Фото:
Идеи

Физики считают, что у Вселенной не было начала

Реальность иногда бывает похожа на фантастику или даже сказку, считает Бруно Бенто, физик из Университета Ливерпуля. Он занимается новым направлением в теории квантовой гравитации – причинными множествами. Оно основано на гипотезе о дискретной структуре пространства-времени и о частичной упорядоченности его точек. Применив этот подход к исследованию начала Вселенной, он и его коллеги обнаружили, что Вселенная могла существовать вечно, а Большой взрыв – лишь один из этапов ее эволюции.

Квантовая физика описывает три из четырех фундаментальных взаимодействий элементарных частиц. Общая теория относительности, с другой стороны, разработала самое полное описание гравитации, однако в двух точках — или сингулярностях — она не работает: в центре черной дыры и в начале Вселенной. Там гравитация ведет себя не так, как в остальной Вселенной.

Для решения загадки сингулярности физикам необходима квантовая теория гравитации, то есть понять, как она ведет себя на микроскопическом уровне. Существует несколько подходов, в частности, теория струн и петлевая квантовая гравитация, но ученые из Ливерпуля предложили новый вариант, рассказывает Science Alert.

Во всех современных физических теориях пространство и время непрерывны. Они образуют гладкую ткань, находящуюся в основе всей реальности. Но есть и другая точка зрения, представляющая пространство-время в виде отдельных отрезков или «атомов». В таком случае между двумя самыми близкими событиями обязательно находится промежуток.

Теория причинных множеств ловко избавляется от проблемы сингулярности, потому что гласит, что вещество невозможно сжимать до бесконечности — оно не может стать меньше, чем размер «атома» пространства-времени. Другими словами, сингулярности не существует.

Бенто и его коллега Став Залель из Имперского колледжа Лондона рассмотрели события Большого взрыва с точки зрения причинных множеств. «В оригинальной формулировке и динамике причинных множеств, с классической точки зрения, причинные множества вырастают из ничего в известную нам Вселенную. В нашей же работе нет Большого взрыва как начала, поскольку причинные множества тянутся в прошлое без конца, и всегда есть что-то, что было раньше», — сказал Бенто.

Таким образом, физики утверждают, что у Вселенной не было начала — она просто существовала всегда. То, что мы считаем Большим взрывом, всего лишь отдельный момент в эволюции причинного множества.

Множество вопросов в этой гипотезе все еще остаются без ответа. Например, не понятно, допускает ли этот причинный подход существование физических теорий, которые описывают комплексную эволюцию Вселенной во время Большого взрыва.

Группа физиков из Дании при помощи Большого адронного коллайдера узнала чуть больше о том, как все начиналось и что происходило с особым видом плазмы — первой материей во Вселенной — во время первой микросекунды Большого взрыва. Они восстановили то, что происходило с кварк-глюонной плазмой в первую 0,000001 секунду.