Великий вибух зазвичай вважається початком усього цього: Близько 13,8 мільярдів років тому споглянула Всесвіт бум і перетворився на буття.
Але якими були речі до Великого вибуху?
Коротка відповідь: Ми не знаємо. Довга відповідь: Це могло бути багато речей, кожен зводив розум по-своєму.
Спочатку
Перше, що потрібно зрозуміти, яким був насправді Великий вибух.
"Великий вибух - це момент у часі, а не крапка в космосі", - сказав Шон Керролл, фізик-теоретик Каліфорнійського технологічного інституту та автор "Великої картини: про витоки життя, сенс і сам Всесвіт" (Даттон, 2016).
Таким чином, можливо, що Всесвіт на Великому вибуху була підлітковим або нескінченно великим, сказав Керролл, тому що немає можливості оглянути назад у часі речі, які ми навіть сьогодні не можемо побачити. Все, що ми насправді знаємо, це те, що воно було дуже, дуже щільним і що дуже швидко стало менш щільним.
Як наслідок, насправді нічого поза Всесвітом немає, тому що Всесвіт, за визначенням, все. Так, на Великому вибуху все було щільніше і гарячіше, ніж зараз, але "поза" його не було більше, ніж сьогодні. Як би спокусливо поглянути на богоподібний погляд і уявити, що ти зможеш стояти в порожнечі і дивитись на вичавлений дитячий всесвіт безпосередньо перед Великим вибухом, це було б неможливо, сказав Керролл. Всесвіт не розширився в космос; простір сам розширився.
"Незалежно від того, де ви знаходитесь у Всесвіті, якщо простежити себе 14 мільярдів років, ви прийшли до цього моменту, коли було надзвичайно жарко, щільно і швидко розширювалося", - сказав він.
Ніхто точно не знає, що відбувалося у Всесвіті до 1 секунди після Великого вибуху, коли Всесвіт достатньо охолола, щоб протони та нейтрони стикалися та злипалися. Багато вчених думають, що Всесвіт протягом цієї першої секунди пройшов процес експоненціального розширення, званого інфляцією. Це згладило б тканину простору-часу і могло б пояснити, чому матерія настільки рівномірно розподілена у Всесвіті сьогодні.
Перед ударом
Цілком можливо, що до Великого вибуху всесвіт була нескінченним розтягненням надшвидкого, щільного матеріалу, що зберігався в стійкому стані, поки, з якихось причин, Великий вибух не відбувся. Цей надзвичайно щільний Всесвіт, можливо, керувався квантовою механікою, фізикою надзвичайно малого масштабу, сказав Керролл. Тоді Великий вибух представляв би момент, коли класична фізика перейняла роль головного рушія еволюції Всесвіту.
Для Стівена Хокінга цей момент був важливим: перед Великим вибухом, за його словами, події незмінні і, таким чином, не визначені. Хокінг назвав це безмежною пропозицією: час і простір, за його словами, є кінцевими, але вони не мають жодних кордонів або початкових або кінцевих точок, так само, як планета Земля є кінцевою, але не має краю.
"Оскільки події перед Великим вибухом не мають спостережувальних наслідків, можна також вирізати їх із теорії та сказати, що час почався на Великому вибуху", - сказав він в інтерв'ю National Geographic-шоу "StarTalk" у 2018 році.
А може, перед Великим вибухом було щось інше, над чим варто задуматися. Одна ідея полягає в тому, що Великий вибух - це не початок часу, а скоріше, що це був момент симетрії. У цій ідеї до Великого вибуху існував інший всесвіт, ідентичний цьому, але з розширенням ентропії до минулого, а не до майбутнього.
Збільшення ентропії або посилення розладу в системі, по суті, є стрілкою часу, сказав Керролл, тому в цій дзеркальній Всесвіті час би йшов протилежно часу в сучасному Всесвіті, а наш Всесвіт був би в минулому. Прихильники цієї теорії також припускають, що в цій дзеркальній Всесвіті інші властивості Всесвіту будуть перевернуті. Наприклад, фізик Девід Слоун писав в науковому блозі Університету Оксфорда, що асиметрія в молекулах та іонах (званих хіралітами) була б протилежною орієнтації, ніж вони є у нашому Всесвіті.
Пов'язана теорія стверджує, що Великий вибух був не початком усього, а швидше моментом часу, коли Всесвіт перейшла з періоду скорочення до періоду розширення. Це поняття "Великий відмов" говорить про те, що Великі Вибухи можуть бути нескінченними, коли Всесвіт розширюється, скорочується і знову розширюється. Проблема цих ідей, за словами Керролла, полягає в тому, що немає пояснень, чому або як всесвіт, що розширюється, скоротиться і повернеться до стану з низькою ентропією.
Керролл та його колега Дженніфер Чен мають своє бачення перед Великим вибухом. У 2004 році фізики припустили, що, можливо, Всесвіт, як ми знаємо, це потомство батьківського Всесвіту, з якого вирвалося трохи простору-часу.
Це як розпад радіоактивного ядра, Керролл сказав: Коли ядро розпадається, воно виплюває альфа-або бета-частинку. Батьківський Всесвіт міг би зробити те саме, за винятком частинок, але виплює дитячі всесвіти, можливо, нескінченно. "Це просто квантове коливання, яке дозволяє це відбутися", - сказав Керролл. Ці дитячі всесвіти є "буквально паралельними всесвітами", - сказав Керролл, і не взаємодіють і не впливають один на одного.
Якщо все це звучить досить хитро, то це - тому що вчені ще не мають способу заглянути до моменту Великого вибуху, тим більше того, що було раніше. Однак є місце для вивчення, - сказав Керролл. Виявлення гравітаційних хвиль від потужних галактичних зіткнень у 2015 році відкриває можливість того, що ці хвилі можуть бути використані для розв’язання фундаментальних загадок про розширення Всесвітів у цю першу важливу секунду.
Теоретичним фізикам також належить попрацювати, сказав Керролл, наче робив більш точні прогнози щодо того, як можуть працювати квантові сили, як квантова гравітація.
"Ми навіть не знаємо, що шукаємо, - сказав Керролл, - поки ми не маємо теорії".
