У часу немає початку. Фізики запропонували нову теорію зародження Всесвіту

Однак що було до цього? Тут відповідь ще коротша — ніхто не знає. Поки що вчені обмежуються лише гіпотезами, жодна з яких не вважається загальноприйнятою на рівні теорії Великого вибуху.

За однієї з них, всі ми з’явилися завдяки якійсь екзотичній матерії — інфлятонам, — яка мала достатню кількість енергії для нагріву частинок у стислому просторі до Великого вибуху.

Інша передбачає існування іншого Всесвіту, розпад якого поступово призвів до Великого вибуху і формування нашого світу.

Нещодавно ми писали про ідею космологічної інфляції — раннього періоду експоненціального розширення, що передував Великому вибуху, коли весь наш світ був суцільною енергією, через що він розширювався з неймовірною швидкістю. Ця модель також не відкидає існування Великого вибуху, а радше коригує його роль — замість зародження Всесвіту це лише частина його еволюції, яка стала точкою відліку для нашого Всесвіту. Відповідно до цієї концепції у Всесвіті немає початкового моменту.

Бруно Бенто, фізик, що вивчає природу часу в університеті Ліверпуля, і аспірантка Інституту теоретичної фізики в Імперському коледжі Лондона Став Залел презентували ще одну інтригуючу гіпотезу, яка в принципі відкидає існування моменту зародження світу. До цього питання він підійшов з боку квантової гравітації — мабуть, головна проблема сучасної фізики, яку не можуть пояснити дві наші головні теорії існування Всесвіту: квантова фізика і загальна теорія відносності (ЗТВ) Альберта Ейнштейна.

Якщо ще раз спростити складні пояснення, то ЗТВ відповідає за макросвіт, а квантова механіка — за мікросвіт. Теорія Ейнштейна описує все, що нас оточує у вигляді простору-часу, а також взаємодію всіх об'єктів у Всесвіті за допомогою гравітації. Натомість, квантова механіка, описує взаємодію елементарних частинок за допомогою відразу трьох показників — електромагнітної, сильної і слабкої ядерної взаємодії.

Однак як мінімум у двох конкретних місцях у Всесвіті ці концепції не працюють — у центрах чорних дір і на початку Всесвіту, тобто, в точці, яка стала основою для Великого вибуху. Ці точки називаються сингулярностями, в яких не діють відомі нам закони фізики. Усередині сингулярностей гравітація незбагненним для науки чином впливає на мікрочастинки нарівні з іншими трьома силами. Це є головним свідченням того, що ми поки далекі від пізнання нашого світу.

Щоб пояснити квантову гравітацію, Бенто і Залел використовували теорію причинних множин, яка відрізняється від практично всіх сучасних фізичних теорій своїм поглядом на структуру простору-часу. Заведено вважати, що вони неперервні, завдяки чому дві точки можуть бути максимально близько один до одного в просторі, а дві події можуть відбуватися в максимально близькі один до одного моменти часу.

Теорія причинних множин обмежує цю структуру просторово-часовими атомами, розбиваючи їх на частини — таким чином саме ці «атоми» є природними обмежувачами для розміщення точок у просторі-часі. Їх можна порівняти зі структурою екранів — ви не зможете наблизити два різні зображення на відстань ближче, ніж один піксель.

«Велику частину філософії причинних множин становить перебіг часу, який є чимось фізичним; його не можна приписувати якійсь виниклій ілюзії або чомусь, що відбувається в нашому мозку, що змушує нас думати, що час йде. Сам факт цього просування є проявом цієї теорії», — пояснює Бенто.

Проблема сингулярності вирішується досить гарним чином — вона просто не може існувати в цій теорії. Через те, що простір-час розбивається на частини, матерію неможливо стиснути до нескінченно крихітної точки менше їх атома. Це і відбилося на погляді фізика на зародження Всесвіту, який він описав у своїй статті, що доступна в базі даних препринтів arXiv.

За припущенням Бенто, Великий вибух не є моментом створення Всесвіту — це лише особливий момент в еволюції Всесвіту, що існував вічно. Яким був наш світ до Великого вибуху — одне з головних питань, яке стоятиме перед вченими під час їхніх подальших досліджень.

На Бенто і Залел чекає багато роботи, щоб поєднати свою теорію з сучасним світом, проте вони задоволені, що їхню структуру атомів простору-часу можна довести математично. Також визнають, що для пояснення ролі Великого вибуху в розвитку Всесвіту може знадобитися нова математика, а тому доказів цієї теорії точно доведеться почекати деякий час.