Как была создана Вселенная?

Мы знаем, что живем в расширяющейся Вселенной. Это означает, что вся Вселенная становится больше с каждым днем. Это также означает, что в прошлом наша Вселенная была меньше, чем сегодня. Физика предполагает, что наша Вселенная когда-то была бесконечно крошечной, бесконечно плотной точкой — сингулярностью.

Большинство физиков считают, что эта точка расширилась во время Большого взрыва, но поскольку вся известная физика не работает в экстремальных условиях, преобладавших в младенчестве нашей Вселенной, трудно с уверенностью сказать, что происходило в те самые ранние моменты существования Вселенной.

Возвращаясь во времени

На протяжении большей части истории Вселенной она была усеяна подобными небесными объектами, которые присутствуют сейчас, просто они были ближе друг к другу. Например, когда нашей Вселенной было меньше 380 000 лет, ее объем был примерно в миллион раз меньше, чем сегодня, а средняя температура составляла около 10 000 Кельвинов.

Она была такой горячей и плотной, что представляла собой плазму, состояние материи, в котором атомы разрываются на протоны, нейтроны и электроны. Однако мы сталкиваемся с плазмой и во многих других ситуациях в космосе и на Земле, так что мы довольно хорошо понимаем, как она работает.

Но чем дальше мы идем назад, тем сложнее становится физика. Когда Вселенной было всего двенадцать минут от роду, она представляла собой густой суп из протонов, нейтронов и электронов, и все еще подчинялась той же физике, которую мы используем для понимания ядерных бомб и ядерных реакторов.

Однако, если мы оглянемся назад еще раньше, все станет очень схематично. Когда мы пытаемся понять Вселенную, когда ей было меньше секунды, у нас нет физической теории, которая могла бы справиться с безумно высокими температурами и давлениями, которые испытала Вселенная.

Все наши физические теории терпят крах, и мы не понимаем, как действуют в этих условиях частицы, силы и поля.

Рождение сингулярности

Физики могут наметить рост космоса, используя общую теорию относительности Эйнштейна, которая связывает содержание космоса с историей его расширения. Но теория Эйнштейна содержит фатальный недостаток. Если мы проследим общую теорию относительности до ее конечного вывода, то в прошлом в конечное время вся наша Вселенная была сжата в единую бесконечно плотную точку.

Это известно как сингулярность Большого взрыва. Сингулярность часто называют «началом» Вселенной: Но это вовсе не начало. С математической точки зрения сингулярность при Большом взрыве не говорит нам о том, что там началась Вселенная. Вместо этого он говорит нам, что сама общая теория относительности дала сбой и утратила свою предсказательную и объяснительную силу.

Физики давно знают, что общая теория относительности неполна. Она не может объяснить гравитацию в больших масштабах или в малых масштабах, известную как квантовая гравитация. Другими словами, чтобы полностью понять самые ранние моменты Вселенной, нам нужна новая физика.

Вопрос на века

К сожалению, в настоящее время у нас нет такой физики. У нас есть несколько кандидатов на квантовую гравитацию, такие как теория струн и петлевая квантовая гравитация, но эти теории не были полностью разработаны, не говоря уже о проверке. Но если любая из этих теорий верна, они могут рассказать нам интересные вещи о ранней Вселенной.

В случае петлевой квантовой гравитации сингулярность заменяется куском пространства-времени конечного размера. В то же время в теории струн наша Вселенная происходит из «ландшафта» возможных вселенных.

Также возможно, что наш Большой взрыв существует как одна из бесконечной серии вселенных, бесконечно умножающихся в мультивселенной. Только дальнейшие достижения в теоретической физике помогут разобраться в туманности этих возможных идей. Но есть еще одна проблема: мы можем никогда не узнать, что вызвало Большой взрыв.

В самые ранние моменты даже наши представления о времени и пространстве рушатся. В таких экстремальных масштабах обычные, повседневные понятия, такие как «начало» и «до», могут даже не иметь смысла.