Перші слова Книги Буття є декларативними. Бог створив небо і землю, і так починається космічна історія. Хоча не всі міфи про створення мають акт початку, більшість має. Людям подобаються історії з початком. Ця потреба походження глибоко всередині нас і навіть є частиною нашого наукового світогляду. Як часто кажуть у науці, наслідки мають причини. Цей причинно-наслідковий процес є потужним інструментом для розуміння світу навколо нас, але він не позбавлений проблем, особливо у випадку з походженням Всесвіту.
У стандартній моделі космології Всесвіт починається з Великого вибуху. Початковий гарячий щільний стан, з якого виник наш сучасний Всесвіт. Технічно це означає, що ми можемо простежити історію космосу аж до Великого вибуху. Але якщо у ефектів є причини, то що стало причиною великого вибуху? Що існувало до Всесвіту?
Коротка відповідь: ми не знаємо.
Для багатьох цей факт залишає двері відкритими для божественного творця. Але питання про те, що існувало до появи Всесвіту, також може бути безглуздим, як питання про те, що знаходиться на північ від північного полюса. Хоча ефекти у Всесвіті мають причини, Всесвіт загалом може їх не мати або не потребувати. Але ця відповідь не дуже втішна.
Однак є альтернатива. Вона відома як модель циклічного Всесвіту, і вона стверджує, що наш нинішній спостережуваний Всесвіт є частиною ряду всесвітів. Наш Всесвіт зараз розширюється завдяки параметру Хаббла, і якщо цей параметр залишається постійним, він розширюватиметься вічно. Але якщо параметр Хаббла є циклічним, то Всесвіт почне стискатися в якийсь час у майбутньому. Він буде стискатися, поки не досягне нового гарячого щільного стану. Новий великий вибух для нового всесвіту.
Циклічність і ентропія
Циклічний всесвіт не потребує початку. Це завжди було, завжди є і завжди буде. Але модель не позбавлена проблем. Однією з головних є проблема ентропії. Ентропія є мірою безладу в системі, і згідно із законами термодинаміки вона ніколи не може зменшуватися. У простій моделі циклічного Всесвіту ентропія будь-якого даного Всесвіту має бути принаймні трохи більшою, ніж його батьківський Всесвіт. Отже, якщо всесвіти обертаються до нескінченного минулого, поточний Всесвіт матиме нескінченну ентропію, а це не так. Отже, мав бути якийсь початковий Всесвіт з низькою ентропією, і ми повернулися до початку.
Є спосіб обійти цю проблему. Всесвіт може мати загальний масштабний фактор. Якщо цей масштабний коефіцієнт збільшується з кожним всесвітом, то проблема ентропії зникає. Цікаво те, що цей масштабний коефіцієнт є конформно інваріантним. Це означає, що це не змінює вигляд Всесвіту. Кожен всесвіт може бути вдвічі більшим за попередній, але все в цьому всесвіті масштабується за однаковим коефіцієнтом. Якщо ви подвоїте дохід кожного на планеті, але також подвоїте вартість усього, тоді насправді нічого не зміниться.
Цей конформно інваріантний масштабний фактор дозволив циклічному Всесвіту існувати без початку.
Але нове дослідження виявило недолік цієї ідеї. Команда дослідила математичну структуру циклічних моделей Всесвіту в рамках загальної теорії відносності та виявила, що всі вони є геодезично неповними. Іншими словами, в рамках загальної теорії відносності ви не можете простежити Всесвіт, подібний нашому, через нескінченний цикл всесвітів. Можливо, до нашого існувала величезна кількість всесвітів, але перший всесвіт все одно повинен був існувати.
У Колеса Часу немає ні початку, ні кінця. Але це був початок.
Отже, модель циклічного Всесвіту може дати причину для нашого Всесвіту, але вона лише порушує проблему початків у майбутньому. Навіть якщо наш Всесвіт не був першим, певний всесвіт був. Принаймні для звичайних моделей циклічного всесвіту.
Як зазначають автори, їхня робота не стосується конформної циклічної космології, запропонованої Роджером Пенроузом. У цій моделі масштаб кожного всесвіту нескінченно більший, ніж попередній цикл. Далі автори планують розглянути цю модель.
І так починається історія для іншого разу.
Спочатку було опубліковано на сайті Universe Today