Що сталося до Великого вибуху? Умовно відповідь на це запитання, як правило, "Не існує такого поняття, як" до Великого вибуху ". Саме ця подія почала все. Але правильна відповідь, каже фізик Шон Керролл, така: "Ми просто не знаємо". Керролл, як і багато інших фізиків і космологів, почали розглядати можливість часу до Великого вибуху, а також альтернативні теорії того, як виник наш Всесвіт. Керролл обговорював цей тип "спекулятивних досліджень" під час бесіди на зустрічі Американського астрономічного товариства минулого тижня в Сент-Луїсі, штат Міссурі.
"Це цікавий час бути космологом", - сказав Керролл. «Ми і благословлені, і прокляті. Це золотий вік, але проблема полягає в тому, що модель, яку ми маємо у Всесвіті, не має сенсу ».
По-перше, існує проблема з інвентаризацією, де 95% всесвіту не враховуються. Космологи, здавалося б, вирішили цю проблему шляхом збивання темної речовини та темної енергії. Але те, що ми "створили" матерію, щоб відповідати даним, не означає, що ми розуміємо природу Всесвіту.
Ще один великий сюрприз щодо нашого Всесвіту - це фактичні дані з космічного корабля WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), який вивчав космічний мікрохвильовий фон (CMB) "відлуння" Великого вибуху.
"Знімок WMAP про те, як виглядав ранній Всесвіт, показує, що він є гарячим, щільним і гладким [низька ентропія] в широкому просторі", - сказав Керролл. "Ми не розуміємо, чому це так. Це ще більший сюрприз, ніж проблема з інвентарем. Наш Всесвіт просто не виглядає природно. " Керролл зазначив, що стан низької ентропії зустрічається рідко, плюс усі можливі початкові умови, які могли б перетворитися у всесвіт, як у нас, переважна більшість мають значно вищу ентропію, а не нижчу.
Але найдивовижнішим явищем Всесвіту, за словами Керролла, є те, що все змінюється. І все це відбувається в послідовному напрямку від минулого до майбутнього, по всьому Всесвіту.
"Це називається стрілою часу", - сказав Керролл. Ця стрілка часу походить від другого закону термодинаміки, який викликає ентропію. Закон говорить, що незмінно закриті системи з часом переходять від порядку до безладу. Цей закон є основоположним для фізики та астрономії.
Одне з великих питань щодо початкових умов Всесвіту - чому ентропія почалася так низько? "І низька ентропія біля Великого вибуху відповідає за все, що стосується стрілки часу", - сказав Керролл. "Життя і смерть, пам'ять, плинність часу". Події відбуваються в порядку, і їх неможливо змінити.
"Кожен раз, коли ви розбите яйце або пролийте склянку води, ви робите спостережну космологію", - сказав Керролл.
Тому, щоб відповісти на наші запитання про Всесвіт і стрілу часу, нам, можливо, доведеться розглянути, що сталося до Великого вибуху.
Керролл наполягав, що це важливі питання, про які варто подумати. "Це не просто рекреаційне богослов'я", - сказав він. «Ми хочемо, щоб історія Всесвіту мала сенс. Коли у нас є речі, які здаються дивними, ми шукаємо основний механізм, який робить зрозумілим те, що було головоломкою. Всесвіт з низькою ентропією - це щось, і ми повинні працювати над тим, щоб знайти його.
Зараз ми не маємо гарної моделі Всесвіту, а сучасні теорії не відповідають на запитання. Класична загальна відносність передбачає, що Всесвіт почався з особливості, але це не може довести нічого, лише після Великого вибуху.
Теорія інфляції, яка пропонує період надзвичайно швидкого (експоненціального) розширення Всесвіту протягом перших кількох його моментів, не допомагає, сказав Керролл. "Це просто погіршує проблему ентропії. Інфляція вимагає теорії початкових умов ".
Існують і інші моделі, але Керролл запропонував і, здавалося, прихильник ідеї про багатосвіти, які продовжують створювати "дитячі" всесвіти. "Наш спостережуваний Всесвіт може бути не цілою історією", - сказав він. "Якщо ми є частиною більшого мультиселектора, не існує максимально-ентропійного рівноважного стану, і ентропія виробляється шляхом створення всесвітів, як наш власний".
Керролл також обговорив нові дослідження, які він та команда фізиків провели, знову переглядаючи результати WMAP. Керролл і його команда стверджують, що дані показують, що Всесвіт "однобічний".
Виміри WMAP показують, що коливання на фоні мікрохвильовки приблизно на 10% сильніші з одного боку неба, ніж з іншого.
Поясненням цього «важкого на стороні всесвіту» було б, якби ці коливання являли собою структуру, що залишилася від Всесвіту, яка виробляла наш Всесвіт.
Керролл сказав, що все це допоможе кращому розумінню квантової сили. «Квантові коливання можуть створити нові всесвіти. Якщо теплові коливання в тихому просторі можуть призвести до дитячих всесвітів, вони матимуть власну ентропію і можуть продовжувати створювати всесвіти ».
Зазначимо, - і наголосив на цьому Керролл, - будь-яке дослідження цих тем, як правило, вважається спекуляцією. "Ніщо з цього не є міцно встановленим матеріалом", - сказав він. «Я б навіть покладав гроші, що це неправильно. Але, сподіваємось, я зможу повернутися через 10 років і сказати вам, що ми все зрозуміли. "
Справді, як письменник, спроба укласти розмови та ідеї Керролла в коротку статтю, безумовно, не робить їх справедливими. Перевірте, як Карролл сприймає ці поняття та багато іншого в своєму блозі «Космічна варіація». Також прочитайте чудове резюме розмови Керролла, написане Крісом Лінтоттом для BBC. Я вже більше тижня розмовляю над розмовами Керролла і роздумував про початки часу - і навіть про те, що може бути час раніше, - став цікавим і захоплюючим тижнем. Чи підніме цей час мене вперед чи назад у моєму розумінні, залишається побачити!
