Ми живемо в чорній дірі: Всесвіт почався не з Великого вибуху, що з'ясували фізики

Дослідження опубліковано в журналі Physical Review D, пише ScienceAlert.

Нова теорія, яка отримала назву "Всесвіт чорної діри", пропонує зовсім інше уявлення про народження космосу, але при цьому вона заснована на відомій фізиці.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Теорія Великого вибуху: багато запитань без відповіді

Нинішня стандартна космологічна модель з Великим вибухом, з одного боку, добре пояснює еволюцію і структуру Всесвіту, але, з іншого боку, залишає багато запитань без відповіді.

У моделі Всесвіту, який виникає внаслідок Великого вибуху, все починається із сингулярності. Це точка нескінченної щільності, де не працюють відомі закони фізики. Це може означати, що ми неправильно розуміємо початок Всесвіту.

Для того, щоб пояснити великомасштабну структуру Всесвіту, фізики ввели коротку фазу швидкого розширення, відому як космічна інфляція, яку посилило невідоме поле. Ця фаза повинна була існувати незабаром після Великого вибуху. Щоб пояснити подальше розширення Всесвіту, яке відбувається і зараз, фізики ввели в стандартну космологічну модель темну енергію.

Автори дослідження кажуть, що стандартна космологічна модель Всесвіту працює добре тільки тоді, коли в неї виводять компоненти, які ніхто ніколи не бачив безпосередньо. При цьому залишаються питання без відповіді: звідки все взялося і чому все почалося саме так?

Проблема сингулярності

Вважається, що чорні діри, об'єкти з неймовірною щільністю та величезною гравітацією, які не може покинути навіть світло, якщо туди потрапить, мають у центрі сингулярність. Але що саме відбувається всередині чорних дір ніхто достеменно не знає. Але відомо, що чорні діри народжуються внаслідок гравітаційного стиснення масивних зірок.

Ще в 60-х роках минулого століття фізик Роджер Пенроуз довів, що за дуже загальних умов гравітаційне стиснення матерії має призводити до появи сингулярності. Потім Стівен Гокінг довів, що сингулярності, подібні до тієї, що виникла під час Великого вибуху, неминучі.

Але ці теорії сингулярності спираються на класичну фізику, яка описує великомасштабні об'єкти Всесвіту. Якщо застосувати ефекти квантової механіки, яка описує Всесвіт на рівні атомів і частинок, як це потрібно робити за екстремальних густин, усе може змінитися, кажуть автори дослідження.

Фізики вважають, що гравітаційне стиснення матерії не обов'язково закінчується сингулярністю. Розрахунки показують, що в міру наближення до потенційної сингулярності розмір Всесвіту змінюється.

Ми живемо всередині чорної діри: початок Всесвіту був іншим

Нова теорія припускає, що стисла хмара матерії може досягти стану високої щільності, а потім відбудеться процес її розширення. Вчені кажуть, що згідно з правилом з квантової фізики, відомим як принцип виключення Паулі, жодні дві ідентичні частинки не можуть мати один і той самий квантовий стан. Фізики показали, що цей принцип запобігає нескінченному стисненню частинок у матерії, яка стискається під дією гравітації. У результаті стиснення зупиняється і починається розширення матерії. Вчені вважають, що цей процес неминучий за правильних умов.

Автори дослідження кажуть, що це розширення відбувається повністю в рамках загальної теорії відносності Ейнштейна в поєднанні з основними принципами квантової механіки. Тобто для пояснення початку Всесвіту та його розширення не потрібні екзотичні поля та невідома фізика.

Науковці вважають, що внаслідок такого розвитку подій у Всесвіті виникли дві окремі фази прискореного розширення, тобто космічна інфляція та фаза темної енергії, які створюються не гіпотетичними полями, а фізикою розширення космосу після досягнення точки майже нескінченної густини.

Фізики вважають, що насправді, якщо їхня теорія правильна, то весь наш спостережуваний Всесвіт перебуває всередині чорної діри, утвореної в якомусь більшому батьківському Всесвіті. При цьому фізики стверджують, що їхню теорію можна перевірити за допомогою спостережень.

За словами авторів дослідження, їхня модель Всесвіту показує, що він не народився з нічого, а є продовженням космічного циклу, сформованого гравітацією і квантовою механікою, а також взаємозв'язком між ними.

Як уже писав Фокус, астрономи виявили найпотужніший вибух у космосі з моменту народження Всесвіту. Вчені відкрили абсолютно новий клас космічних вибухів, і вони відбуваються приблизно в 10 мільйонів разів рідше, ніж вибухи наднових.