Есть ли у начало у «прыгающих вселенных»?

Пытаясь понять природу космоса, некоторые теоретики предполагают, что Вселенная расширяется и сжимается бесконечными циклами. Поскольку предполагается, что такое поведение будет вечным, у Вселенной не должно быть ни начала, ни конца — только вечные циклы роста и сокращения, которые навсегда уходят в будущее и навсегда уходят в прошлое.

Это привлекательная концепция отчасти потому, что она устраняет необходимость в состоянии, называемом сингулярностью, которое соответствует «началу времени» в других моделях.

Но новое исследование, проведенное физиками из Университета Буффало Уиллом Кинни и Ниной Стейн, указывает на то, что циклические или «прыгающие» космологии терпят неудачу.

Исследование показывает, что последняя версия этой теории — циклическая модель, разрешающая давние опасения по поводу энтропии , — ставит новую проблему (или, скорее, возвращает к старой). Ученые заключают, что циклические вселенные, описанные в рамках этой модели, все-таки должны иметь начало.

Если у Вселенной было начало, то как оно началось?

Уилл Кинни является автором книги 2022 года под названием «Бесконечность миров», в которой рассказывается эпическая история космической инфляции, конкурирующей теории о происхождении Вселенной.

Согласно этой модели, ранняя Вселенная характеризовалась периодом быстрого расширения от сингулярности, за которым последовал сверхгорячий Большой взрыв, в результате которого образовались первичные элементы, из которых впоследствии образовались галактики, звезды и планеты, а также атомы в наших телах и все остальное.

Космическая инфляция является ведущей теорией. Но основное внимание в теории уделяется тому, что происходит во время и после эпохи быстрого расширения. Она не объясняет, что было до этого, и не описывает условия начальной сингулярности.

Истинно циклическая Вселенная могла бы обойти эти проблемы: если Вселенная вовлечена в бесконечные циклы расширения и сжатия, у нее вообще не должно быть начала.

Но, как отмечает Уилл Кинни, эти прыгающие модели поднимают целый ряд вопросов.

«К сожалению, уже почти 100 лет известно, что эти циклические модели не работают, потому что во Вселенной со временем накапливается беспорядок или энтропия, поэтому каждый цикл отличается от предыдущего. Это не совсем циклично», — говорит Уилл Кинни.

«Недавняя циклическая модель решает эту проблему накопления энтропии, предполагая, что Вселенная расширяется с каждым циклом, разбавляя энтропию. Вы растягиваете все, чтобы избавиться от космических структур, таких как черные дыры, что возвращает Вселенную к исходное однородное состояние до того, как начнется новый отскок».

«Но, — добавляет он, — мы показали, что при решении проблемы энтропии вы создаете ситуацию, когда вселенная должна иметь начало. Наше доказательство в целом показывает, что любая циклическая модель, которая устраняет энтропию путем расширения, должна иметь начало».

«Мысль о том, что был момент времени, до которого не было ничего, не было времени, беспокоит нас, и мы хотим знать, что было до этого. Но, насколько мы можем судить, должно было быть «начало». Есть точка, для которой нет ответа на вопрос: «Что было до этого?» »

И, конечно же, есть дополнительные исследовательские вопросы. «Наше доказательство не применимо к циклической модели , предложенной Роджером Пенроузом, в которой Вселенная бесконечно расширяется в каждом цикле. Мы работаем над этим».

Исследование было опубликовано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.