Была ли Вселенная до Большого взрыва?

[Falcon]

Была ли Вселенная до Большого взрыва? Физики пришли к выводу, что эта идея — лишь красивая сказка
Человечество всегда тяготело к идее цикличности. Смена времён года, круговорот жизни и смерти — всё это наводит на мысль, что и у самого Космоса может быть свой бесконечный ритм: расширение, сжатие и новое рождение. Идея «вечного возвращения», воспетая философами, нашла своё отражение и в космологии — в гипотезе циклической Вселенной.

Эта красивая картина предполагает, что наш Большой взрыв был не уникальным событием, а лишь одним из эпизодов в бесконечной череде «Больших отскоков». Вселенная сжимается до невообразимой плотности, а затем, словно мяч, отскакивает, начиная новый цикл расширения. Однако недавние исследования в области теоретической физики наносят этой элегантной концепции серьёзный удар. Похоже, законы нашего мира, какими мы их знаем, не оставляют места для космического «дня сурка».

Была ли Вселенная до Большого взрыва? Физики пришли к выводу, что эта идея — лишь красивая сказка
Человечество всегда тяготело к идее цикличности. Смена времён года, круговорот жизни и смерти — всё это наводит на мысль, что и у самого Космоса может быть свой бесконечный ритм: расширение, сжатие и новое рождение. Идея «вечного возвращения», воспетая философами, нашла своё отражение и в космологии — в гипотезе циклической Вселенной.

Эта красивая картина предполагает, что наш Большой взрыв был не уникальным событием, а лишь одним из эпизодов в бесконечной череде «Больших отскоков». Вселенная сжимается до невообразимой плотности, а затем, словно мяч, отскакивает, начиная новый цикл расширения. Однако недавние исследования в области теоретической физики наносят этой элегантной концепции серьёзный удар. Похоже, законы нашего мира, какими мы их знаем, не оставляют места для космического «дня сурка».

Два сценария: Большой взрыв против Большого отскока
Чтобы понять суть спора, нужно разобраться с двумя фундаментально разными взглядами на рождение нашего мира.

С одной стороны, у нас есть стандартная модель — Большой взрыв. Она гласит, что Вселенная возникла из состояния с бесконечной плотностью и температурой, известного как сингулярность. Это, по сути, точка, где наши уравнения и само представление о пространстве-времени «ломаются». Для физиков сингулярность — это не столько ответ, сколько признание того, что наши лучшие теории, включая общую теорию относительности Эйнштейна, перестают работать. Это раздражающий барьер, за который невозможно заглянуть.

С другой стороны, есть гипотеза Большого отскока. Она предлагает куда более изящное решение. Согласно ей, никакой сингулярности не было. Наша Вселенная — результат сжатия предыдущей, которая, достигнув критической, но конечной плотности, оттолкнулась от самой себя под действием пока неизвестных нам квантовых сил. Эта модель устраняет проблему «начала времён», превращая историю космоса в бесконечную эстафету.

Так какой же сценарий вернее? Долгое время казалось, что ответ скрыт в той области, где гравитация встречается с квантовым миром.

Тень Пенроуза: Неизбежность коллапса
Первый серьёзный удар по идее отскока нанёс ещё в 1965 году великий физик и математик Роджер Пенроуз. Работая в рамках общей теории относительности, он математически доказал, что при достаточно сильной гравитации (например, внутри чёрных дыр или в момент зарождения Вселенной) формирование сингулярности неизбежно.

Теорема Пенроуза, по сути, гласила: если верить Эйнштейну, то пространство-время обречено на разрыв. Это был мощный аргумент в пользу Большого взрыва с его загадочной начальной точкой. Однако у этой теоремы была одна важная оговорка: она не учитывала эффекты квантовой механики. А ведь именно квантовые законы должны были вступить в игру в тот момент, когда Вселенная была сжата до микроскопических размеров. Многие физики надеялись, что именно квантовая механика станет тем «спасательным кругом», который предотвратит коллапс в сингулярность и обеспечит тот самый «отскок».

Квантовый аргумент: Новая глава в споре
И вот здесь на сцену выходит недавняя работа Рафаэля Буссо из Калифорнийского университета. Он решил проверить, что произойдёт, если добавить в уравнения Пенроуза тот самый недостающий ингредиент — квантовую физику.

Вопреки ожиданиям, результат оказался ошеломляющим. Буссо показал, что учёт квантовых законов не только не спасает Вселенную от сингулярности, но, наоборот, делает её возникновение ещё более вероятным. Его анализ, основанный на обобщённом втором законе термодинамики (который связывает энтропию, гравитацию и информацию), «категорически исключает» сценарии циклической Вселенной в широком диапазоне условий.

Позвольте объяснить. Если работа Пенроуза была основана только на гравитации, то Буссо добавил к ней термодинамику чёрных дыр — одну из самых плодотворных областей на стыке квантовой теории и теории относительности. И вывод оказался неумолим: с точки зрения этой объединённой картины мира, Вселенная просто не может «отскочить». Путь в сингулярность — это улица с односторонним движением.

Не всё так однозначно: Дьявол в деталях
Значит, всё решено и идея вечного возвращения мертва? Не совсем. Как это часто бывает в фундаментальной науке, у нового открытия есть свои нюансы.

Во-первых, сам инструмент, который использовал Буссо, — обобщённый второй закон термодинамики — является очень мощной и общепринятой гипотезой, но пока не имеет статуса стопроцентно доказанной теоремы. Это оставляет лазейку для скептиков.

Во-вторых, существуют экзотические модели, которые могут обойти ограничения теоремы Буссо. Например, работа Сурджита Раджендрана и его коллег описывает «отскакивающую» Вселенную, но для её существования требуются дополнительные, не наблюдаемые нами пространственные измерения. Это уже область чистой теории, но она показывает, что физики не спешат сдаваться.

Этот спор важен не только для понимания нашего прошлого. Он напрямую связан с главной загадкой современной физики — созданием теории квантовой гравитации. Исключая возможные сценарии, такие как Большой отскок, учёные сужают круг поисков. Они лучше понимают, какие именно свойства должна иметь эта будущая «теория всего», чтобы адекватно описать самые экстремальные состояния материи — будь то сердце чёрной дыры или миг рождения нашего мира.

Что дальше? Гравитационные волны и судьба космоса
В конечном счёте, точку в этом споре поставит не теория, а наблюдение. И главный кандидат на роль «свидетеля» рождения Вселенной — это гравитационные волны. Эти колебания самой ткани пространства-времени могли сохранить отпечатки самых ранних событий. Если во Вселенной действительно произошёл отскок, его «эхо» должно было остаться в гравитационно-волновом фоне.

Проблема в том, что предполагаемые частоты этих волн пока недоступны для наших детекторов, таких как LIGO. Потребуются новые, более чувствительные обсерватории, создание которых — вопрос не только технологий, но и политической воли и финансирования.

Как метко заметил Сурджит Раджендран, вопрос сводится к двум вещам: «Окажется ли наш мир настолько добр, чтобы породить достаточно сильный сигнал? И будет ли нынешний мир достаточно добр, чтобы позволить учёным построить эксперименты для его обнаружения?»

Так что пока романтическая идея о вечно пульсирующем космосе терпит поражение на полях математических формул. Возможно, наша Вселенная действительно имела уникальное начало и движется к своему уникальному концу. А может, мы просто ещё не нашли нужный ключ к главной загадке бытия. В любом случае, поиски продолжаются.

https://www.ixbt.com/live/science/byla- ... kazka.html

[Жорик]

Я, как диванный аналитик, сейчас в пух и прах всех разобью и свою гипотезу выдвину.
Что происходит, если электрон встречаются с позитроном? Переход материи в энергию.
Вывод - вакуум - вовсе не пустота!!! Это квадрильярды квадрильяров, гуголы гуголов сингулярных точек, которые находятся в равновесии и кажутся нам пустым местом, так как не находятся в нашем трехмерном мире, а у нас (людей) нет органов чувств, заглянуть за трехмерный мир.

Но... достаточно "пнуть" любую точку... и сингулярность развернется в новую вселенную!!!
Как пнуть - не знаю пока.
Не зря ругали коллайдер - может быть, вот так и пнуть, как в коллайдере пинают атомы... только пнуть надо не атом, а точку вакуума.

[Bond]

Была или нет - не имеет значения, если всё равно никакая информация оттуда в нашу Вселенную не проходит...

[Bitman]

Извиняюсь за многатекста (хотя я в этом не первый), вот пруф от буддистов, что вселенная циклична:

► Показать

Космическое время циклично и безначально, то есть ни один из циклов не может считаться первым. Мир никем не создан, идея божественного творения буддизмом принципиально отвергается по целому ряду соображений как этического (благой Бог не мог бы сотворить мир, суть которого – страдание живых существ), так и метафизического характера (о них речь пойдет в лекции, посвященной буддийской философии). Причина существования миров – энергия совокупной кармы живых существ предыдущего мирового цикла (подобно тому как будущая жизнь существа обусловливается его кармой, имеющейся на момент смерти).
После разрушения одной вселенной существует лишь бесконечное пространство (акаша), в котором в некоторый момент начинают веять некие ветерки, постепенно крепнущие и превращающиеся в мощнейший ураган, постепенно сгущающийся до состояния «алмазной твердости» и приобретающий форму круга. Этот круг затвердевшего ветра образует основание нового мира. И он есть не что иное, как объективировавшаяся энергия совокупной кармы живых существ разрушившейся вселенной (сравните с объективированной волей как физической основой феноменов в философии А. Шопенгауэра; особенно его работа «О воле в природе»). Дальнейшее формирование мира происходит сверху вниз. Вначале внезапно появляется небесный дворец с богом Брахмой на престоле, после этого вокруг него появляются другие тридцать три бога небес мира желаний. Они видят Брахму и восклицают: «Это Брахма! Он вечен, он был всегда! Он всех нас создал!» – так возникает вера в бога-творца. Клубящиеся в выси златоцветные облака начинают изливать дождь, который заливает диск ветра внизу и постепенно образует мировой океан. Из растворенной в нем мути формируются континенты и гора Сумеру. Последними появляются ады.
Люди, появившиеся на земле после формирования континентов, вначале божественны и подобны богам мира форм; срок их жизни равен 84 000 лет. Земля же в это время покрыта особым земляным пирогом, источающим несравненный аромат. Люди могут не есть вообще, но этот аромат их настолько влечет, что они начинают есть земляной пирог, и постепенно съедают его. Тем временем срок их жизни понемногу сокращается, тела грубеют, формируются органы пищеварения, и к тому моменту, когда весь пирог, покрывающий землю, оказывается съеден, люди уже не могут обходиться без пищи. Тогда им ничего не остается, как начинать выращивать рис. Но риса на всех не хватает, и тогда люди начинают проводить межи, отделяя свой участок от чужого, появляется собственность. Однако поскольку риса становится все меньше и меньше, одни люди начинают нарушать межи полей других людей и воровать рис. Воцаряется беспорядок, и начинаются столкновения между людьми. Тогда люди решают, что наступило время наведения порядка, и принимают решение избрать самого достойного из своего числа для поддержания порядка. Так появляется первый царь. Он отбирает себе в помощники наиболее уважаемых людей, чтобы они непосредственно поддерживали порядок. Так появляется сословие кшатриев (воинов и правителей). В это время в мире начинают появляться Будды.
…
Но вернемся к космологии. Постепенно человеческие нравы вырождаются все больше и больше, и эгоизм становится столь велик, что люди буквально не выносят больше даже вида друг друга. По мере этой нравственной деградации сокращается и срок жизни, постепенно доходя до десяти лет (это не означает, что люди умирают детьми – за десять лет разворачивается весь жизненный цикл, как у кошки или собаки). Наконец люди разбредаются по лесам, стараясь не встречаться, а встречаясь, сразу же пытаются убить друг друга. И вот во время самой ужасной нравственной деградации находится человек, у которого появляется мысль, что так больше жить нельзя, что надо менять отношение к своим собратьям. Он идет к другим людям и обучает их дружелюбию. После этого нравы начинают улучшаться, а срок жизни постепенно возрастает до восьмидесяти четырех тысяч лет, после чего снова начинается период деградации. Период убывания срока жизни и нравственной деградации получил название «периода убывания», противоположная фаза цикла – «периода возрастания». Эти отрезки становятся условной мерой времени всего космического цикла, даже тех его периодов, когда ни людей, ни других живых существ не было. Вся махакальпа («великий период»), то есть космический цикл, делится на четыре малых кальпы: пустоты (от разрушения одного мира до начала формирования другого), формирования, пребывания (когда космос стабильно пребывает) и разрушения. Каждая из этих четырех кальп состоит из двадцати периодов возрастания и убывания, то есть длительность всего мирового «эона» равна восьмидесяти периодам возрастания и убывания.
В течение кальпы пребывания мира в мире появляются Будды и чакравартины. Чакравартин (Государь, Поворачивающий Колесо) – миродержец, совершенный вселенский монарх, обладающий теми же тридцатью двумя признаками, что и Будда (вспомните житие Сиддхартхи Гаутамы – Будды Шакьямуни и предсказание астролога Ашиты), но они выражены слабее. Одновременно Будда и чакравартин появиться не могут. Чакравартины отличаются по типу чакры (дословно – «колесо», здесь имеется в виду боевой метательный диск), которая является их атрибутом: чакравартина с золотой чакрой все люди сами просят, чтобы он правил ими; чакравартин с серебряной чакрой начинает собирать войска для завоевания мира, но не успевает собрать их, как все государства признают его власть; чакравартин с железной чакрой двигает войска в поход, но его враги сдаются без боя: ненасильственное правление – отличительная черта чакравартина.
После двадцати периодов возрастания и убывания человеческой жизни накопившаяся дурная карма приводит к тому, что мир постепенно начинает разрушаться. Первым признаком этого является прекращение рождения в адах, поскольку ады разрушаются первыми (возможно, говорят буддисты, в это время не совершаются поступки, приводящие к рождению в аду, а может быть, люди, имеющие такую карму, рождаются в адах других мировых систем). Наконец все существа гибнут, а мир-вместилище охватывает пожар. Последним гибнет пылающий дворец Брахмы, и мир прекращает свое существование, уступая место кальпе пустоты; в этой пустоте снова начинают веять ветерки, и весь цикл повторяется.

[Урфин]

конечно была. только очень маленькая.

[Yndikator3033]

А был ли Большой взрыв?

[Мотылек]

А был ли Большой взрыв?

Так никто ж свечку не держал (да и потом, до момента рекомбинации, предполагается, вселенная была из плазмы, а значит непрозрачна для света, так что не помогла бы свечка )
Но есть такая штука как реликтовое излучение, которое регистрируется плюс-минус равномерно с любого направления звездного неба, независимо от полушария (а значит оно не имеет точечных источников). Предполагается, что параметры излучения таковы, какие были бы при рекомбинации протонов и электронов с образованием атомов водорода, при условии, что это излучение летело бы 13 с гаком миллиардов лет (постепенно из за этого увеличивая свою длину волны). А поскольку этот (ныне микроволновый) фон приходит со всех направлений, то делается вывод, что когда то в прошлом вселенная была более компактна и более нагрета, так что энергии протонов и электронов не позволяли им рекомбинировать до того момента, пока они достаточно не остыли. А остывали они за счет процесса расширения. И поскольку наблюдениями расширение регистрируется и сейчас, то экстраполировав этот процесс в прошлое, делают вывод, мол все когда то вообще было стянуто в точку из которой потом, собственно и поперло.

[Yndikator3033]

13 с гаком миллиардов лет

экстраполировав этот процесс в прошлое

Не существует никакого времени. Вся эта теорийка про Большой взрыв замешана на абсурде.

[Урфин]

Не существует никакого времени.

вот сейчас особенно смешно получилось
в него можно не верить, но оно есть

[Sarkov]

Трудно понять сериальчик из короткометражек смотришь или серьëзное большое кино, если жизнь длится один-два кадра.

[Н. Светлов]

только пнуть надо не атом, а точку вакуума

Постоянная Планка сурово возражает против пинков точек по их пятым точкам

Вся эта теорийка про Большой взрыв замешана на абсурде.

Звучит забавно.

► Показать

Ни один серьёзный учёный не утверждает, что Большой взрыв действительно был. Строго говоря, фраза «Большой взрыв был» бессмысленна. Потому что Большой взрыв — это наименование одного из решений некоторой системы уравнений.

А Вы как думали?

Эти уравнения очень хорошо работают, управляя нашими спутниками, межпланетными станциями, телескопами и беспилотниками. А вот десять миллиардов лет назад их, кажется, никто не проверял.

Больше того: «время» — это только слово. Слово такое, конечно же, есть. Будучи услышано, оно вызывает определённый набор ассоциаций, которые позволяют более-менее понимать друг друга. Чего же боле? Всерьёз рассуждать, «есть» время или его «нет», странно, если только не занять сторону Платона в его споре с Аристотелем

Мы живём среди моделей, из которых одни придумали мы сами, а другие получили от природы в форме сплетений аксонов в нашем черепе. Мы способны экстраполировать эти модели за пределы нашего непосредственного опыта и удивляться тому, что получается. Экстраполяции могут оказаться удачными. Могут не оказаться. Как источник новых гипотез они чаще полезны, чем бесполезны. Но многим, очень многим гипотезам суждено так и остаться гипотезами вплоть до тех пор, пока будут существовать материальные носители гипотез

[Falcon]

Вселенная на полпути к гибели? Новая теория переписывает космический финал

Мы привыкли думать о будущем Вселенной как о чём-то бесконечно долгом и холодном. Галактики разлетаются всё дальше, звёзды гаснут одна за другой, и в конце концов наступает вечная, ледяная темнота — так называемая «тепловая смерть». Этот сценарий казался почти неизбежным. Но что, если всё не так? Что, если финал будет не холодным и тихим, а огненным и стремительным?

Последние данные астрономических наблюдений намекают на трещину в устоявшейся картине мира. А вслед за ними появилась и смелая, даже дерзкая теория, которая предлагает совершенно иную судьбу для нашего космоса. Согласно ей, Вселенная не просто прекратит расширяться — она развернётся и устремится к коллапсу. И произойдёт это гораздо раньше, чем мы могли себе представить.

Тревожный звонок от тёмной энергии
Чтобы понять, откуда такой переполох, нужно вспомнить о главной загадке современной космологии — тёмной энергии. В конце 90-х астрономы обнаружили, что Вселенная не просто расширяется после Большого взрыва, а делает это с ускорением. Галактики разбегаются друг от друга всё быстрее и быстрее. Для объяснения этого феномена и ввели понятие «тёмной энергии» — невидимой силы, которая расталкивает пространство.

Самой простой и изящной моделью была «космологическая постоянная», предложенная ещё Эйнштейном. Представьте её как фоновую, неизменную энергию вакуума, которая всегда и везде одинакова. Она просто есть, и она толкает. Эта идея прекрасно вписывалась в наблюдения… до недавнего времени.

Масштабные проекты, такие как «Обзор тёмной энергии» (DES) и «Спектроскопический инструмент для исследования тёмной энергии» (DESI), собрали беспрецедентный объём данных о распределении и движении миллионов галактик. И в этих данных проступило нечто странное. Похоже, что сила этого космического «ускорителя» не постоянна. Она меняется со временем. Это как если бы вы ехали в машине с зажатой педалью газа, но вдруг почувствовали, что тяга двигателя ослабевает.

Это наблюдение, хоть и предварительное, стало для космологов настоящим потрясением. Если тёмная энергия эволюционирует, значит, космологическая постоянная — это слишком простое объяснение. Реальность куда сложнее.

Новый сценарий: временный форсаж и скрытые тормоза
Именно здесь на сцену выходит новая, пока ещё гипотетическая модель. Её авторы задались вопросом: а что, если тёмная энергия — это не одна сущность, а сложный механизм из двух частей, работающих в противофазе?

Звучит запутанно? Давайте объясним на простом примере.

Космический «форсаж» — аксионы. Представьте, что наша Вселенная — это ракета, оснащённая мощным, но временным ускорителем. В роли этого ускорителя выступают аксионы — гипотетические, невероятно лёгкие частицы, которые почти не взаимодействуют с обычной материей. Согласно этой теории, они пронизывают всё пространство, и их совокупная энергия как раз и создаёт тот эффект ускоренного расширения, который мы наблюдаем сегодня. Но, как и любой ускоритель, они со временем «выгорают» — их плотность падает по мере расширения Вселенной, и их вклад ослабевает.
Скрытые «тормоза» — отрицательная космологическая постоянная. А теперь самое интересное. В этой модели у Вселенной есть не только ускоритель, но и встроенная тормозная система. Это та самая космологическая постоянная, но со знаком «минус». Она не расталкивает, а наоборот, стремится сжать пространство, действуя как сверхмассивная гравитация. Прямо сейчас её действие почти незаметно, потому что «форсаж» аксионов гораздо мощнее. Но что произойдёт, когда он иссякнет?
Правильно, в игру вступят тормоза.

Финал в стиле «Большого сжатия»
Если эта теория верна, то будущее космоса выглядит драматично. По прогнозам её авторов, примерно через 10 миллиардов лет (что, по космическим меркам, почти завтра) влияние аксионов ослабнет настолько, что отрицательная космологическая постоянная возьмёт верх.

С этого момента расширение Вселенной начнёт замедляться. Затем остановится. А после — сменится сжатием. Начнётся эпоха «Большого сжатия» (Big Crunch) — зеркальное отражение Большого взрыва.

Галактики, которые миллиарды лет разлетались в стороны, устремятся навстречу друг другу. Расстояния будут сокращаться, а Вселенная — становиться всё меньше, горячее и плотнее. Этот процесс займёт ещё около 10 миллиардов лет, после чего всё вещество и энергия схлопнутся в одну точку — новую сингулярность, где известные нам законы физики перестанут работать.

Общая продолжительность жизни нашей Вселенной, согласно этой модели, составит чуть более 33 миллиардов лет. Учитывая, что ей сейчас почти 14 миллиардов, получается, что мы не просто прошли середину пути — мы уже на финишной прямой к достижению своего максимального размера.

Так пора ли паниковать?
Честно говоря, нет. И вот почему.

Во-первых, сама идея основана на данных, которые ещё требуют многократной проверки и подтверждения. Наука — процесс медленный, и один интригующий результат ещё не означает революции.

Во-вторых, предложенная модель с аксионами и отрицательной постоянной — лишь одна из множества возможных интерпретаций этих данных. Возможно, истинное объяснение окажется совершенно иным.

Но знаете, что по-настоящему важно? Эта работа показывает, насколько живой и динамичной является наука. Всего один намёк на аномалию в данных заставляет учёных пересматривать самые фундаментальные представления о мире. Сам факт того, что мы можем строить и обсуждать такие теории, заглядывая на десятки миллиардов лет в будущее, — это уже триумф человеческого разума.

Так что, возможно, наша Вселенная и не летит к огненному финалу. Но мы определённо живём в захватывающее время, когда загадки космоса становятся только интереснее. И кто знает, какие ещё сюрпризы она нам готовит? Нам остаётся лишь наблюдать.

https://www.ixbt.com/live/science/vsele ... final.html

[Жорик]

Общая продолжительность жизни нашей Вселенной, согласно этой модели, составит чуть более 33 миллиардов лет.

Честно говоря, нет. И вот почему.

Ну, собственно.... паниковать должен йог, который собирается прожить 33 миллиарда лет

[Bond]

Кому-то заняться нечем - то придумывают тёмную энергию, то потом отменяют её - а мы каждый раз должны паниковать? Честно говоря уже как-то без разницы...

[Н. Светлов]

то придумывают тёмную энергию, то потом отменяют её

Если из научных результатов вычесть неуёмную энергию журналюг, то в сухом остатке опять-таки окажутся наименования решений некоторых систем уравнений.

И эти решения действительно существуют. Кто не верит — может составить аналогичную систему уравнений и решить её самостоятельно

[Урфин]

тёмная энергия,тёмная материя. эфир это...

[Олег К]

тёмная энергия,тёмная материя. эфир это...

Эфир в уравнении сократился, а что-то темное осталось)

[Урфин]

Эфир в уравнении сократился, а что-то темное осталось)

"ложки потом нашлись, но осадочек остался..."

[Bond]

тёмная энергия,тёмная материя. эфир это...

да, история с поисками эфира повторяется - долго искали, в итоге решили что проще вообще выкинуть, так и с тёмной энергией будет...

[Bond]

И эти решения действительно существуют.

Оператор Подгона творит чудеса!