Вчені вважають, що Всесвіт немає початку. А як же Великий вибух?
Нова теорія квантової гравітації показує, що, можливо, у нашого Всесвіту не було ніякого початку і він існував завжди.
Теорією причинних множин передбачається, що простір і час розбиті на дискретні шматки простору-часу, що говорить про існування фундаментальної одиниці простору-часу.
Фізики у своїй новій роботі показали, що цілком імовірно, що Всесвіт не мав ніякого початку — він міг завжди існувати в нескінченному минулому і тільки недавно еволюціонував у те, що ми називаємо Великим вибухом.
Квантова гравітація, мабуть, найнеприємніша проблема, з якою стикається сучасна фізика. У нас є дві надзвичайно ефективні теорії, що описують Всесвіт: квантова фізика та загальна теорія відносності.
Квантова фізика успішно описала три з чотирьох фундаментальних сил природи (електромагнетизм, слабка взаємодія та сильна взаємодія) аж до мікроскопічних масштабів.
Загальна теорія відносності, зі свого боку, є найпотужнішим і найповнішим з колись розроблених описом гравітації, але при всіх своїх сильних сторонах ЗТВ (Загальна теорія відносності) неповна.
Принаймні у двох конкретних місцях у Всесвіті математика ЗТВ просто ламається, не даючи надійних результатів: у центрах чорних дірок та на початку Всесвіту. Ці області називаються «сингулярностями», які є точками у просторі-часі, де руйнуються наші нинішні закони фізики. У межах цих сингулярностей гравітація стає неймовірно сильною в дуже малих масштабах довжини — це все, що нам відомо.
Для опису сингулярностей нам потрібна квантова теорія гравітації. Існує безліч претендентів, включаючи теорію струн та петлеву квантову гравітацію, але є один підхід, який повністю переписує наше розуміння простору та часу.
У всіх сучасних теоріях фізики простір і час безперервні та утворюють «тканину», що лежить в основі всієї реальності. Теорія причинних множин переосмислює простір-час як серію дискретних фрагментів або «атомів простору-часу».
Найзрозуміліша аналогія тут – дисплей, за допомогою якого ви читаєте цей текст. Він складається з пікселів і мінімально можлива відстань між об’єктами, що заповнюють пікселі, рівна, власне, одному пікселю.
Інтерпретація подання «атомів» простору-часу, схожих на пікселі дисплея. Фото: oxygen/Getty Images.
Теорія причинної множини акуратно усуває проблему сингулярності Великого вибуху, тому що в ній сингулярностей бути не може. Матерія не може стиснутися до нескінченно крихітних точок, оскільки є мінімально можливий розмір — один «атом» простору-часу.
Який вигляд має початок нашого Всесвіту без сингулярності Великого вибуху?
Ніякий. Його не було. Згідно висновків з роботи, мається на увазі, що Всесвіт, можливо, просто завжди існував, а те, що ми сприймаємо як Великий вибух, можливо було просто певним моментом в еволюції цього завжди існуючого причинно-наслідкового набору, а не істинним початком.
Це поки що лише нова цікава гіпотеза. Поки що неясно, чи може цей причинно-наслідковий підхід дозволити створити фізичні теорії, з якими ми могли б працювати, щоб описати складну еволюцію Всесвіту, включаючи момент, який ми називаємо Великим вибухом.
Інакше кажучи, це… лише початок роботи.