Люди пытались ответить на вопрос, почему вселенная существует в течение тысяч лет. Но у науки до сих пор не было даже приблизительного ответа.
Однако в последние годы физики и космологи начали активно искать ответы. Они отмечают, что у нас теперь есть понимание истории вселенной, а также физических законов, согласно которым она существует. Эта информация способна предоставить нам ключ к разгадке того, как и почему существует Вселенная.
Все из ничего
Общий вывод, к которому пришли эти ученые: вся вселенная, от момента Большого взрыва до усеянного звездами и галактиками космоса, в котором мы теперь обитаем, произошла из ничего.
По их словам, это должно было произойти, потому что «ничто» является крайне нестабильным.
Ученые утверждают, что этот вывод следует из двух самых успешных научных теорий: квантовой механики и общей теории относительности.
Как же именно эти теории объясняют появление всего из ничего? И какое отношение к этому имеет Теория Большого Взрыва?
Частицы из вакуума
Квантовая механика утверждает, что нет такой вещи, как «ничто». Даже самый идеальный физический вакуум на самом деле заполнен частицами и античастицами, которые образуются из ниоткуда и почти мгновенно исчезают назад в небытие.
Эти виртуальные частицы настолько непостоянны, что их невозможно наблюдать непосредственно, но мы знаем, что они есть, благодаря следам, оставляемым их коротким существованием.
Пространство-время из отсутствия пространства и времени
От крошечных частиц, таким как атомы, давайте перейдем к огромным космическим телам, как галактики. Лучшая теория для описания таких крупномасштабных структур – общая теория относительности Альберта Эйнштейна, которая объясняет, как функционируют пространство, время и гравитация.
Относительность очень отличается от квантовой механики, и до сих пор никто не может идеально объединить две основополагающие физические теории. Однако были те, кто пытался.
Компромисс, к которому они пришли, состоит в том, что, если квантовую теорию применить к наименьшему масштабу космоса, само пространство становится нестабильным. Пространство-время дестабилизируется, вращаясь и вскипая в пену пространственно-временных пузырей.
Другими словами, небольшие пузыри пространства и времени могут сформироваться совершенно спонтанно. Если пространство-время воспринимать сквозь призму квантовой теории, оно может колебаться. Таким образом, виртуальные пространственно-временные модели могут возникать так же спонтанно, как и виртуальные частицы.
Кроме того, в квантовой физике, если что-то не является невозможным, оно обязательно произойдет рано или поздно.
Вселенная из пузыря
Получается, что не только частицы и античастицы могут появляться из небытия: пузыри пространства-времени могут делать то же самое. Однако возникает вопрос: как происходит прыжок от бесконечно малого пространственно-временного пузыря до гигантской вселенной, которая состоит из сотен миллиардов галактик?
Отвечает на этот вопрос Инфляционная модель Вселенной, которая говорит о том, что с момента Большого взрыва и по сей день Вселенная продолжает расширяться. А если галактики движутся друг от друга, они, вероятнее всего, однажды были расположены близко.
Вселенная или мультивселенная?
На данном этапе создание Вселенной выглядит легким. Квантовая механика говорит нам, что «ничто» нестабильно, а также, что начальный прыжок от «ничего» до «чего-то» был неизбежен. Теория относительности и расширения Вселенной объясняет, как крошечный пузырь пространства-времени расцвел в крупную, богатую вселенную.
Возникает вполне логичный вопрос: почему это произошло лишь однажды? Если появился один пространственно-временной пузырь и он сумел расшириться, чтобы сформировать нашу Вселенную, что мешает другим пузырям сделать то же самое?
По мнению физика Андрея Линде, вселенные возникали всегда, и этот процесс бесконечен.
Когда «пузырь» новой Вселенной прекращает раздуваться, она все еще окружена пространством, которое продолжает существовать. Это пространство может породить больше вселенных еще с большим нестабильным пространством вокруг них. Таким образом, как только начинается инфляция одной вселенной, она должна повлечь за собой бесконечный каскад вселенных. Наша Вселенная может оказаться всего одним зерном песка на бесконечном пляже.
Пока у нас нет веских доказательств существования других вселенных. Но, так или иначе, эти идеи придают совершенно новое значение фразе «что-то из ничего».
