Великий вибух — це не те, що ви думаєте: 5 міфів про початок Всесвіту, що було насправді

Великий вибух — це те, про що більшість людей чули, розуміючи, що це провідна теорія походження Всесвіту. Але багато людей дотримуються величезної кількості помилок про те, що таке Великий вибух. Це п'ять головних міфів, які вчені зазвичай чують про Великий вибух та їхні спростування, про які розповідає астрофізик Ітан Сігел, пише Big Think.

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

Всесвіт, який ми знаємо сьогодні, не існував вічно. Незважаючи на те, що нам видно кілька трильйонів галактик, що охоплюють відстані в десятки мільярдів світлових років, існує межа того, наскільки далеко ми можемо дивитися. Найвіддаленіша галактика, яку ми коли-небудь бачили, розташована на відстані в 34 мільярди світлових років, а її світло відповідає часу, коли Всесвіту було лише 280 мільйонів років, тобто лише 2% від його нинішнього віку. Чому ми не можемо бачити далі цього? Причина не в тому, що Всесвіт кінцевий, насправді, він цілком може бути нескінченним, а скоріше в тому, що в нього був початок, який стався кінцеву кількість часу тому: Великий вибух.

Всесвіт почався з гарячого, щільного, заповненого матерією та випромінюванням стану близько 13,8 мільярдів років тому і відтоді розширюється. Тому найвіддаленіші галактики знаходяться набагато далі, ніж за 13,8 млрд світлових років від нас. Ось 5 головних міфів про Великий вибух і що було насправді.

Міф №1. Великий вибух — це вибух, з якого почався наш Всесвіт

Щоразу, коли ми дивимося на далеку галактику у Всесвіті та намагаємося виміряти, що робить її світло, ми бачимо одну й ту саму закономірність: що далі розташована галактика, то значніше її світло зміщується в бік дедалі довших хвиль. Це називається червоне зміщення. Що далі ми дивимося, то більший червоний зсув об'єкта.

Тому має сенс думати, що більш віддалені об'єкти віддаляються від нас із більшою швидкістю, і що ми можемо простежити кожну галактику, яку бачимо сьогодні, до однієї точки в минулому: величезного вибуху.

Але це повна помилка щодо того, що насправді являє собою Великий вибух. Справа не в тому, що ці галактики рухаються через сам Всесвіт, а в тому, що розширюється тканина простору, з якої складається сам Всесвіт. Галактики здаються віддаленими одна від одної в міру розширення Всесвіту.

Іншими словами, ідея первісного вибуху взагалі не має нічого спільного з Великим вибухом. Це був не первісний вибух, який змусив галактики розійтися одна від одної, а скоріше фізика Всесвіту, що розширюється, керована загальною теорією відносності Ейнштейна. Той факт, що у нас є Всесвіт, який підпорядковується загальній теорії відносності як головному закону гравітації, і що наш Всесвіт рівномірно заповнений енергією, змушує простір із галактиками, які містяться в ньому, розширюватися. Не було ніякого вибуху, просто швидке розширення, яке розвивалося на основі кумулятивних гравітаційних ефектів усього, що міститься в нашому Всесвіті.

Міф №2.У просторі є точка, до якої ми можемо простежити подію Великого вибуху

Насправді немає центральної точки для події Великого вибуху. Спочатку ви можете подумати, що якщо все здається таким, що розширюється від усього іншого, то ми можемо екстраполювати все назад до того, коли все виникло в одному і тому ж місці.

Якщо ми простежимо рухи, які ми бачимо у всіх галактиках, назад до центральної точки, ви можете задатися питанням: де це?

Але навіть постановка цього питання спирається на хибну думку, що Великий вибух був подібний до вибуху. У Всесвіті, що розширюється, кожне місце в просторі має однаковий вигляд, принаймні, коли ви розглядаєте досить великий його обсяг. У великих масштабах Всесвіт має однакову щільність, температуру й однакову кількість галактик всюди. І якщо ви екстраполюєте це назад у часі, він здаватиметься гарячішим і щільнішим, але це тому, що сам простір теж розвивається і розширюється.

Великий вибух не стався в одній точці, а скоріше стався скрізь одночасно і зробив це кінцеву кількість часу тому. Той факт, що Всесвіт не має структур, що повторюються, не має ідентифікованих країв і не має бажаного напрямку, все це свідчить про те, що не існує певної точки походження Великого вибуху.

Міф №3.Уся матерія та енергія в нашому Всесвіті були стиснуті в нескінченно гарячий, щільний стан під час Великого вибуху

Якщо Всесвіт розширюється й охолоджується сьогодні, то він мав бути меншим, щільнішим і гарячішим у минулому. Цей аспект космології правильний. Фактично, ви можете уявити собі повернення назад настільки далеко, наскільки дозволяє ваша уява, поки ви не досягнете розміру, який стає нескінченно малим, що призводить до нескінченної густини та температури. Це змушує замислитися про поняття сингулярності, де вся матерія та енергія космосу були стиснуті в одну точку. Можливо, ви подумаєте, що це була мить Великого вибуху: нескінченно гарячий, щільний стан. Це не зовсім невірно, але це застаріле уявлення про Великий вибух. Важливо те, що це гіпотеза і всього лише одна з ідей про те, як міг виникнути наш Всесвіт.

Міф №4.Великий вибух робить неминучим те, що наш Всесвіт почався із сингулярності

Навіть якщо Всесвіт досяг максимальної температури на ранніх стадіях гарячого Великого вибуху, однаково мала бути фаза, яка передувала цьому і встановила цю гарячу фазу.

Теорія, яка встановлює початкові умови для Великого вибуху, відома як космічна інфляція, і її було підтверджено кількома доказами. Великий вибух може описувати, звідки взявся наш Всесвіт, принаймні такий, яким ми його знаємо, але він узагалі не описує те, що було раніше.

Але існування сингулярності, щойно ви приймаєте період космічної інфляції, яка передувала Великому вибуху, більше не є неминучим. Фактично, прийняття космічної інфляції обов'язково призводить до того, що, якщо інфляція передує Великому вибуху, то вона не призведе до Всесвіту, який досягне нескінченно малого розміру в кінцевій точці в минулому. Всесвіт розширюється експоненціально під час інфляції, що означає, що він подвоїться в розмірі в певній часовій шкалі, якщо ви запустите годинник уперед, але зменшиться вдвічі в тому ж самому часовому масштабі, якщо ви підете назад. Незалежно від того, скільки половинок ви візьмете, ви ніколи не досягнете нуля.

Усе ще можливо, що була окрема фаза, яка існувала до того, як відбулася космічна інфляція. Якби це було так, то ми мали б допустити можливість того, що Всесвіт усе-таки розпочався із сингулярності. На жаль, у нас немає можливості спостерігати, вимірювати або перевіряти цю гіпотезу за допомогою спостережуваного Всесвіту. Ми можемо тільки стверджувати, ґрунтуючись на наявних у нас спостережних свідченнях, що інфляція тривала принаймні якусь крихітну частку секунди, не призвела до сингулярності самої по собі або на початку гарячого Великого вибуху, і що ми не знаємо, що було до початку інфляції.

Міф №5.Простір, час і закони фізики не існували до Великого вибуху

Якби ви досягли істинної сингулярності або місця, де ви досягли нескінченної щільності і температури, закони фізики порушилися б. У загальній теорії відносності сингулярність знаходиться там, де простір-час може або увійти, або вийти з існування, і без простору-часу навіть не обов'язково існують правила, що керують фізичним Всесвітом.

Але ми не досягаємо сингулярності, коли говоримо навіть про найбільш ранні стадії гарячого Великого вибуху, і ми не досягаємо сингулярності, коли говоримо про період космічної інфляції, який йому передував. І, отже, закони фізики не порушуються. Це означає, що закони, які ми знаємо, безумовно, повинні були існувати під час інфляційної фази, що створила сам Великий вибух, і що як простір, так і час повинні були існувати. Але з наявними в нас знаннями ще багато питань залишаються без відповіді.

Можливо, інфляція не тривала вічно і мала одиничний початок, але також можливо, що вона або тривала вічно, або навіть мала циклічний характер, із простором і часом, які в кінцевому підсумку замикалися на собі.

Ми можемо бути впевнені, що навіть до Великого вибуху простір, час і самі закони фізики безумовно існували, навіть якщо ми не можемо цього усвідомити повною мірою.

Як уже писав Фокус, вчені створили нову технологію будівництва на Марсі. Для нової технології будівництва колонії на Червоній планеті потрібні марсіанський реголіт, світло і неорганічне рідке середовище.