У времени нет начала. Физики предложили новую теорию зарождения Вселенной

Однако что было до этого? Здесь ответ еще короче — никто не знает. Пока что ученые ограничиваются лишь гипотезами, ни одна из которых не считается общепринятой на уровне теории Большого взрыва.

Согласно одной из них, все мы появились благодаря некой экзотической материи — инфлятонам, — которая имела достаточное количество энергии для нагрева частиц в сжатом пространстве до Большого взрыва.

Другая предполагает существование другой Вселенной, распад которой постепенно привел к Большому взрыву и формированию нашего мира.

Недавно мы писали об идее космологической инфляции — раннему периоду экспоненциального расширения, предшествовавшего Большому взрыву, когда весь наш мир был сплошной энергией, из-за чего он расширялся с неимоверной скоростью. Эта модель также не отвергает существование Большого взрыва, а скорее корректирует его роль — вместо зарождения Вселенной это лишь часть ее эволюции, которая стала точкой отсчета для нашей Вселенной. Согласно этой концепции у Вселенной нет начального момента.

Бруно Бенто, физик, изучающий природу времени в Ливерпульском университете, и аспирантка института теоретической физики в Имперском колледже Лондона Став Залел представили еще одну интригующую гипотезу, которая в принципе отвергает существование момента зарождения мира. К этому вопросу он подошел со стороны квантовой гравитации — пожалуй, главной проблемы современной физики, которую не могут объяснить две наших главных теории существования Вселенной: квантовая физика и общая теория относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна.

Если еще раз упростить сложные объяснения, то ОТО отвечает за макромир, а квантовая механика — за микромир. Теория Эйнштейна описывает все, что нас окружает в виде пространства-времени, а также взаимодействие всех объектов во Вселенной с помощью гравитации. В свою очередь, квантовая механика, описывает взаимодействие элементарных частиц с помощью сразу трех показателей — электромагнитного, сильного и слабого ядерного взаимодействия.

Однако как минимум в двух конкретных местах во Вселенной эти концепции не работают — в центрах черных дыр и в начале Вселенной, то есть, в точке, которая стала основой для Большого взрыва. Эти точки называются сингулярностями, в которых не действуют известные нам законы физики. Внутри сингулярностей гравитация непостижимым для науки образом влияет на микрочастицы наравне с остальными тремя силами. Это является главным свидетельством того, что мы пока далеки от познания нашего мира.

Чтобы объяснить квантовую гравитацию, Бенто и Залел использовали теорию причинных множеств, которая отличается от практически всех современных физических теорий своим взглядом на структуру пространства-времени. Принято считать, что они непрерывны, благодаря чему две точки могут быть максимально близко друг ко другу в пространстве, а два события могут происходить в максимально близкие друг ко другу моменты времени.

Теория причинных множеств ограничивает эту структуру пространственно-временными атомами, разбивая их на части — таким образом именно эти «атомы» являются естественными ограничителями для размещения точек в пространстве-времени. Их можно сравнить со структурой экранов — вы не сможете приблизить два разных изображения на расстояние ближе, чем один пиксель.

«Большую часть философии причинных множеств составляет течение времени, которое является чем-то физическим; его нельзя приписывать какой-то возникающей иллюзии или чему-то, что происходит в нашем мозгу, что заставляет нас думать, что время идет. Сам факт этого продвижения является проявлением этой теории», — объясняет Бенто.

Проблема сингулярности решается достаточно красивым образом — она просто не может существовать в этой теории. Из-за того, что пространство-время разбивается на части, материю невозможно сжать до бесконечно крошечной точки меньше их атома. Это и отразилось на взгляде физика на зарождение Вселенной, который он описал в своей статье, которая доступна в базе данных препринтов arXiv.

Согласно предположению Бенто, Большой взрыв не является моментом сотворения Вселенной — это лишь особый момент в эволюции Вселенной, существовавшей вечно. Каким был наш мир до Большого взрыва — один из главных вопросов, который будет стоять перед учеными во время их дальнейших исследований.

Бенто и Залел предстоит много работы, чтобы совместить свою теорию с современным миром, однако они довольны, что их структуру атомов пространства-времени можно доказать математически. Также признают, что для объяснения роли Большого взрыва в развитии Вселенной может потребоваться новая математика, а потому доказательств этой теории точно придется подождать некоторое время.