Большой взрыв традиционно описывают как момент рождения Вселенной — точку, в которой возникли пространство, время и материя. Однако что, если это вовсе не было началом? В новой статье, опубликованной в журнале Physical Review D, группа учёных, включая автора этой работы, предлагает иную версию событий. Согласно расчётам, Большой взрыв мог быть не исходной точкой, а результатом гравитационного коллапса, приведшего к образованию сверхмассивной чёрной дыры, внутри которой произошёл «отскок».
Эта идея, названная «Вселенная из чёрной дыры», кардинально меняет представление о космическом происхождении, но при этом опирается на известные законы физики и наблюдательные данные.
Стандартная космологическая модель, основанная на теории Большого взрыва и инфляции (гипотезе о сверхбыстром расширении ранней Вселенной), успешно объясняет её структуру и эволюцию. Однако у неё есть серьёзные недостатки. Например, модель начинается с сингулярности — точки бесконечной плотности, где законы физики перестают работать. Это не просто техническая погрешность, а фундаментальная проблема, указывающая на пробелы в нашем понимании истоков мироздания.
Чтобы объяснить крупномасштабную структуру Вселенной, физики ввели концепцию инфляции — краткого периода сверхбыстрого расширения, вызванного гипотетическим полем с необычными свойствами. Позже, для объяснения наблюдаемого ускоренного расширения, добавили ещё один загадочный компонент — тёмную энергию.
Таким образом, стандартная модель работает, но требует введения не наблюдаемых напрямую сущностей. При этом ключевые вопросы остаются без ответа: откуда всё появилось? Почему Вселенная начала развиваться именно так? И почему она такая плоская, однородная и огромная?
Новая модель предлагает иной подход, рассматривая не расширение, а коллапс. Учёные изучили, что происходит, когда чрезвычайно плотное скопление материи сжимается под действием гравитации. Этот процесс хорошо известен: звёзды коллапсируют в чёрные дыры, одни из самых изученных объектов во Вселенной. Однако судьба материи внутри чёрной дыры, за горизонтом событий, остаётся загадкой.
В 1965 году британский физик Роджер Пенроуз доказал, что при определённых условиях гравитационный коллапс неизбежно приводит к сингулярности. Эта работа, дополненная Стивеном Хокингом, легла в основу теории о неизбежности сингулярностей — как в чёрных дырах, так и в момент Большого взрыва.
Однако эти выводы справедливы для классической физики, описывающей макрообъекты. Если учесть квантовые эффекты, которые становятся критически важными при экстремальных плотностях, картина может измениться.
В новом исследовании учёные показали, что гравитационный коллапс не обязательно заканчивается сингулярностью. Математические расчёты демонстрируют, что при приближении к точке максимального сжатия размер Вселенной изменяется по гиперболическому закону, что приводит не к коллапсу, а к «отскоку» — переходу в фазу расширения.
Почему же теоремы Пенроуза не допускают такого исхода? Всё дело в принципе квантового исключения Паули, который запрещает одинаковым частицам (фермионам) занимать одно квантовое состояние. Это правило предотвращает бесконечное сжатие материи, заставляя коллапс остановиться и смениться расширением.
Важно, что этот процесс не требует экзотических полей, дополнительных измерений или спекулятивной физики — только общую теорию относительности и квантовую механику.
Более того, после «отскока» возникает Вселенная, удивительно похожая на нашу. Модель также естественным образом объясняет два периода ускоренного расширения — инфляцию и тёмную энергию, — связывая их не с гипотетическими полями, а с физикой самого отскока.
Одно из ключевых преимуществ новой теории — возможность экспериментальной проверки. Она предсказывает, что Вселенная должна обладать небольшой положительной кривизной, подобной поверхности Земли. Если будущие наблюдения, например, данные миссии Euclid, подтвердят этот эффект, это станет серьёзным аргументом в пользу «отскока».
Кроме того, модель может пролить свет на другие загадки, такие как происхождение сверхмассивных чёрных дыр, природа тёмной материи и формирование галактик. Эти вопросы планируется изучить в рамках будущих космических миссий, например Arrakhis, которая исследует гало звёзд и спутниковые галактики.
Новая теория также меняет взгляд на место человечества во Вселенной. Согласно ей, наша наблюдаемая Вселенная находится внутри чёрной дыры, возникшей в более крупной «родительской» Вселенной. Это напоминает смену геоцентрической модели на гелиоцентрическую: мы не являемся центром мироздания, а лишь частью бесконечного цикла, управляемого гравитацией и квантовыми законами.
Таким образом, Большой взрыв может быть не началом всего, а лишь этапом в вечном процессе космических превращений.
Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/bolshoj-vzryv-vozmozhno-ne-byl-nachalom-vsego-predpolagaet-novaya-teoriya/
Обозрение "Terra & Comp".
