Даже циклическая Вселенная должна откуда-то появиться

Мультивселенная
Иллюстрация, показывающая мультивселенную, в которой наша Вселенная лишь одна из многих. Авторы и права: Jaime Salcido/simulations by the EAGLE Collaboration.

Первые слова книги Бытия делают декларативное заявление. Бог сотворил Небо и Землю, и так начинается космическая история. Хотя не у всех мифов о сотворении есть начало, у большинства оно есть. Люди – рассказчики, и нам нравятся истории с началом. Эта потребность в происхождении глубоко внутри нас и даже является частью нашего научного мировоззрения. Как часто говорят в науке, у следствий есть причины. Этот причинно-следственный процесс является мощным инструментом для понимания мира вокруг нас, но он не лишён проблем, особенно в отношении происхождения Вселенной.

В стандартной космологической модели Вселенная начинается с Большого взрыва. Первоначальное горячее плотное состояние, из которого возникла наша современная Вселенная. Технически это означает, что мы можем проследить космическую историю до Большого взрыва. Но если у следствий есть причины, то что вызвало Большой взрыв? Что существовало до рождения Вселенной? Короткий ответ: мы не знаем.

Для некоторых это оставляет дверь открытой для божественного Творца, который находится вне времени и пространства. Но это также может быть бессмысленный вопрос о том, что существовало до появления Вселенной, как и вопрос о том, что находится к северу от северного полюса. Хотя всё происходящее во Вселенной имеет причины, Вселенная в целом может не иметь причин или не нуждаться в них. Но этот ответ меня не очень удовлетворяет.

Однако есть альтернатива. Она известна как модель циклической Вселенной, согласно которой наша нынешняя наблюдаемая Вселенная является частью нескольких Вселенных. Наша Вселенная в настоящее время расширяется и мы можем описать этот процесс используя постоянную Хаббла, и если этот параметр останется постоянным, она будет расширяться вечно. Но если постоянная Хаббла циклична, то Вселенная начнёт сжиматься в какой-то момент в будущем. Она будет сжиматься, пока не достигнет нового горячего плотного состояния. Новый Большой взрыв для новой Вселенной.

Циклическая Вселенная не нуждается в начале. Она всегда была, всегда есть и всегда будет. Но модель не без проблем. Одной из основных является проблема энтропии. Энтропия является мерой беспорядка в системе и, согласно законам термодинамики, никогда не может уменьшаться. В простой циклической модели Вселенной энтропия любой данной Вселенной должна быть хотя бы немного больше, чем энтропия её родительской Вселенной. Итак, если Вселенные возвращаются в бесконечное прошлое, текущая Вселенная будет иметь бесконечную энтропию, а это не так. Итак, должна была быть какая-то начальная Вселенная с низкой энтропией, и мы вернулись к началу.

Большой Взрыв
Большой взрыв в представлении художника. Авторы и права: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images.

Есть способ обойти эту проблему. Вселенная может иметь общий масштабный коэффициент. Если этот масштабный коэффициент увеличивается с каждой Вселенной, проблема энтропии исчезает. Интересно, что этот масштабный коэффициент конформно инвариантен. Это означает, что он не меняет того, как выглядит Вселенная. Каждая Вселенная может быть в два раза больше предыдущей, но всё внутри этой Вселенной масштабируется с тем же коэффициентом. Если удвоить доход каждого человека на планете, но также удвоить стоимость всего, то на самом деле ничего не изменится.

Этот конформно-инвариантный масштабный фактор позволил циклической Вселенной существовать без начала. Но новое исследование обнаружило изъян в этой идее. Команда изучила математическую структуру циклических моделей Вселенной в рамках общей теории относительности и обнаружила, что все они геодезически неполны в прошлом. Другими словами, в рамках общей теории относительности вы не можете проследить Вселенную, подобную нашей, через бесконечный цикл Вселенных. Возможно, до нашей существовало огромное количество Вселенных, но первая Вселенная всё же должна была существовать.

Таким образом, циклическая модель Вселенной может объяснить появление нашей Вселенной, но она лишь отодвигает проблему начала на задний план. Даже если наша Вселенная не была первой, какая-то Вселенная была. По крайней мере, для обычных циклических моделей Вселенной. Как отмечают авторы, их работа не применима к конформной циклической космологии, предложенной Роджером Пенроузом. В этой модели масштаб каждой Вселенной бесконечно больше, чем в предыдущем цикле. Авторы планируют рассмотреть эту модель в дальнейшем.

Больше информации: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

Оставьте комментарий