Спроба відповісти на питання «Що було до Великого вибуху» привела нобелівського лауреата Роджера Пенроуза до цікавої космологічної концепції, у якій наш Всесвіт — лише одна ланка в нескінченному ланцюгу його «попередників» і «нащадків».
Фактично до середини XX століття більшість учених уявляла наш світ чимось вічним і незмінним. Звичайно, в ньому могли народжуватись і гинути зірки, стикатися планети, виникати та занепадати цивілізації… але на великих просторових масштабах і довгих проміжках часу він постійно мав приблизно такий самий вигляд, як і зараз. Лише у 30-ті роки з’явилися переконливі докази розширення Всесвіту, а в 60-ті — його зародження у процесі Великого вибуху. Такого кардинального «перевороту» в науковому світогляді не відбувалося, мабуть, із часу визнання геліоцентричної системи.
Але далі постало два не менш складних питання. Перше — а що, власне, було до Великого вибуху? Яким був простір перед тим, як почав розширюватись, і як довго він перебував у такому «первісному» стані? Ну і друге: все, що має початок, має й кінець. Тож яким має бути кінець нашого Всесвіту?
Шукати відповідь на це питання взявся британський математик Роджер Пенроуз. Хоч він і звик працювати з цифрами та формулами, але розумів, що спочатку йому доведеться визначитися з категоріями радше філософського плану: наприклад, що вважати «Всесвітом», а що — «не-Всесвітом». Загалом його висновки можна сформулювати так: головною ознакою нашого Всесвіту є рух, який, у свою чергу, потребує наявності мінімум двох матеріальних або енергетичних об’єктів, відстань між якими змінюється в часі. Якщо такі об’єкти відсутні або він лише один — ми маємо справу з умовним простором, що не піддається вимірюванню (тобто не можна сказати, чи він нескінченний, чи «стиснений» у надмалий об’єм, як перед Великим вибухом), а поняття швидкості та часу взагалі втрачають сенс.
Отже, за думкою Пенроуза, можна вважати, що в дуже далекому майбутньому, коли розпадуться всі елементарні частинки, а розширення простору «знищить» останній фотон (так можна коротко описати один із варіантів «смерті» нашого світу), Всесвіт фактично повернеться у стан, коли він знову зможе «вибухнути» й дати початок новому циклу існування матерії. Такий цикл учений назвав «еоном». Він не уточнював, що саме може стати першопричиною такого вибуху, але нагадаємо, що й «традиційні» моделі світобудови досі не дають однозначної відповіді на це питання.
Якою б екзотичною не була гіпотеза Пенроуза, вона виявилася достатньо привабливою, бо дозволяє вирішити відразу кілька проблем космогонії. Наприклад, дуже просто пояснює, що було до зародження нашого світу і що залишиться після його загибелі — це відповідно всесвіти попереднього та наступного еонів. Так само легко вона знімає питання ізотропії Всесвіту на великих масштабах. З наявних спостережних даних учені зробили висновки, що на рівні великих галактичних скупчень речовина в ньому розподілена загалом рівномірно, і схоже, що всі його частини «живуть» за однаковими фізичними законами. Теорія Великого вибуху сама по собі цю «рівномірність» пояснити не може, тому довелося доповнити її уявленнями про стадію інфляції — дуже швидкого розширення простору (зі швидкістю, що у багато разів перевищує світлову) буквально в перші миті його існування, яке ефективно «розмазало» всі неоднорідності. «Гіпотеза еонів» і тут дає просту відповідь: властивості різних регіонів Всесвіту «вирівнялися» ще до його виникнення.
Чи можемо ми знайти якісь підтвердження цієї красивої гіпотези? Для цього, каже Пенроуз, нам потрібно й надалі вдосконалювати техніку спостережень гравітаційних хвиль. Річ у тім, що один зі сценаріїв «кінця світу» передбачає поглинання всієї його речовини та випромінювання гігантськими чорними дірами. Потім ці надмасивні велетні почнуть стикатись один з одним, і у певний момент на весь Всесвіт їх залишиться лише двоє. Вони довго блукатимуть простором, що розширюється (власне, часу на це у них досить — трохи менше вічності), але врешті теж почнуть взаємно притягуватися та зіллються у грандіозному катаклізмі, який за потужністю можна порівняти хіба що з Великим вибухом. Побачити його «неозброєним оком» буде неможливо: єдиними його свідченнями стануть гравітаційні збурення — настільки потужні, що вони «відіб’ються» навіть у Всесвіті наступного еону.
Утім, розрахунки, зроблені Вахе Гурзадяном із Єреванського інституту фізики (Вірменія), показують, що така грандіозна подія може позначитися не лише на «гравітаційній мапі» нашого Всесвіту, але й на картині реліктового мікрохвильового випромінювання — електромагнітного «відлуння» Великого вибуху. Її «відбиток» має нагадувати дві кругові ділянки біля протилежних точок небесної сфери, де неоднорідності реліктового фону будуть значно меншими, ніж в інших частинах неба.
І такі ділянки справді знайшли! Ба більше — при детальному вивченні в них вдалося розрізнити кілька «вкладених» кільцеподібних структур, схожих на хвилі від каменя, кинутого у ставок. Саме такими й мали б бути «сліди» давніх гравітаційних збурень.
На жаль, ані Пенроуз, ані Гурзадян досі не прокоментували це відкриття, зроблене співробітниками Університету Британської Колумбії (Канада) під керівництвом Джеймса Зібіна. Сам Зібін знає про таку інтерпретацію знахідки, але висловлюється стосовно неї дуже обережно. Він спирається на математичні моделі можливого перебігу подій у перші секунди після Великого вибуху й зауважує, що схожі «кільця» утворюються також у деяких комп’ютерних симуляціях, які базуються на інфляційній гіпотезі та не передбачають «попереднього всесвіту».
Так само скептично ставиться до поглядів Пенроуза й більшість інших космологів і астрофізиків. Найнеймовірнішою їм видається концепція «фінального» зіткнення гігантських чорних дір: після того, як Стівен Гокінг зумів довести наявність «квантового випаровування» (повільного перетворення маси чорної діри на енергію), вчені схильні вважати, що за час, потрібний для того, щоб ці останні чорні діри «знайшли одна одну», вони давно вже встигнуть «випаруватися» та зникнути, залишивши після себе тільки безліч високоенергетичних фотонів.
Прихильники гіпотези Пенроуза на це зауважують, буцімто таке «море чистої енергії» цілком може бути саме тією «вибухівкою», що спричинить наступний Великий вибух, який стане початком нового матеріального світу.
Підсумовуючи сказане, можна дійти цікавих висновків. Крім гіпотези «паралельних всесвітів», що не перетинаються й існують незалежно один від одного (і перевірити їхню наявність практично неможливо), ми тепер маємо також картину «послідовних всесвітів», кожен із яких може лишати певні «сліди» у структурі свого наступника. Зараз ми ще не в змозі напевно стверджувати, що вони вже знайдені, але в майбутньому, маючи більш досконалі прилади для спостережень і кращу теоретичну базу, ми будемо здатні отримати такі підтвердження. Як стверджує вже згаданий Джеймс Зібін, події минулого еону справді мусять залишити «відбитки» в нашому світі, й вони не обов’язково матимуть вигляд уже згаданих кілець у реліктовому фоні. Просто потрібно задіяти точніші методи математичного моделювання, щоб однозначно їх відрізнити та характеризувати, а потім знайти їхній еквівалент із допомогою, наприклад, новітніх детекторів гравітаційних хвиль.
Але найцікавіше полягає в тому, що моделі «паралельних» і «послідовних» всесвітів насправді не заперечують одна одну: наш Всесвіт цілком може бути результатом зіткнення надмасивних чорних дір у якомусь абсолютно іншому просторі, з яким він після Великого вибуху повністю втратив зв’язок (але який після цього нікуди не зник). І це повертає нас до відомої гіпотези Мультиверсуму, де безліч всесвітів постійно утворюють один одного, гинуть і знову народжуються, щоб урешті в якомусь із них набір фізичних законів і констант виявився сприятливим для виникнення зірок, планетних систем і розумного життя, здатного осягнути всі складнощі світобудови…
Тільки найцікавіші новини та факти в нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
