Чи може існувати Всесвіт нескінченно?

Існує безліч припущень про те, як зародилася і чому існує наш Всесвіт

13,8 мільярдів років тому Всесвіт являла собою — простір, нескінченно стислий високим тиском. Проте менш ніж за одну мільярдну частку секунди ця крихітна крапка розширилася до неймовірних розмірів. Класична історія нашої Всесвіті має початок, середину і кінець. Так, відповідно до загальної теорії відносності (ЗТВ) Альберта Ейнштейна, з часом розширення Всесвіту має сповільнитися. Однак реальність малює зовсім іншу картину: Всесвіт продовжує розширюватися все швидше і швидше. Причиною такої невідповідності вчені вважають таємничу темну енергію, однак не виключено, що наше розуміння Всесвіту і її еволюції необхідно переглянути.

З чого все почалося і чи могло бути інакше?

Всесвіт почала розширюватися відразу після Великого вибуху. Швидкість розширення на ранньому етапі її еволюції — цей процес називається космологічної інфляцією — була значно більше, ніж після закінчення інфляції. Так, поступово Всесвіт розширювалася і охолоджувалася, але лише з часткою початкової швидкості. Протягом наступних 380 000 років Всесвіт була настільки щільною, що космос представляв собою непрозору, сверхгорячую плазму розсіяних частинок. Коли Всесвіт охолола достатньо для того, щоб утворилися перші атоми водню, вона стала прозорою для проходження світла. Потім випромінювання спалахнуло у всіх напрямках і Всесвіт була на шляху до того, щоб стати такою, якою ми бачимо її сьогодні — , яке чергується зі згустками газу і пилу, зірок, галактик, чорних дір та інших форм матерії і енергії. Зрештою, згідно деяким моделям, всі згустки речовини розійдуться так далеко один від одного, що поступово зникнуть. стане холодним однорідним супом з ізольованих фотонів. Але що, якщо Великий Вибух не був початком всього цього?

Теорія Великого вибуху настільки загальноприйнята, що іноді можна забути про те, що це лише теорія, в якій є недоліки. Саме з цієї причини вчені пропонують різні варіанти розвитку подій. Так, висувалися припущення про те, що Великий вибух, можливо, був радше Великим відскоком» — певним поворотним моментом у нескінченному циклі скорочення і розширення Всесвіту. Ще одне припущення свідчить, що Великий вибух став точкою відображення, коли дзеркальне відображення нашого Всесвіту розширюється за «іншу сторону», в якій антиречовину замінює матерію, а сам час тече в зворотному напрямку. Згідно з третім припущенням Великий вибух — це точка переходу у Всесвіті, яка існувала завжди і продовжить розширюватися безкінечно. Всі ці теорії знаходяться за межами основної космології, але всі вони знайшли підтримку серед поважних вчених. Зростаюча кількість нових, конкуруючих один з одним теорій, говорить про те, що, можливо, прийшла пора переглянути сам факт того, що Великий вибух знаменує собою початок простору і часу.

Всесвіт, яку ми нині бачимо, складається з скупчень газу і пилу, зірок, чорних дір і галактик

, якщо Великого вибуху насправді не було?

В академічних колах не раз висловлювалася ідея про те, що Великого вибуху... не було. Так, Ерік Лернер, автор однойменної книги, яку він написав ще в 1992 році, представив результати дослідження, згідно з яким, як видання Invers, існує невідповідність між теорією Великого вибуху і спостережуваними фактичними даними. «Для розвитку космології необхідно відмовитися від основної гіпотези Великого вибуху», — йдеться в заяві Лернера. «Справжня криза в космології полягає в тому, що Великого вибуху ніколи не було».

Мова йде про невідповідність доказів присутності літію в космосі, про що астрономам, за словами Лернера, вже давно відомо. Сьогодні вчені вважають, що точна кількість гелію, дейтерію і літію було отримано в результаті реакцій синтезу в щільному, дуже гарячому хмарі хімічних елементів, що з'явилося . Однак Лернер, який провів десятиліття детально спостерігаючи за такими реакціями каже, що результати його та інших вчених не співпадають з давніми теоріями, заснованими на спостереженнях більш старих зірок. Він виявив, що в старих зірок спостерігається менше половини гелію і менше однієї десятої літію, ніж передбачає теорія нуклеосинтеза Великого вибуху, згідно з якою чверть всієї маси Всесвіту складається з гелію. Лернер переконаний, що ні літій, ні гелій не були створені до появи перших зірок у нашій галактиці.

чи Могла наша Всесвіт виникнути з нічого?

Однак далеко не всі вчені згодні з теорією Лернера. На думку професора астрономії з університету Південної Каліфорнії Ваэ Перумяна, Лернер рідко посилається на рецензуються статті, а багато його аргументи не витримують критики. Так, Перумиан вважає, що мікрохвильове фонове космічне випромінювання (або реліктове випромінювання), яке свідчить про радіації, що виходить від Великого вибуху, є опорою космологічної теорії, яку Лернер не може заперечити. Крім того, якщо б в теорії Великого вибуху були настільки серйозні недоліки, Лернер не був би єдиним критиком цієї теорії.

Але Лернер не самотній. Лауреат Нобелівської премії космолог Джеймс Пиблз вважає, що необхідно припинити називати найбільш ранні моменти нашого Всесвіту «Великим вибухом». Як агентство Франс Прес, Пиблз вважає, що немає хорошого способу перевірити, чи справді така подія як Великий вибух мало місце — у космологів є докази швидкого розширення зовні, але немає нічого більш дискретного, ніж особлива точка, яка вибухнула, щоб створити все у Всесвіті. У Поблизу немає альтернативи теорії Великого вибуху, при цьому він переконаний, що без достатніх даних вчені не повинні вважати, що ця зручна гіпотеза вірна. При цьому вчений визнає, що відсутність кращого способу опису початку Всесвіту Великий вибух чудово працює. У своїх розрахунках Пиблз також дотримується загальноприйнятої теорії, хоча вона йому дуже не подобається.

Великий стрибок: може Всесвіт розширюватися безкінечно?

Найбільш поширена в наукових колах гіпотеза бере початок у невдоволенні ідеєю космологічної інфляції. Космічне мікрохвильове фонове випромінювання є фундаментальним фактором у кожній моделі Всесвіту з тих пір, як було вперше виявлено в 1965 році. Більш того, реліктове випромінювання є основним джерелом інформації про те, як виглядала рання Всесвіт і одночасно загадкою для фізиків. Справа в тому, що реліктове випромінювання виглядає однаково навіть у регіонах, які, здавалося б, ніколи не могли взаємодіяти один з одним за всю історію Всесвіту.

Шрами, залишені Великим вибухом в слабкому реліктовому випромінюванні, яке пронизує весь космос, дають підказки про те, як виглядала рання Всесвіт

Згідно з гіпотезою Великого відскоку, Всесвіт буде розширюватися до тих пір, поки не розпадеться до однієї нескінченно малої точки — це цикл, який триває вічність. У 2007 році Мартін Боджавальд, фізик з Пенсільванського університету, грунтуючись на моделі Ейнштейна, висунув теорію — область квантової фізики, що описує надзвичайно високі енергії, які домінували в ранній Всесвіту.Так, дослідники прийшли до висновку, що Всесвіт не виникла з нічого і не буде розширюватися безкінечно. Однак дослідження Божавальда показує, що гіпотетична не була такою, як наша. У загальному і цілому, гіпотеза Великого відскоку узгоджується з картиною Великого вибуху про гарячою, щільною всесвіту, що зародилася 13,8 мільярдів років тому, яка почала розширюватися і охолоджуватися. Але замість того, щоб стати початком простору і часу, великий вибух виявився моментом переходу Всесвіту від більш ранньої фази існування, під час якої простір скорочувалася.

Проте критики вважають, що існує мало доказів на підтримку цієї теорії. Так, Пітер Війт, математик з Колумбійського університету, написав у своєму блозі : «Для того, щоб вважатися легітимною теорією, такі заяви повинні бути підкріплені доказами».

Пошук відповідей: всі шляхи ведуть до темної енергії

Виходячи з того, що загальновизнаною теорією появи й еволюції Всесвіту є теорія Великого вибуху, який вчені намагаються знайти відповідь на питання про те, чому розширюється з прискоренням.

і темна енергія, ймовірно, і є ключ до розуміння нашого Всесвіту

У міру того, як дослідники аналізували рух зірок і галактик, вони прийшли до висновку про існування невидимих частинок, які вони назвали темною матерією. А постійне прискорення розширення Всесвіту (постійна Хаббла), дозволило припустити, що воно викликане певним феноменом, який дослідники назвали темною енергією. Темна енергія і темна матерія є головними науковими загадками сучасності, тому займаються пошуками відповідей (DES). DES приступили до роботи у 2004 році, зараз в проекті беруть участь 400 вчених, які представляють 26 різних наукових інститутів з семи країн. Пошук темної енергії вчені ведуть з допомогою самої чутливої астрономічної цифровою фотокамерою з роздільною здатністю 570 мегапікселів. Камера встановлена на телескопі Viktor Blanco в обсерваторії Черро Толедо в чилійських Андах. Це свого роду скальпель, оснащений п'ятьма лінзами.

Відповіді на фундаментальні питання про те, як з'явився Всесвіт і що таке темна матерія і темна енергія, як вважають дослідники, повинні бути представлені широкій громадськості приблизно через п'ять років. Метою DES є аналіз 100 000 галактик, які знаходяться від нас на відстані до 8 мільярдів світлових років. Так як темну енергію не можна побачити, дослідники вимірюють , щоб точно визначити, чи існує темна енергія і з чого складається. Так чи інакше, нам з вами залишається чекати результатів роботи міжнародної команди вчених і будувати припущення про те, що ж із себе представляє наша Всесвіт.