приборы для наблюдений и лучшую теоретическую базу, мы будем способны получить такие подтверждения. Как утверждает уже упомянутый Джеймс Зибин, события минувшего эона действительно должны оставить «отпечатки» в нашем мире, и они не обязательно будут иметь вид уже упомянутых колец в реликтовом фоне. Просто нужно использовать более точные методы математического моделирования, чтобы однозначно их отличить и охарактеризовать, а затем найти их эквивалент с помощью, например, новейших детекторов гравитационных волн.
Но самое интересное заключается в том, что модели «параллельных» и «последовательных» вселенных на самом деле не отрицают друг друга: наша Вселенная вполне может быть результатом столкновения сверхмассивных черных дыр в каком-то совершенно другом пространстве, с которым она после Большого взрыва полностью потеряла связь (но которое после этого никуда не исчезло). И это возвращает нас к известной гипотезе Мультиверсума, где множество вселенных постоянно образуют друг друга, гибнут и снова рождаются, чтобы в итоге в какой-то из них набор физических законов и констант оказался благоприятным для возникновения звезд, планетных систем и разумной жизни, способной постичь все сложности мироздания…
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
