Учені на прикладі пирога з родзинками пояснили, що було до Великого вибуху

Великий вибух, планети, галактики, космос
Фото: NBS News

Всесвіт не існував завжди. Свого часу він так само зародився, як і всі космічні об'єкти.

Близько 13,82 мільярдів років тому простір-час, матерія та енергія перетворилися на вогненну кулю, названу Великим вибухом, пише Science Focus.

Він розширився, а з його вистигаючих уламків утворилися галактики — острівці зірок, серед яких знаходиться і наш Чумацький Шлях — один з приблизно двох трильйонів. Це і є теорія Великого вибуху.

Ідея про те, що Всесвіт виник з нічого, настільки божевільна, що вчені довгий час ставилися до неї з великим скепсисом. Однак докази, які існують, досить переконливі.

Галактики розлітаються на частини подібно космічним уламкам, а тепло Великого вибуху все ще знаходиться навколо нас. Це "післясвітіння", сильно охолоджується космічним розширенням, проявляється не як видиме світло, а переважно як мікрохвильове випромінювання — космічне фонове випромінювання, яке виявили радіоастрономи у 1965 році.

космос, планети, галактики
Фото: BioLogos

Де стався Великий вибух?

У Великому вибуху не було ні центру, ні порожнечі, яка б існувала раніше, тому він не відбувся ні в якому місці. Сам простір виник і почав розширюватися одночасно всюди.

Всесвіт можна порівняти з пирогом з родзинками. У міру того, як пиріг зростає, родзинки віддаляється одна від одної, не маючи центру розширення. Принцип дії Великого вибуху такий самий. Відмінність тільки у тому, що у пирога є край, а ось Всесвіт може розтягуватися до нескінченності.

Чи був Великий вибух одиничним?

На початку Великого вибуху існував інфляційний вакуум. Швидкість його розширення збільшувалася все швидше і швидше, а, подвоюючи свій обсяг, він подвоював енергію.

Всюди в інфляційному вакуумі у довільному порядку його частини "розпадалися" до звичайного, повсякденного вакууму. Для порівняння можна взяти бульбашки, що утворюються у величезному океані. Інфляційний вакуум зникав у кожному міхурі, але його величезна енергія повинна була кудись йти, а саме на створення матерії та її нагрівання. Це і спричинило Великий вибух.

космос, океан, міхур, вакуум
Фото: Sam Kaplan

Наш Всесвіт Великого вибуху — всього лише один такий міхур серед можливого нескінченної кількості інших в інфляційному вакуум, який постійно розширюється.

У чому ж проблема теорії Великого вибуху?

Основна ідея про те, що Всесвіт спочатку був гарячим та щільним і відтоді розширювався й охолоджувався — незаперечна. Щоб пояснити кілька своїх спостережень, космологам довелося внести до теорії деякі корективи.

По-перше, у стандартній моделі Великого вибуху галактики ростуть за рахунок гравітаційного тяжіння матерії. Але якби це було єдиним, що відбувалося, для їх утворення знадобилося б набагато більше ніж 13,82 мільярда років.

Проте за словами астрономів, видимі зірки і галактики перевішуються у шість разів невидимою "темною матерією", додаткова гравітація якої прискорює утворення галактик.

космос, павутина, всесвіт
Фото: Volker Springel

По-друге, основний принцип Великого вибуху визначає, що гравітаційне тяжіння між галактиками діє як пружна павутина, що уповільнює космічне розширення.

Однак у 1998 році астрономи виявили, що розширення Всесвіту прискорюється. Вони зафіксували це, обумовлюючи існування "темної енергії", яка сама по собі невидима, заповнює простір і має відштовхувальну гравітацію.

Остання поправка до основної теорії необхідна, щоб пояснити, чому у Всесвіті скрізь однакова температура. Астрономи вважають, що спочатку Всесвіт був меншим, ніж очікувалося, а потім піддалася надшвидкому розширенню — "інфляції".

Це було викликано "інфляційним вакуумом", високоенергетичною версією вакууму, який існує в космосі сьогодні.

Що сталося до Великого вибуху?

Великий вибух, Всесвіт, сузір'я
Фото: Science photo library

Двома головними засадами сучасної фізики є Загальна теорія відносності Ейнштейна і квантова теорія. Перша безроздільно панує у великомасштабному Всесвіті, тоді як друга управляє дрібномасштабним світом атомів та їх складових.

Оскільки під час Великого вибуху Всесвіт був маленьким, вони чинили опір злиттю. Щоб зрозуміти, як він виник, необхідно обʼєднати теорію Ейнштейна з квантовою теорією.

Кращим кандидатом є "теорія струн", яка розглядає основні будівельні блоки реальності як крихітні струни маси-енергії, що вібрують у 10-вимірному просторі-часі.

Тільки якщо ми отримаємо таку теорію, ми зможемо відповісти на головні питання, яких так цікавлять всіх вчених: Що таке простір? Що таке час? Що таке Всесвіт і звідки він взявся?