Тайна, скрытая за сингулярностью: что было «до» Большого взрыва?
Представьте себе, что вы пытаетесь узнать, что было на месте вашего дома за сто лет до его постройки. Вы можете покопаться в архивах, найти фотографии пустыря или старого здания. Теперь представьте, что вы хотите узнать, что было за сто лет до возникновения самой Земли. Задача усложняется, но ученые все еще могут строить теории, опираясь на законы физики и геологии.
А теперь вопрос, перед которым пасует даже самое смелое воображение: а что было до того, как возникло само время?
Большой взрыв — общепринятая научная теория, описывающая эволюцию нашей Вселенной из невероятно плотного и горячего состояния. Но эта теория описывает то, что было после некоего нулевого момента. Сам же этот момент, точка сингулярности, где законы физики, известные нам, перестают работать, — это горизонт нашего познания. Заглянуть за него — все равно что спросить, что находится севернее Северного полюса.
И все же физики не были бы физиками, если бы не попытались дать хотя бы гипотетический ответ. Сегодня существует несколько основных гипотез, каждая из которых по-своему элегантна и по-своему пугающа.
Версия 1: «Ничего». Самая сложная идея
На первый взгляд, самый простой ответ: до Большого взрыва не было ничего. Но в физике понятие «ничего» (или вакуума) гораздо сложнее, чем пустота в обычном понимании.
Когда физик говорит «ничего», он подразумевает отсутствие материи, излучения и самого пространства-времени. Это не просто темная и холодная бесконечность — бесконечности там тоже нет, потому что это категория пространства. Это полное отсутствие каких-либо категорий бытия как такогого.
Однако квантовая механика учит нас, что абсолютной пустоты не существует. Даже в самом глубоком вакууме постоянно происходят флуктуации — частицы и античастицы возникают из «ничего» и тут же аннигилируют, чтобы не нарушить закон сохранения энергии.
Одна из теорий, теория квантовой гравитации, предполагает, что пространство-время само по себе может быть результатом такой флуктуации. Наша Вселенная могла возникнуть как «пузырь» из «кипящего» квантового бульона, где понятия «до» и «после» не имели смысла, потому что не существовало времени как такового. В этом случае «Ничего» — это не просто отсутствие, а состояние с потенциалом бесконечного творения.
Версия 2: Циклическая Вселенная (Великое дыхание Космоса)
Эта идея стара как мир и встречается в мифологиях многих народов (Колесо Сансары, змей Уроборос). В современной научной интерпретации она звучит так: Большой взрыв был не началом, а лишь очередным звеном в бесконечной цепи расширений и сжатий.
Сценарий таков: гравитация когда-нибудь остановит расширение нашей Вселенной (если масса материи окажется достаточной) и запустит процесс обратного сжатия — Большое сжатие (Big Crunch). Галактики сольются в одну точку, черные дыры поглотят друг друга, и вновь возникнет сингулярность. Но, как сжатая пружина, эта сингулярность «оттолкнется», породив новый Большой взрыв. Время в такой модели подобно кругу.
Однако у этой красивой теории есть проблемы. Во-первых, современные данные говорят о том, что расширение Вселенной не замедляется, а ускоряется из-за загадочной темной энергии. Во-вторых, возникает вопрос энтропии (меры хаоса). Если Вселенная прожила бесконечное количество циклов, энтропия должна была накопиться до бесконечности, но мы этого не наблюдаем.
Более современная версия — циклическая модель Пола Стейнхардта и Нила Турока. В ней «сжатие» происходит не в одной точке, а за счет столкновения нашей трехмерной вселенной («браны») с другой параллельной браной в многомерном пространстве. Столкновение порождает новый цикл, сбрасывая параметры и решая проблему энтропии.
Версия 3: Мультивселенная (Вечная инфляция)
Самая популярная сегодня гипотеза, вытекающая из теории космической инфляции (быстрого раздувания Вселенной в первую долю секунды).
Представьте себе океан в состоянии «кипения». Это фон, который называется «ложный вакуум». В нем постоянно, случайным образом, возникают пузырьки «истинного вакуума» — областей с более низкой энергией. Граница такого пузыря расширяется со скоростью света. Так вот, каждый такой пузырь — это и есть отдельная вселенная со своими законами физики.
Наша Вселенная — лишь один из бесконечного множества таких пузырей в бескрайнем море ложного вакуума. Этот процесс не имеет ни начала, ни конца. «До» нашего Большого взрыва в соседнем пузыре уже могла возникнуть другая вселенная, и она, возможно, расширяется в ином, недоступном для нас измерении.
В этой модели Большой взрыв — не уникальное событие, а рутинный процесс «кипения» мультивселенной. Вопрос «что было до?» теряет смысл, потому что время существовало всегда в виде вечной инфляции.
Так где же истина?
Наука пока не может дать окончательного ответа. Мы подобны рыбам, которые пытаются понять, что находится за пределами их аквариума. Мы можем строить догадки, наблюдая за искажениями на «стекле» (реликтовое излучение, поведение галактик), но напрямую увидеть «кухню», где готовятся вселенные, мы не в состоянии.
Выбор между «Ничего», «Циклом» и «Мультивселенной» — это пока выбор между разными математическими моделями и философскими предпочтениями. Если вы любите логическую завершенность, то вам подойдет теория циклов. Цените масштаб, тогла мультивселенная поразит ваше воображение. А если вы готовы принять, что реальность может возникнуть из абсолютного непроявленного состояния, то вас ждет теория квантового «Ничего».
Ясно одно: время и пространство не так абсолютны, как кажется. Они, вероятно, родились вместе с нашей Вселенной, и вопрос «что было до?» может быть таким же некорректным, как вопрос «что находится южнее Южного полюса?». Но сама попытка задать этот вопрос делает человеческий разум поистине великим.