Возможно, самый большой вопрос космологии заключается в том, откуда произошел Большой взрыв. Мы можем экстраполировать результаты наших наблюдений за Вселенной и сделать некоторые выводы с высокой степенью достоверности. Поскольку Вселенная расширяется, если мы отмотаем время назад, то вселенная будет сжиматься по мере того, как мы будем возвращаться назад во времени, пока… должно быть, это была единственная точка, изначальная сингулярность. Моментом, когда эта точка быстро расширилась во Вселенную, был Большой взрыв, но откуда изначально взялись все вещество и энергия, из которых состоит Вселенная? Чтобы еще больше запутать ситуацию, Большой взрыв также создал пространство-время, поэтому любая ссылка на то, что происходило во время Большого взрыва или до него, является сложной.
Мы действительно можем провести эксперименты, чтобы проверить наши представления о самой ранней Вселенной (менее чем через секунду после Большого взрыва), воспроизводя эти высокие энергии в ускорителях элементарных частиц. Но в какой-то момент энергии превышают все, что мы можем получить, и мы находимся в области чисто теоретической физики. В эту категорию входит вопрос о том, откуда взялась сингулярность, которая стала причиной Большого взрыва.
Нет недостатка в гипотезах о том, откуда взялась Вселенная. Один из вопросов заключается в том, могла ли вселенная возникнуть буквально из ничего. Это глубокий вопрос, для всестороннего изучения которого потребовалась бы целая книга. В общих чертах я понимаю, что, по сути, существуют два лагеря. Первая утверждает, что что-то не может возникнуть из ничего, и поэтому всегда должно было что-то существовать, даже если это была всего лишь квантовая флуктуация, подобная той, что существует в “пустом” пространстве внутри нашей Вселенной. Даже в самом пустом пространстве все еще присутствует квантовая “пена” энергии, частицы которой на короткое время возникают, а затем аннигилируют друг с другом. Возможно, вся Вселенная – это гигантская квантовая флуктуация в какой-то еще более грандиозной квантовой пене.
Другой подход заключается в утверждении, что вселенная может возникнуть из ничего, но нам, возможно, нужно пересмотреть значение слова “ничто”. Возможно, законы реальности (метавселенной или чего-то еще) просто не допускают состояния, которое мы воспринимали бы как полное ничто. Мы считаем, что ничто – это просто отсутствие чего-либо, материи и энергии, но, возможно, все гораздо сложнее. Возможно, просто невозможно, чтобы на самом деле не было ничего в таком упрощенном смысле. Это, конечно, связано с конечной природой реальности, где физика граничит с метафизикой.
Ко всему этому добавляется понятие времени. Нам очень трудно отказаться от нашей линейной концепции времени или представить ситуацию, в которой времени не существует. Что бы это вообще значило? Далее, некоторые физики утверждают, что Большой взрыв был не единичным событием, а частью некоего бесконечного цикла. Первоначальная идея заключалась в том, что Вселенная может в конечном итоге замедлить свое расширение, затем сжаться и снова собраться в результате Большого взрыва, а затем снова взорваться в результате еще одного Большого взрыва, и так до бесконечности. Но теперь у нас есть доказательства того, что Вселенная ускоряет свое расширение – никакого Большого взрыва нет.
Вместо этого Вселенная продолжит расширяться, пока не погаснут все звезды и не испарятся все черные дыры. Это называется тепловой смертью Вселенной – она станет очень большой, холодной и пустой, без какой-либо полезной энергии. Конец. Или так оно и есть? Роджер Пенроуз предполагает, что, возможно, вселенная, пережившая тепловую смерть, также могла бы перерасти в Большой взрыв (то, что он называет конформной циклической космологией). Это звучит очень нелогично, потому что так оно и есть. Его идея основывалась на математическом сходстве (математика всегда является хорошим началом – см. Теорию относительности). Есть некоторое сходство между математикой, используемой для описания Большого взрыва, и математикой, используемой для описания тепловой смерти Вселенной. Возможно, это просто совпадение или математический курьез, но Пенроуз предположил – что, если это не так?
Что, если максимально расширенная и холодная Вселенная математически приближается к состоянию, идентичному сингулярности, которая привела к Большому взрыву? Опять же, наш человеческий разум, ограниченный рамками Земли, не может охватить эту концепцию, но мы можем подсчитать цифры. В какой-то момент вселенная тепловой смерти становится сингулярностью, а затем начинается другой цикл Вселенной. Если вы хотите по-настоящему поразиться, некоторые физики даже предполагают, что это была бы та же вселенная. Не другая версия той же материи и энергии, а настоящая та же вселенная в пространстве и времени. По сути, конец Вселенной и ее начало – это один и тот же момент времени, вселенная возвращается к себе самой в рамках одного гигантского автономного временного цикла.
Вселенная тогда была бы ограниченной во времени, но ничем не связанной (Стивен Хокинг обсуждал это в своей книге “Краткая история времени”). Лучшая аналогия – это кольцо, мы просто движемся по нему вечно, но у него нет истинного начала или конца. В этой концепции нет ни начала, ни конца, нет никакого “до”, есть только замкнутый бесконечный цикл. Это решает проблему “чего-то из ничего”, потому что вселенная ни из чего не возникла, она просто всегда была. Это все еще оставляет нас перед более глубоким вопросом – почему существует что-то, а не ничего, но это может оказаться бесполезным направлением исследования.
На этом уровне теоретической физики, я не думаю, что существуют какие-либо идеальные аналогии, только случайные проблески теней. Но есть математика, которая является единственным способом по-настоящему понять вещи. Возможно, мы также приближаемся к пределам экспериментальной физики, и если мы не сможем проверить наши идеи, они навсегда останутся спекулятивными. Возможно, на решение этих вопросов уйдут тысячи или миллионы лет, а не те несколько столетий, которые мы потратили на это.
