Почему произошел большой взрыв вселенной: Время существовало до Большого взрыва, заявляют ученые |

Содержание

Время существовало до Большого взрыва, заявляют ученые

https://ria.ru/20181225/1548671103.html

Время существовало до Большого взрыва, заявляют ученые

Время существовало до Большого взрыва, заявляют ученые — РИА Новости, 25.12.2018

Время существовало до Большого взрыва, заявляют ученые

Расчеты британских космологов показывают, что пространство и время существовали еще до Большого взрыва, породившего Вселенную. Выводы ученых представлены в… РИА Новости, 25.12.2018

2018-12-25T15:51

2018-12-25T15:59

наука

астрономия

физика

вселенная

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/152176/23/1521762391_0:52:1224:741_1920x0_80_0_0_8ffc5fd9c16abfeef40937f2c0ccba93.jpg

МОСКВА, 25 дек — РИА Новости. Расчеты британских космологов показывают, что пространство и время существовали еще до Большого взрыва, породившего Вселенную. Выводы ученых представлены в журнале Physics Letters B.Слоан и его коллеги пришли к такому выводу, пытаясь найти ответ на извечный космологический вопрос: что собой представляла Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва и как она выглядела до этого катаклизма, родившего наше мироздание.Сегодня, как объясняют ученые, есть два подхода к этой проблеме. Большая часть космологов считает, что Вселенная родилась из сингулярности, начавшей стремительно расширяться в первые мгновения после Большого взрыва. Другая группа астрофизиков полагает, что рождению нашей Вселенной предшествовала смерть ее «прародительницы», которая, вероятно, случилась в ходе так называемого Большого разрыва.Первый вариант проще с теоретической точки зрения, так как существование некой формы пространства-времени до Большого взрыва ставит массу почти неразрешимых вопросов. К примеру, непонятно, как она избавилась от сверхвысокого уровня энтропии и «родила» энергетически чистую современную Вселенную.Другая проблема заключается в том, что сегодня космологи даже не могут предположить, как выглядел этот «старый мир». Дело в том, что теория относительности перестает работать при экстремально высоких энергиях, характерных для Большого взрыва и породившей его сингулярности.Это заставляет ученых спорить о том, какие законы управляли жизнью мироздания в первые мгновения его «новой» и последние секунды «старой» жизни, если она существовала. Многие космологи, в том числе покойный Стивен Хокинг, предпочитают обходить этот вопрос стороной. Они предполагают, что время не существовало до Большого взрыва и поэтому проблема не имеет смысла.Слоан и его команда предложили новую интерпретацию этой загадки, которая разрешает вопрос о существовании «старой Вселенной» оригинальным способом, не «нарушая» при этом выкладок Эйнштейна и не вводя никаких новых сущностей, таких как струны или квантовые петли. Они обратили внимание на одну простую вещь. Находясь внутри Вселенной, мы не можем точно измерить ее размеры и сравнить ее с чем-то за ее пределами. Соответственно, фактически все величины и феномены, которые описываются ОТО и другими космологическими теориями, имеют относительный характер. Эта простая идея, как отмечает Слоан, позволяет обойти фактически все неразрешимые проблемы, связанные с бесконечной плотностью энергии и кривизной пространства, которые нельзя просчитать в рамках классической теории Эйнштейна и связанной с ней структурой пространства-времени.Руководствуясь этой идеей, ученые построили компьютерную модель «безразмерной» Вселенной и изучили, как в ней выглядит начальная точка Большого взрыва. Она, по словам космолога, оказалась не сингулярностью, а иной структурой, которую Слоан и коллеги назвали «точкой Януса».В отличие от «обычного» Большого взрыва, ткань пространства-времени не прекращает существовать за точкой его рождения. Она, как показывают расчеты британских исследователей, просто становится «зеркальной». Грубо говоря, до рождения Вселенной время текло в противоположную сторону, а пространство было «ориентировано» несколько иначе.Все подобные преобразования, отмечают ученые, не противоречат теории относительности и никак не сказываются на самой материи: по сути, меняются «карта» ее распределения и ее координаты, а не внутреннее содержимое. Эти сдвиги, в свою очередь, могут объяснять отсутствие антиматерии во Вселенной и некоторые другие ее странности, о которых ученые спорят сегодня.

https://ria.ru/20160120/1362385955.html

https://ria.ru/20160126/1365498974.html

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2018

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21. img.ria.ru/images/152176/23/1521762391_84:0:1140:792_1920x0_80_0_0_ef706c64dabeaf9e130102eb73595730.jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

астрономия, физика, вселенная

Наука, Астрономия, Физика, Вселенная

МОСКВА, 25 дек — РИА Новости. Расчеты британских космологов показывают, что пространство и время существовали еще до Большого взрыва, породившего Вселенную. Выводы ученых представлены в журнале Physics Letters B.

«Мы не вводим никаких новых понятий, не меняем теорию относительности, а только интерпретации некоторых ее постулатов. Наши расчеты показывают, что Большой взрыв не был началом времени: в этот момент просто поменялась ориентация пространства. Иными словами, «сломалась» не физика, а карта мира», — объяснил Дэвид Слоан из Оксфордского университета.

Слоан и его коллеги пришли к такому выводу, пытаясь найти ответ на извечный космологический вопрос: что собой представляла Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва и как она выглядела до этого катаклизма, родившего наше мироздание.

Сегодня, как объясняют ученые, есть два подхода к этой проблеме. Большая часть космологов считает, что Вселенная родилась из сингулярности, начавшей стремительно расширяться в первые мгновения после Большого взрыва. Другая группа астрофизиков полагает, что рождению нашей Вселенной предшествовала смерть ее «прародительницы», которая, вероятно, случилась в ходе так называемого Большого разрыва.

Первый вариант проще с теоретической точки зрения, так как существование некой формы пространства-времени до Большого взрыва ставит массу почти неразрешимых вопросов. К примеру, непонятно, как она избавилась от сверхвысокого уровня энтропии и «родила» энергетически чистую современную Вселенную.

Другая проблема заключается в том, что сегодня космологи даже не могут предположить, как выглядел этот «старый мир». Дело в том, что теория относительности перестает работать при экстремально высоких энергиях, характерных для Большого взрыва и породившей его сингулярности.

20 января 2016, 16:45Наука

Физики: Большой взрыв мог родить Вселенную, где время течет назадЗнаменитые физики-теоретики Алан Гут и Шон Кэрролл предполагают, что Большой взрыв мог родить не только нашу Вселенную, но и ее «зеркальную» копию, где время — для наблюдателей на Земле — течет не вперед, а назад.

Это заставляет ученых спорить о том, какие законы управляли жизнью мироздания в первые мгновения его «новой» и последние секунды «старой» жизни, если она существовала. Многие космологи, в том числе покойный Стивен Хокинг, предпочитают обходить этот вопрос стороной. Они предполагают, что время не существовало до Большого взрыва и поэтому проблема не имеет смысла.

Слоан и его команда предложили новую интерпретацию этой загадки, которая разрешает вопрос о существовании «старой Вселенной» оригинальным способом, не «нарушая» при этом выкладок Эйнштейна и не вводя никаких новых сущностей, таких как струны или квантовые петли.

Они обратили внимание на одну простую вещь. Находясь внутри Вселенной, мы не можем точно измерить ее размеры и сравнить ее с чем-то за ее пределами. Соответственно, фактически все величины и феномены, которые описываются ОТО и другими космологическими теориями, имеют относительный характер.

Эта простая идея, как отмечает Слоан, позволяет обойти фактически все неразрешимые проблемы, связанные с бесконечной плотностью энергии и кривизной пространства, которые нельзя просчитать в рамках классической теории Эйнштейна и связанной с ней структурой пространства-времени.

26 января 2016, 18:21Наука

Космологи нашли способ увидеть Вселенную до Большого ВзрываАмериканские и китайские астрофизики предполагают, что мы можем узнать о некоторых свойствах Вселенной до того, как произошел Большой Взрыв, изучая квантовые флуктуации сверхтяжелых частиц, существовавших на заре мироздания, в микроволновом фоновом излучении Вселенной.

Руководствуясь этой идеей, ученые построили компьютерную модель «безразмерной» Вселенной и изучили, как в ней выглядит начальная точка Большого взрыва. Она, по словам космолога, оказалась не сингулярностью, а иной структурой, которую Слоан и коллеги назвали «точкой Януса».

В отличие от «обычного» Большого взрыва, ткань пространства-времени не прекращает существовать за точкой его рождения. Она, как показывают расчеты британских исследователей, просто становится «зеркальной». Грубо говоря, до рождения Вселенной время текло в противоположную сторону, а пространство было «ориентировано» несколько иначе.

Все подобные преобразования, отмечают ученые, не противоречат теории относительности и никак не сказываются на самой материи: по сути, меняются «карта» ее распределения и ее координаты, а не внутреннее содержимое. Эти сдвиги, в свою очередь, могут объяснять отсутствие антиматерии во Вселенной и некоторые другие ее странности, о которых ученые спорят сегодня.

Что взорвалось при Большом взрыве / Наука / Независимая газета

Классический сегодня ответ на вопрос «откуда взялась Вселенная?» – в результате Большого взрыва 14 миллиард лет назад.
Иллюстрация NASA

Прошедший ХХ век принес человечеству существенные открытия в области космологии и астрофизики – прежде всего в изучении черных дыр, времени, квантовой теории и Большого взрыва. За 100 лет представление о месте человека во Вселенной изменилось кардинально. Нелегко было XVII веку смириться с подчиненным положением Земли по отношению к Солнцу, а следующим векам принять периферийность Солнечной системы и даже галактики Млечный Путь, а человеку осознать себя пылинкой во Вселенной. Но откуда взялась Вселенная? Кажется, что идея, будто все это получилось из ничего, противоречит логике и здравому смыслу.

Большой взрыв покажут по телевизору

Если мы оставим в стороне гипотезу Бога, то какие варианты ответа на загадку существования мира нам остаются? Возможно, когда-нибудь наука объяснит не только то, как мир устроен, но и почему он устроен именно так. По крайней мере именно на это надеется, например, английский биолог-эволюционист Ричард Докинз. Он ищет ответ в теоретической физике, полагаясь на ускоренное, инфляционное расширение в первые доли секунды после Большого взрыва и на принцип космического отбора вселенных, похожего на принцип естественного отбора Дарвина.

Пока считалось, что Вселенная вечна, ее существование не слишком заботило ученых. Альберт Эйнштейн в своих гипотезах просто принял, что Вселенная вечна, и даже подправил уравнения теории относительности соответствующим образом. Однако с принятием концепции Большого взрыва все изменилось. Эксперименты показывают, что мы живем в расширяющихся и охлаждающихся остатках космического «комка», который взорвался около 14 млрд лет назад. Что могло вызвать этот первоначальный взрыв? И что ему предшествовало – и предшествовало ли что-нибудь вообще? Эти вопросы определенно входят в компетенцию науки. Но любая попытка науки на них ответить натыкается на кажущееся непреодолимым препятствие, известное как «сингулярность».

Предположение, что Вселенная расширяется (вопреки прежней статичной модели), подтверждено в 1929 году астрономом Эдвином Хабблом на основании наблюдений за спектром звезд. Окончательным подтверждением инфляции Вселенной стало обнаруженное в 1965 году реликтовое излучение, которое осталось со времен Большого взрыва. Любопытно, что поначалу ученые подумали, что причина постоянного шипения в микроволновом диапазоне – деятельность голубей. Если включить телевизор и настроиться между станциями на пустой канал, то примерно 10% черно-белых крапинок на экране вызывается фотонами, которые остались с момента рождения Вселенной. Наглядней доказательство реальности Большого взрыва невозможно придумать – вы можете увидеть остывающие остатки Большого взрыва в собственном телевизоре.

Если проследить историю расширяющейся Вселенной вспять, Вселенная будет уменьшаться, пока в момент Большого взрыва не обратится в сингулярность. Здесь теория Эйнштейна прерывается и не может предсказать начало Вселенной и начало времени. В этой точке действуют исключительно законы квантовой механики: размытые по пространству волны-частицы движутся всеми возможными путями, и Вселенная может иметь бесконечное множество предысторий. Концептуальный тупик в точке Большого взрыва беспокоил космологов, и они стали искать сценарии, позволяющие избежать первоначальной сингулярности.

Новая инфляционная космология

В 1970 году английские физики-теоретики Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз показали, что эти попытки не могут увенчаться успехом. Хокинг и Пенроуз начали со вполне логичного предположения о том, что гравитация всегда притягивает, и приняли плотность материи во Вселенной примерно равной измеренной экспериментально. На основе этих двух допущений они доказали, что в начале Вселенной все-таки должна быть сингулярность.

Означает ли это, что тайна происхождения Вселенной останется навсегда неразгаданной? Не совсем так, скорее расчеты Хокинга и Пенроуза показывают, что Большой взрыв не может быть полностью понят классической космологией вроде теории относительности Эйнштейна, потребуются и другие теории.

По словам Хокинга, одно из следствий теории квантовой механики заключается в том, что события, произошедшие в прошлом, не происходили каким-то определенным образом. Вместо этого они могли происходить всеми возможными способами. Это связано с вероятностным характером вещества и энергии согласно квантовой механике: до тех пор, пока не найдется сторонний наблюдатель, материя будет находиться в неопределенности. Стивен Хокинг пишет: «Независимо от того, какие воспоминания вы храните о прошлом в настоящее время, прошлое, как и будущее, неопределенно и существует в виде спектра возможностей».

В начале ХХ века считалось, что наша Вселенная состоит только из галактики Млечный Путь, которая плывет сама по себе в бесконечном пространстве. С тех пор ученые установили, что Млечный Путь – всего лишь одна из сотен миллиардов галактик, и это только в видимой нам части Вселенной. В настоящее время считается, что сам Большой взрыв лучше всего объясняет теория, названная «новая инфляционная космология».

Согласно этой теории, взрывы, создающие вселенные, подобно Большому взрыву, случаются довольно часто. Инфляционная космология полагает, что наша Вселенная (которая возникла 14 млрд лет назад) появилась из пространства-времени уже существовавшей Вселенной и не является единственной физической реальностью, а представляет собой лишь невообразимо крохотную часть Мультивселенной (Мультиверса).

Хотя каждый из миров внутри Мультиверсума имеет начало во времени, вся самовоспроизводящаяся структура в целом может быть вечной – таким образом, мы вновь будто возвращаемся к концепции статичной Вселенной, которая казалась навсегда отброшенной с открытием Большого взрыва.

Тем не менее остается вопрос: почему же существует вся эта материя и энергия? Почему пространство-время нашей Вселенной обладает определенной геометрической формой и имеет конечный возраст? Почему оно насыщено разнообразными физическими полями, частицами и силами? И почему эти поля, частицы и силы подчиняются определенному набору законов, причем довольно запутанному? Разве не проще было бы, если бы не было вообще ничего?

Для бесконечного во времени мира (неважно, соответствует ли он инфляционной или другой теории) не существует необъяснимого «момента творения», в нем нет места «первопричине», нет произвольных начальных условий. Поэтому кажется, что вечный мир удовлетворяет принципу достаточной причины: его состояние в любой момент можно объяснить его состоянием в предыдущий момент.

Так, если в момент Большого взрыва не было никакого перехода от Ничто к Нечто, то нет надобности искать причину, божественную или какую-то иную, которая вызвала к жизни Вселенную? И также нет необходимости ломать голову над поставленным нами вопросом: откуда взялись материя и энергия во Вселенной? Внезапного и фантастического нарушения закона сохранения энергии-массы во время Большого взрыва не было. А Вселенная всегда обладала одинаковой энергией-массой, от нулевого момента и до настоящего времени.

Сумма альтернативных историй

В классической физике, располагая полными данными о настоящем, мы можем легко восстановить картину прошлого. Это соответствует интуитивному убеждению в существовании лишь единственно определенного прошлого. Но квантовая физика утверждает, что при самом детальном наблюдении настоящего ненаблюдаемое прошлое неопределенно и представляет собой сумму предысторий.

В середине 1940-х годов это коренное отличие квантовой механики от ньютоновской сформулировал физик Ричард Фейнман: в ньютоновской механике движущиеся предметы проходят через фильтр с двумя отверстиями строго определенным путем. Но если на фильтр направить пучок частиц (или даже одну частицу), они/она пройдут через эти отверстия всеми мыслимыми путями: и прямым, и через Альфу Центавра, и через соседний гастроном… Вместо классического детерминизма современная физика здесь имеет дело со случайностью и вероятностью.

Но эта фундаментальная случайность, так беспокоившая Эйнштейна, все же поддается математическому описанию. Фейнман ввел понятие «сумма предысторий» – все возможные пути частиц, по итогам которых мы наблюдаем результаты эксперимента. Мы не можем точно предсказывать не только будущее, но и прошлое – как именно частица попала в конечную точку, но можем рассматривать совокупность всех возможных путей. В итоге основным методом квантовой физики стала «сумма альтернативных историй», то есть учет всех путей с расчетом вероятности каждого.

Поскольку ненаблюдаемое прошлое неопределенно, а наблюдение меняет поведение системы, то выводимое из наблюдений прошлое еще и изменено по сравнению с ненаблюдаемым: наблюдая за системой, мы меняем не только ее настоящее, но и прошлое.

Как возможно сочетание классической физики, имеющей дело с макрообъектами в пространстве-времени, с неопределенностью и непредсказуемостью квантовой механики? Вероятно, происходит примерно то же, что и в специальной теории относительности: теория начинает действовать в «экстремальных обстоятельствах». Такими экстремальными обстоятельствами для движущегося объекта становится приближение к скорости света: скорость начинает влиять на массу, а время замедляется и в конечном счете останавливается.

Квантовая космология

В каком экстремуме квантовые законы и, как следствие, исчезновение измерения времени могут проявиться на уровне Вселенной? Очевидно, когда Вселенная сравнима размерами с атомным ядром. Именно это подразумевает теория Большого взрыва: все начинается с сингулярности – точки, в которой температура, плотность и искривление Вселенной были бесконечны. Из этой точки Вселенная начинает расширяться, и расширение в соответствии с инфляционной моделью продолжается до сих пор. Общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что форма пространства-времени определяется распределением энергии и материи. И когда энергия и материя бесконечно сжаты, то и само пространство-время тоже сжато – и оно просто исчезает.

Как именно, можно понять, если учесть, что через неизмеримо малые доли секунды после рождения вся наблюдаемая Вселенная была не больше атома. В таких масштабах классическая физика неприменима: в микромире правят законы квантовой теории. Поэтому космологи стали задаваться вопросом: а что, если квантовую теорию, которая использовалась только для описания субатомных явлений, применить ко всей Вселенной в целом? Так родилась квантовая космология, названная физиком Джоном Гриббином «наиболее значительным шагом вперед в науке со времен Исаака Ньютона».

Квантовая космология предлагает способ обойти проблему сингулярности. Классические космологи полагали, что сингулярность, притаившаяся за Большим взрывом, это что-то вроде точки с нулевым объемом. Однако квантовая теория запрещает столь точно определенное состояние, утверждая, что на самом фундаментальном уровне природа обладает неизбежной размытостью, поэтому невозможно указать точный момент возникновения Вселенной, ее начальное время.

То, что квантовая теория разрешает, еще более интересно, чем то, что она запрещает. А разрешает она спонтанное возникновение частиц из вакуума. Такой способ создания Нечто из Ничто дал квантовым космологам плодотворную идею: что, если сама Вселенная, по законам квантовой механики, возникла из случайной флуктуации? Тогда причина того, что существует Нечто, а не Ничто, состоит в неустойчивости вакуума.

Утверждение физиков о том, что вакуум неустойчив, подчас подвергается нападкам философов. Но физический вакуум и полная пустота – названия разных объектов. Однако о пустоте можно думать не только как об объекте, но и как об описании определенного состояния. Для физика «пустота» описывает такое состояние, когда нет частиц и все поля математически равны нулю. Возможно ли такое состояние в действительности? То есть согласуется ли оно логически с наблюдаемыми физическими реалиями? Возможно ли создать в наполненной Вселенной полную пустоту?

Мир неустойчивой пустоты

Один из наиболее глубоких принципов, лежащих в самой основе нашего квантового понимания природы, это принцип неопределенности Гейзенберга. Он утверждает, что определенные пары свойств связаны друг с другом таким образом, что не могут быть точно измерены вместе. Одна такая пара переменных – координаты и импульс частицы: чем точнее вы установили положение частицы, тем менее точно вам известно значение ее импульса, и наоборот. Другая пара сопряженных переменных – время и энергия: чем точнее вам известен промежуток времени, в течение которого произошло какое-то событие, тем менее точно вы знаете об энергии, связанной с этим событием, и наоборот.

Квантовая неопределенность запрещает точное определение значений поля и скорости изменения этого значения. Пустота, или вакуум, – это состояние, в котором все значения полей постоянно равны нулю, однако принцип неопределенности Гейзенберга говорит, что если мы точно знаем значение поля, то скорость его изменения совершенно случайна, то есть не может быть равна нулю. Таким образом, математическое описание неизменной пустоты несовместимо с квантовой механикой. Точнее, пустота неустойчива, или же чистой пустоты попросту не существует.

Идея, что Вселенная, содержащая сотни миллиардов галактик, могла появиться из пустоты, выглядит невероятной. Как показал Эйнштейн, любая масса представляет собой застывшую энергию. Однако огромному количеству положительной энергии, запертой в звездах и галактиках, должна противостоять отрицательная энергия гравитационного притяжения между ними. В «закрытой» Вселенной (той, которая со временем снова сожмется) положительная и отрицательная энергии должны точно уравновешивать друг друга. Другими словами, общая энергия такой Вселенной равна нулю.

Возможность создания Вселенной из нулевой энергии поражает воображение. С точки зрения квантовой механики Вселенная с нулевой энергией представляет собой интересный случай.

Допустим, что полная энергия Вселенной точно равна нулю. Тогда благодаря взаимосвязи в неопределенности между энергией и временем (как утверждает принцип Гейзенберга) неопределенность во времени становится бесконечной. Другими словами, как только такая Вселенная возникнет из пустоты, то сможет существовать вечно. Что же касается причины, по которой Вселенная возникла, то это просто квантовая вероятность.

Стивен Хокинг в книге «Великий замысел» пишет: «Если полная энергия Вселенной должна всегда оставаться нулевой и необходимо затратить энергию, чтобы создать тело, как может вся Вселенная быть создана из ничего? Вот почему должен существовать такой закон, как гравитация. Так как гравитация притягивает, то энергия гравитации является отрицательной. Необходимо произвести работу, чтобы разделить гравитационно связанную систему, такую как Земля и Луна. Эта отрицательная энергия может быть сбалансирована положительной энергией, необходимой чтобы создать материю, но все не так просто. Отрицательная гравитационная энергия Земли, к примеру, меньше, чем положительная энергия миллиардов частиц, из которых она состоит. Тело, такое как звезда, будет иметь больше отрицательной гравитационной энергии, и чем меньше она (частицы, из которых она состоит, находятся ближе друг к другу), тем больше будет ее отрицательная гравитационная энергия. Но прежде чем отрицательной гравитационной энергии может стать больше положительной энергии вещества, звезда сколлапсирует в черную дыру, и черная дыра будет иметь положительную энергию. Вот почему пустое пространство стабильно. Тела, такие как звезды или черные дыры, не могут так просто появляться из ничего. Но целая Вселенная может!»

С выводами Стивена Хокинга согласна и квантовая механика. Американский ученый русского происхождения Алекс Виленкин в книге «Мир многих миров» показал, что из начального состояния пустоты может спонтанно появиться крохотный кусочек наполненного энергией вакуума. Под действием отрицательного давления этот кусочек энергетического вакуума испытает безудержное расширение. Через пару микросекунд он достигнет космических размеров, испустив поток света и материи, создав Большой взрыв.

Таким образом, по мнению Виленкина, переход от Пустоты к Бытию происходит в два этапа. На первом крохотный кусочек вакуума появляется из вакуума. На втором он раздувается в наполненную материей предшественницу той Вселенной, которую мы сейчас видим вокруг.

На данный момент принципы квантовой механики, управляющие первым этапом, являются самыми надежными принципами в науке. Что касается теории инфляции, которая описывает второй этап, то с момента своего создания в начале 1980-х годов она успешно подтверждена не только теоретически, но и эмпирически – в частности распределением реликтового излучения, оставшегося после Большого взрыва.

Что же происходит в момент Большого взрыва со временем? Общая теория относительности объединяется с квантовой теорией: искривление времени-пространства настолько велико, что все четыре измерения ведут себя одинаково. Иными словами, времени как особого параметра нет. А если времени нет, то нет и возможности говорить о начале Вселенной во времени, что устраняет проблему творения из Ничего.

Таким образом, сингулярность в начале Вселенной не событие во времени, а скорее временная граница или край. До нее времени не было. Поэтому не было и времени, когда преобладало Ничто. И не было никакого «возникновения» – по крайней мере во времени. Вселенная имеет конечный возраст, хоть и существовала всегда, если под «всегда» подразумевать все моменты времени. Вековой парадокс разрешается.

Что вызвало Большой Взрыв? Это сложно

(Изображение предоставлено ESO)

Пол Саттер — приглашенный научный сотрудник Центра космологии и физики астрочастиц Университета штата Огайо (CCAPP). Саттер также ведет подкасты Ask a Spaceman и Realspace, а также серию YouTube Space In Your Face. Он написал эту статью для Space.com Expert Voices: Op-Ed & Insights .

В начале стоял вопросительный знак. Все остальное последовало. Конец.

Все мы слышали о теории Большого Взрыва (я говорю о космологической модели, а не о сериале), но важно понимать, что это за теория, а что нет. Позвольте мне воспользоваться этой возможностью, чтобы четко, обильно, решительно, смехотворно, фантастически ясно: теория Большого Взрыва не является теорией сотворения вселенной. Полная остановка. Сделанный. Назови это. Запишите это предложение в свой мозг. Скажите это перед сном и первым делом, когда проснетесь.

Теория Большого Взрыва — это модель истории Вселенной, прослеживающая эволюцию космоса с самых ранних моментов. Вот и все. Не пытайтесь впихнуть что-то еще в эту структуру. Просто перестань. Вы можете держать свой meta подальше от моего физика , большое спасибо.

Я подчеркиваю это, потому что со всех сторон много путаницы, и лучше не усложнять. Теория Большого Взрыва — это научная модель, как и любая другая научная модель. Мы считаем, что теория находится на правильном пути, потому что она — вздох — подтверждается многочисленными доказательствами.

Можешь не верить мне на слово. С тех пор как эта идея была впервые состряпана, теория Большого взрыва пережила десятилетия борьбы ученых, царапанья, ударов в спину, критики, подрыва, ссор, споров и даже обзываний, и все это в попытке сокрушить своих соперников и доказать, что их излюбленные альтернативы были выше. Почему? Потому что тот, кто разберет крупную научную парадигму, получит бесплатную поездку в Стокгольм.

И, наконец, улики. Вы знаете, настоящая вселенная, которую мы пытаемся понять. Любое новое наблюдение — это научный Громовой Купол; могут войти две теории, но уйти может только одна. И что осталось после десятилетий доказательств? Вот подсказка: он большой.

Доказательства начинаются с заметки Эдвина Хаббла о том, что каждая галактика в среднем улетает от любой другой галактики. Вселенная расширяется. Это само по себе довольно большое дело. На протяжении тысячелетий по умолчанию предполагалось (можете ли вы кого-то винить?) что, в то время как вещи меняются здесь, на Земле, в далеких небесах, вещи просто… это . Да, звезды могут взорваться или галактики могут столкнуться, но в целом Вселенная прошлой недели очень похожа на сегодняшнюю. Проверить еще раз через месяц? Да, та самая вселенная. По крайней мере, так думали люди.

Но это не так. Вселенная сегодня отличается от того, какой она была вчера, и завтра она будет другой. И это не только в местных масштабах; вся вечеринка меняет характер от одного дня к другому. [Эволюция Вселенной с помощью компьютерного моделирования (Галерея)]

И если вы заметите, что с каждым днем Вселенная становится больше, вы можете сделать огромный логический скачок, чтобы прийти к выводу, что когда-то давно Вселенная был… меньше? Может быть? Наверное? Как любой хороший ученый, как только вы выдумываете подобную нелепую, нелепую концепцию, вы начинаете думать о том, какими будут последствия и как вы можете ее проверить — я знаю, радикальные идеи.

Вот суть: История последних 14 миллиардов лет — это история плотности. Вселенная состоит из множества разных веществ: водорода, гелия, трубкозубы, темной материи, хрящей, фотонов, колес обозрения, нейтрино и т. д. Все это вещество ведет себя по-разному при разных плотностях, поэтому, когда Вселенная была меньше, один вид вещь может доминировать над другой, и физическое поведение этой вещи будет управлять всем, что происходит во вселенной.

Например, в настоящее время Вселенная состоит в основном из темной энергии (что бы это ни было), и ее поведение управляет Вселенной — в данном случае оно ведет к периоду ускоренного расширения. Но несколько миллиардов лет назад Вселенная была меньше, и вся материя была сжата более плотно. И в силу своей плотности эта материя была правителем насеста, подавляющей темной энергией, которая была просто фоновым слабаком, а не электростанцией, которой она является сейчас.

(Примечание: захват темной энергии произошел примерно в то же время, когда наша Солнечная система собирала свои вещи, и в то время Вселенная была примерно вдвое меньше нынешнего размера. )

Рождение века темной энергии могло не кажется таким драматичным, но чем дальше вы уходите во времени — и чем меньше вы делаете вселенную — тем страннее она становится. Отодвиньтесь более чем на 13 миллиардов лет назад, когда Вселенная была всего лишь одной тысячной от ее нынешнего размера, и материя, которая однажды будет составлять целые галактики, стиснута вместе настолько плотно, что даже атомы не могут образоваться. Оно настолько плотное, что каждый раз, когда ядро связывает электрон, неосторожный высокоэнергетический фотон врезается в него, отрывая электрон. Это плазма, и когда-то так жила вся вселенная.

Перенесемся в наши дни, и оставшийся свет той эпохи, когда Вселенная остыла и расширилась ровно настолько, чтобы образовались первые атомы, продолжает омывать нас прямо сейчас. Но Вселенная старше и холоднее, и эти высокоэнергетические гамма-лучи теперь представляют собой вялые микроволны, создающие фон, пронизывающий космос — космический микроволновый фон, или CMB, если хотите.

Реликтовое излучение — это не только одно из основных свидетельств Большого Взрыва (это детская картина Вселенной… чего еще можно желать?), но и окно в еще более ранние времена. Возможно, мы не смогли бы воспринять Вселенную до образования реликтового излучения, но физика оставила отпечаток в этом поле излучения. Это, ну, вроде важно.

Чем дальше мы отодвигаемся назад во времени, тем страннее становится Вселенная — да, даже страннее, чем плазма. Отодвиньте дальше, и стабильные ядра не смогут сформироваться. Если вернуться еще дальше, протоны и нейтроны не выдержат давления и выродятся в свои составляющие: кварки и глюоны. Отодвиньтесь еще дальше, и, ну, это становится сложным.

Теорию Большого Взрыва можно резюмировать следующим образом: когда-то вся Вселенная — все, что вы знаете и любите, все на Земле и на небесах — было смято в шар размером в триллион Кельвинов размером с персик. Или яблоко. Или небольшой грейпфрут. Правда, фрукты здесь не при чем, ладно?

Это утверждение звучит совершенно нелепо, и если бы вы сказали это несколько сотен лет назад… Что ж, надеюсь, вы любите шашлыки, потому что вас вот-вот сожгут на костре. Но как бы безумно ни звучала эта концепция, мы действительно можем понять эту эпоху, зная физику высоких энергий. Мы можем смоделировать физику Вселенной на этой ранней стадии и вычислить последующие последствия наблюдений. Мы можем делать прогнозы. Мы можем заниматься наукой .

Если вы являетесь тематическим экспертом — исследователем, бизнес-лидером, автором или новатором — и хотели бы внести свой вклад в обзорную статью, напишите нам здесь. (Изображение предоставлено SPACE.com) 9-36 секунд назад или около того. С этого момента у нас есть примерно приличная картина того, как работает Вселенная. Некоторые вопросы, конечно, остаются открытыми, но в целом у нас есть хотя бы смутное понимание.

Чем больше возраст Вселенной, тем яснее становится наша картина, но даже страшно подумать, что наши бедные обезьяньи мозги даже рассматривают такие ранние эпохи во Вселенной.

Однако даже в более ранние времена наше понимание Вселенной становится… нечетким. Силы, энергии, плотности и температуры становятся слишком высокими, и знания физики, которые мы собирали воедино на протяжении столетий, просто не справляются с этой задачей. В чрезвычайно ранней Вселенной гравитация начинает играть очень важную роль на малых масштабах, и это область квантовой гравитации, великой загадки современной физики, которую еще предстоит решить. Мы просто совершенно не понимаем сильную гравитацию в малых масштабах. 9-36 секунд, мы просто не понимаем природу Вселенной. Теория Большого Взрыва великолепно описывает все после этого, но до этого мы немного заблудились. Получите это: в достаточно малых масштабах мы даже не знаем, имеет ли вообще смысл слово «до»! В невероятно крошечных масштабах (и я говорю о мельчайших размерах, которые вы только можете себе представить) квантовая природа реальности поднимает свою уродливую голову в полную силу, превращая наше аккуратное, упорядоченное, дружелюбное пространство-время в сломанный спортзал джунглей петель и клубки и ржавые шипы. Понятия интервалов во времени или пространстве на самом деле не применимы к этим масштабам. Кто знает, что происходит?

Есть, конечно, некоторые идеи — модели, которые пытаются описать то, что «зажгло» или «посеяло» Большой взрыв, но на данном этапе это чистое предположение. Если эти идеи могут дать наблюдательные подсказки — например, особый отпечаток на реликтовом излучении, тогда ура — мы можем заниматься наукой!

Если нет, то это просто сказки на ночь.

Узнайте больше, прослушав серию « Что привело к Большому взрыву? » в подкасте «Спросите космонавта», доступном в iTunes (открывается в новой вкладке) и в Интернете по адресу http://www.askaspaceman.com. Спасибо Рафаэлю Рибейро за вопрос, который привел к этой статье! Задайте свой вопрос в Твиттере, используя хэштег #AskASpaceman или подписавшись на Пола @PaulMattSutter и facebook.com/PaulMattSutter.

Следите за всеми проблемами и дебатами Expert Voices — и участвуйте в обсуждениях — на Facebook, Twitter и Google+. Выраженные взгляды принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения издателя. Эта версия статьи была первоначально опубликована на Space.com.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Пол М. Саттер — астрофизик из SUNY Stony Brook и Института Флэтайрон в Нью-Йорке. Пол получил докторскую степень по физике в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн в 2011 году и провел три года в Парижском институте астрофизики, после чего получил стажировку в Триесте, Италия. регионов Вселенной до самых ранних моментов Большого Взрыва до охоты за первыми звездами. В качестве «звездного агента» Пол уже несколько лет страстно вовлекает общественность в популяризацию науки. Он ведущий популярной программы «Спроси космонавта!» подкаста, автор книг «Твое место во Вселенной» и «Как умереть в космосе», часто появляется на телевидении, в том числе на канале «Погода», где он является официальным специалистом по космосу.

Большой взрыв: что на самом деле произошло при рождении нашей Вселенной?

(Изображение предоставлено: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

Потребовалось чуть больше семи дней, чтобы создать вселенную такой, какой мы ее знаем сегодня. SPACE.com рассматривает тайны небес в нашей серии из восьми частей: История и будущее космоса . Это 5 часть из этой серии.

Наша Вселенная родилась около 13,7 миллиардов лет назад в результате массивного расширения, которое взорвало пространство, как гигантский воздушный шар.

Вкратце это и есть теория Большого Взрыва, которую поддерживают практически все космологи и физики-теоретики. Доказательства, подтверждающие эту идею, обширны и убедительны. Мы знаем, например, что Вселенная продолжает расширяться даже сейчас с постоянно ускоряющейся скоростью.

Ученые также обнаружили предсказанный тепловой отпечаток Большого взрыва, пронизывающее вселенную космическое микроволновое фоновое излучение. И мы не видим никаких объектов явно старше 13,7 миллиардов лет, что позволяет предположить, что наша Вселенная возникла примерно в это время.

«Все эти вещи ставят теорию Большого взрыва на чрезвычайно прочную основу», — сказал астрофизик Алекс Филиппенко из Калифорнийского университета в Беркли. «Большой взрыв — чрезвычайно успешная теория».

Чему учит нас эта теория? Что на самом деле произошло при рождении нашей Вселенной и как она приняла форму, которую мы наблюдаем сегодня?

Связанный: История Вселенной: от Большого взрыва до наших дней за 10 простых шагов

Начало

Традиционная теория Большого взрыва утверждает, что наша Вселенная началась с сингулярности — точки бесконечной плотности и температуры, природа которой непроста. для нашего разума, чтобы понять. Однако это может не совсем точно отражать реальность, говорят исследователи, потому что идея сингулярности основана на общей теории относительности Эйнштейна.

«Проблема в том, что нет никаких оснований верить в общую теорию относительности в этом режиме», — сказал Шон Кэрролл, физик-теоретик из Калифорнийского технологического института. «Это будет неправильно, потому что не принимает во внимание квантовую механику. А квантовая механика, безусловно, будет важна, как только вы доберетесь до этого места в истории Вселенной».

Итак, самое начало вселенной остается довольно туманным. Ученые считают, что они могут воспроизвести историю примерно через 10 с минус 36 секунд — одну триллионную от триллионной триллионной доли секунды — после Большого взрыва.

В этот момент, по их мнению, Вселенная претерпела чрезвычайно короткий и драматический период расширения, расширяясь со скоростью, превышающей скорость света. Он удвоился в размере, возможно, в 100 или более раз, и все это в течение нескольких крошечных долей секунды.

(Может показаться, что инфляция нарушает специальную теорию относительности, но это не так, говорят ученые. Специальная теория относительности утверждает, что никакая информация или материя не могут переноситься между двумя точками в пространстве со скоростью, превышающей скорость света. Но инфляция была расширение самого пространства.)

«Инфляция была «взрывом» Большого Взрыва, — сказал Филиппенко SPACE.com. — До инфляции было немного вещества, которое, вполне возможно, немного расширилось. Нам нужно было что-то вроде инфляции, чтобы сделать Вселенная большая».

Эта быстро расширяющаяся вселенная практически не содержала материи, но, согласно теории, содержала огромное количество темной энергии. Темная энергия — это таинственная сила, которая, по мнению ученых, является движущей силой нынешнего ускоряющегося расширения Вселенной.

Во время инфляции темная энергия заставила Вселенную сгладиться и ускориться. Но это не задержалось надолго.

«Это была просто временная темная энергия», — сказал Кэрролл SPACE.com. «Он превратился в обычную материю и излучение посредством процесса, называемого повторным нагревом. Вселенная превратилась из холодной во время инфляции в снова горячую, когда вся темная энергия исчезла».

Ученые не знают, что могло вызвать инфляцию. По словам Филиппенко, это остается одним из ключевых вопросов космологии Большого взрыва.

На этом рисунке показана временная шкала Вселенной, основанная на теории Большого взрыва и моделях инфляции. (Изображение предоставлено NASA/WMAP)

Большой отскок

Большинство космологов считают инфляцию ведущей теорией для объяснения характеристик Вселенной — в частности, почему она относительно плоская и однородная, с примерно одинаковым количеством вещества, равномерно распределенным во всех направлениях.

Различные доказательства указывают на то, что инфляция является реальностью, сказал физик-теоретик Энди Альбрехт из Калифорнийского университета в Дэвисе.

«Все они прекрасно сочетаются с инфляционной картиной», — сказал Альбрехт, один из создателей теории инфляции. «Инфляция сделала невероятно хорошо».

Однако инфляция — не единственная идея, пытающаяся объяснить структуру Вселенной. Теоретики придумали другую, названную циклической моделью, которая основана на более ранней концепции, называемой экпиротической вселенной.

Эта идея утверждает, что наша Вселенная не возникла из одной точки или чего-то подобного. Скорее, она отскочила в сторону расширения — гораздо более спокойными темпами, чем предсказывает теория инфляции — из ранее существовавшей Вселенной, которая сжималась. Если эта теория верна, наша Вселенная, вероятно, претерпела бесконечную череду взрывов и схлопываний.

«Начало нашей вселенной было бы прекрасным и конечным», — сказал Берт Оврут из Пенсильванского университета, один из создателей экпиротической теории.

Циклическая модель утверждает, что наша Вселенная состоит из 11 измерений, только четыре из которых мы можем наблюдать (три пространственных и одно временное). Наша четырехмерная часть Вселенной называется браной (сокращение от мембраны).

Согласно идее, в 11-мерном пространстве могут скрываться и другие браны. Столкновение двух бран могло привести к тому, что Вселенная перешла от сжатия к расширению, спровоцировав Большой взрыв, свидетельство которого мы наблюдаем сегодня.

На этом изображении всего неба космического микроволнового фона, созданном спутником «Планк» Европейского космического агентства, видны отголоски Большого взрыва, оставшиеся со времен зарождения Вселенной. (Изображение предоставлено ESA/LFI & HFI Consortia)

Известная нам Вселенная обретает форму

Но, во-первых, как наша Вселенная возникла из ничего? Космологи подозревают, что четыре силы, управляющие Вселенной — гравитация, электромагнетизм, слабое и сильное ядерное взаимодействие — были объединены в единую силу при рождении Вселенной, сжатые вместе из-за связанных с этим экстремальных температур и плотностей.

Но все изменилось, когда Вселенная расширилась и остыла. Примерно во время инфляции сильное взаимодействие, вероятно, отделилось. И примерно через 10 триллионных долей секунды после Большого взрыва электромагнитное и слабое взаимодействия также стали различаться.

Сразу после инфляции Вселенная, вероятно, была заполнена горячей плотной плазмой. Но примерно за 1 микросекунду (от 10 до минус 6 секунд) или около того он достаточно остыл, чтобы позволить сформироваться первым протонам и нейтронам, считают исследователи.

В первые три минуты после Большого взрыва эти протоны и нейтроны начали сливаться вместе, образуя дейтерий (также известный как тяжелый водород). Затем атомы дейтерия соединились друг с другом, образовав гелий-4.

Рекомбинация: Вселенная становится прозрачной

Все вновь созданные атомы были положительно заряжены, поскольку Вселенная была еще слишком горячей, чтобы способствовать захвату электронов.

Но все изменилось примерно через 380 000 лет после Большого Взрыва. В эпоху, известную как рекомбинация, ионы водорода и гелия начали захватывать электроны, образуя электрически нейтральные атомы. Свет значительно рассеивается на свободных электронах и протонах, но гораздо меньше на нейтральных атомах. Так что теперь фотоны могли свободно путешествовать по Вселенной.

Рекомбинация кардинально изменила облик Вселенной; это был непрозрачный туман, а теперь он стал прозрачным. Космическое микроволновое фоновое излучение, которое мы наблюдаем сегодня, относится к этой эпохе.

Тем не менее, Вселенная долгое время была довольно темной после рекомбинации, по-настоящему осветившись только тогда, когда первые звезды начали сиять примерно через 300 миллионов лет после Большого взрыва. Они помогли отменить многое из того, что было достигнуто рекомбинацией. Эти ранние звезды — и, возможно, некоторые другие загадочные источники — испускали достаточно радиации, чтобы расщепить большую часть водорода во Вселенной обратно на составляющие его протоны и электроны.

Этот процесс, известный как реионизация, похоже, завершился примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва. Вселенная сегодня не непрозрачна, как это было до рекомбинации, потому что она так сильно расширилась. По словам ученых, вещество во Вселенной очень разбавлено, поэтому взаимодействия, связанные с рассеянием фотонов, относительно редки.

Со временем звезды притягивались друг к другу, образуя галактики, что приводило к образованию все более крупномасштабных структур во Вселенной. Планеты объединились вокруг некоторых недавно образовавшихся звезд, включая наше собственное Солнце. А 3,8 миллиарда лет назад на Земле зародилась жизнь.

До Большого Взрыва?

В то время как многое о первых мгновениях Вселенной остается спекулятивным, вопрос о том, что предшествовало Большому Взрыву, еще более загадочен и труден для решения.

Во-первых, сам вопрос может быть бессмысленным. Если Вселенная возникла из ничего, как считают некоторые теоретики, то Большой взрыв отмечает момент, когда началось само время. В этом случае не было бы такого понятия, как «раньше», сказал Кэрролл.

Но некоторые концепции рождения вселенной могут предложить возможные ответы. Циклическая модель, например, предполагает, что нашей расширяющейся Вселенной предшествовала сжимающаяся Вселенная. Кэрролл тоже может вообразить, что что-то существовало до Большого взрыва.

«Это может быть просто пустое пространство, которое существовало до того, как произошел наш Большой Взрыв, а затем какая-то квантовая флуктуация породила вселенную, подобную нашей», — сказал он. «Вы можете представить себе небольшой пузырь пространства, оторвавшийся в результате флуктуации и наполнившийся крошечной каплей энергии, которая затем может вырасти во вселенную, которую мы видим благодаря инфляции».

Филиппенко тоже подозревает, что что-то в этом роде может быть правдой.

«Я думаю, что время в нашей вселенной началось с Большого взрыва, но я думаю, что мы были отклонением от предшественника, материнской вселенной», — сказал Филиппенко.

Узнаем ли мы когда-нибудь?

Миссия Европейского космического агентства «Планк», которая вращалась вокруг Земли с 2009 по 2013 год, помогла космологам уточнить свои представления о природе нашей Вселенной и ее происхождении. Подробная карта космического микроволнового фона, созданная космическим кораблем, показала, что наша Вселенная, даже если она возникла от предшественницы, вряд ли снова сожмется в будущем, сказал Space.com астрофизик Дэйв Клементс из Имперского колледжа Лондона.

«Планк не может полностью исключить концепцию прыгающей Вселенной, но, учитывая текущие значения космологических параметров, наша Вселенная не собирается повторно коллапсировать», — сказал Клементс. «Компонент темной энергии, который в данный момент ускоряет расширение Вселенной, должен измениться, чтобы обратить это расширение вспять и привести к большому сжатию».

Используя данные Планка, ученые смогли уточнить свои оценки возраста Вселенной, а также количества видимой материи, темной материи и темной энергии в ней. По словам Клементса, миссия не преподнесла никаких сюрпризов и в основном подтвердила существующие теории.

«Это показывает, что это максимально скучная вселенная», — сказал Клементс.

Тем не менее, по его результатам возникло несколько новых вопросов. Например, постоянная Хаббла, описывающая скорость расширения Вселенной, незначительно отличается, измеренная Планком в далекой Вселенной, по сравнению с ее значением, полученным космическим телескопом Хаббла на основе измерений в ближней Вселенной, сказал Клементс.

Вся эта крупица информации помогает космологам лучше моделировать эволюцию Вселенной и приближаться к ответам на важные вопросы о происхождении всего сущего. Ожидается, что предстоящая миссия Европейского космического агентства под названием «Евклид» , запуск которой запланирован на 2023 год, сделает дальнейшие шаги в этом направлении.

Что дальше

Миссия Евклид будет изучать, как скопления и галактики разбросаны по Вселенной в больших масштабах, чтобы помочь астрономам лучше понять эффекты темной энергии. Он также будет изучать то, что астрономы называют слабым гравитационным линзированием, искривление света, вызванное гравитационным притяжением очень массивных объектов. Поскольку более 80% материи во Вселенной невидимы, сила линзирования может дать астрономам подсказки о распределении темной материи.

«Евклид сможет измерить это в гораздо большем масштабе, возможно, почти на половине внегалактического неба или даже больше», — сказал Клементс.

Дальнейшие части этой космической головоломки могут появиться в результате изучения гравитационных волн, ряби в пространстве-времени, возникающей при столкновениях сверхмассивных объектов, таких как черные дыры и нейтронные звезды.

Гравитационные волны, сказал Клементс, должны были возникнуть во время инфляции, периода быстрого расширения в первые моменты существования Вселенной. Таким образом, обнаружение этих ранних гравитационных волн и расшифровка их свойств могут дать беспрецедентные знания о рождении Вселенной.

«Это расскажет нам кое-что о физике, которая привела к раннему очень быстрому расширению Вселенной», — сказал Клементс. «Мы действительно возвращаемся к самым, самым ранним моментам, и если мы лучше поймем инфляцию, мы, надеюсь, сможем лучше понять, был ли Большой взрыв единичным событием или эта прыгающая идея может быть правильной».

Вы можете следить за старшим писателем SPACE.com Майком Уоллом в Твиттере: @michaeldwall. Подписывайтесь на SPACE.com, чтобы быть в курсе последних новостей космической науки и исследований, в Twitter @Spacedotcom и на Facebook.

Дополнительные ресурсы

Чтобы узнать больше о миссии «Планк» и ее стремлении понять происхождение Вселенной, посетите веб-сайт Европейского космического агентства. Для получения информации о предстоящей миссии EUCLID перейдите сюда.

Для получения дополнительной информации об изучении первичных гравитационных волн и о том, как они могут помочь раскрыть тайны рождения Вселенной, прочитайте эту статью Массачусетского технологического института.

Библиография

Муиа, Ф., Большой взрыв: как мы пытаемся его «прислушаться» и какую новую физику он может открыть, The Conversation, 15 июля 2021 г.
https://theconversation.com/big-bang-how-we-are-trying-to-listen-to-it-and-the-new-physics-it-could-unveil-164502

Кастельвекки, Д. , Как гравитационные волны могут разгадать некоторые из глубочайших загадок Вселенной, Природа, 11 апреля 2018 г.
https://sci.esa.int/web/planck.0233 https://sci.esa.int/web/euclid

Эта справочная статья, первоначально опубликованная 21 октября 2011 г., была обновлена 4 февраля 2022 г.

Майкл Уолл — старший космический писатель Space.com (открывается в новой вкладке) , присоединился к команде в 2010 году. В основном он освещает экзопланеты, космические полеты и военный космос, но, как известно, увлекается космическим искусством. Его книга о поисках инопланетной жизни «Out There» была опубликована 13 ноября 2018 года.