Більшість космологів впевнені в тому, що початок існуванню нашого Всесвіту поклав Великий вибух. При цьому багато прихильників даної концепції вважають питання про те, що було до Великого вибуху, некоректним, оскільки вважають, що сам простір і час народилися в результаті даної події, яка сталася 13,7 млрд років тому. Однак не всі вчені згодні з цим твердженням. 
Фото: AP
Альтернативний погляд сповідує відомий популяризатор науки фізик-теоретик з Оксфордського університету Роджер Пенроуз (Roger Penrose), автор науково-популярного бестселера "Новий розум короля". Нещодавно разом з вірменським вченим Ваху Гурзадяном з Єреванського фізичного інституту він виклав на сайт безкоштовних препринтів arXiv. org статтю , Що розповідає про виявлення в мікрохвильовому фоні слідів подій до Великого вибуху. Це означає, що час все-таки не має якогось певного початку, і говорити про події, що передували народженню Всесвіту, зовсім не безглуздо.
Йдеться про реліктовому випромінюванні, яке пронизує всю сучасну Всесвіт і при цьому несе свого роду "зліпок" нашого світу, яким він був через 300-400 тисяч років після народження. Спочатку Всесвіт був гарячу плазму, в якій фотони безперервно перєїзлучать і знаходилося в стані теплової рівноваги з речовиною. Спектр цього випромінювання відповідав спектру абсолютно чорного тіла, а світ був зовсім непрозорий.
У міру розширення Всесвіту космологічне червоне зміщення викликало охолодження плазми, в кінці кінців при температурі близько 3000 кельвінів з'явилися нейтральні атоми - сталася так звана рекомбінація. Цей момент і відображений назавжди в реліктовому випромінюванні. Видимий сфера, що відповідає даному моменту, називається поверхнею останнього розсіювання. В результаті подальшого розширення Всесвіту температура випромінювання поступово знизилася і зараз становить всього 2,725 К.
Читайте також: Людина, який розширив кордони Всесвіту
Фото: AP
Існування цього реліктового випромінювання було передбачене в 1948 році Георгієм Гамовим, а експериментально підтверджено в 1965 році Арно Пензиасом і Робертом Вудроу Вільсоном з Bell Telephone Laboratories. Воно має дуже високий ступінь ізотропності (изотропия - це однаковість фізичних властивостей середовища в усіх напрямках, в протилежність анізотропії), однак на початку 1990-х років російські та американські вчені зуміли все-таки виявити його невелику анизотропию (правда, на рівні тисячних часток відсотка ). За відкриття космічного мікрохвильового фонового випромінювання була вручена Нобелівська премія з фізики в 1978 році, і ще одна (в 2006-му) вручена за виявлення його анізотропії.
Карти найдрібніших температурних коливань мікрохвильового фону мають велику наукову цінність, адже вони відображають найдавніше з усіх доступних безпосередньому вивченню стан цього світу і являють собою зародки великомасштабних структур, які ми спостерігаємо в нашому Всесвіті сьогодні. В принципі, те, що ці температурні коливання носять випадковий (гауссова) характер і дуже малі, має свідчити на користь домінуючих зараз теорій інфляційного роздування Всесвіту, в ході якого в перші частки секунди після Великого вибуху статечної закон розширення змінюють на експонентний, чим досягається узгодження фізичних умов в різних частинах молодому Всесвіті.
Роджер Пенроуз виступав противником моделі космічної інфляції, вважаючи, що подібні рішення - це лише "замітання сміття під килим". Тепер Пенроуз з Гурзадяном заявили про виявлення на картах мікрохвильового фону правильних структур у вигляді концентричних кіл (в яких діапазон температур помітно менше, ніж в інших місцях), які свідчать про те, що анізотропія реліктового випромінювання не носить абсолютно випадковий характер.
В ході цього дослідження використовувалися докладні карти реліктового випромінювання, отримані за сім років космічним зондом NASA WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) і в ході експериментів BOOMERanG по запуску аеростатів з відповідною апаратурою в Антарктиді. Вчені вважають, що ці кола пов'язані з великомасштабними катастрофами - результатами злиттів надмасивних чорних дір, які, падаючи один на одного по спіралі, втрачали енергію шляхом випускання гравітаційних хвиль. Причому деякі з кіл, згідно з розрахунками, пов'язані з подіями, які повинні були відбутися до моменту Великого вибуху (момент, який перш за інтерпретувався як швидке розширення з сингулярності, тобто точки з нескінченною щільністю).
Все це, втім, не означає, що Великого вибуху не було зовсім. Швидше за все, потрібно говорити про те, що подібні вибухи траплялися багаторазово. Пенроуз і Гурзадян є прихильниками теорії циклічної Всесвіту, в якій один еон змінюється іншим, проходячи через "тригери" великих вибухів, які поділяють різні еони. Ці процеси можуть повторюватися нескінченно. Виявлене злиття чорних дір, ймовірно, сталося на самих останніх стадіях попереднього еону, який після Великого вибуху змінився вже нашим, в якому ми зараз все і живемо.
Фото: AP
Інтерес Пенроуза до циклічних моделям в космології (в оригіналі мова про conformal cyclic cosmology - CCC) пов'язаний з тим, що інфляційні теорії, які отримали визнання серед сучасних космологів, на його думку, не здатні пояснити, чому на початку існування Всесвіту був настільки низький рівень ентропії . Низький рівень ентропії (а інакше кажучи, високий ступінь упорядкованості різних частин Всесвіту, не здатних в ході звичайного розширення обмінюватися сигналами і "узгоджувати" свої фізичні параметри) має ключове значення для вибору працездатною теорії.
Ідея циклів передбачає існування до Великого вибуху інший всесвіту, яка колись розширювалася точно так же, як і наша, і в процесі цього розширення пройшла через стадії освіти чорних дір і їх тотального "випаровування" в "кінці часів" (шляхом хокінговского випромінювання) , в результаті чого знищувалася вся похована в них коли-небудь інформація. "Перемелювання" цієї інформації означало зникнення, видалення ентропії з Всесвіту, яке і було покладено початок новому еону з самого початку дуже низьким рівнем ентропії. (Тут треба зауважити, що багато фізиків, в тому числі і найближчий колега Пенроуза Стівен Хокінг, не допускають тепер повного знищення інформації в чорних дірах - так званого інформаційного парадоксу, сучасні теорії дозволяють цього уникати.)
Сама по собі ідея вселенських циклів виникла, звичайно, не вперше. У XX столітті модель пульсуючого Всесвіту, де етап розширення неминуче змінювався етапом стиснення в одну сингулярність, що передує новому вибуху, розглядалася на рівних з моделями нескінченно розширення Всесвіту (які врешті-решт перемогли завдяки відкриттю "розштовхує" простір темної енергії).
Висловлювалися й інші цікаві ідеї, пов'язані, наприклад, з моделями "розгалужених" всесвітів, що виростають одна з одної подібно видувають мильною бульбашкою (цікавляться відсилаємо до робіт наших колишніх співвітчизників Андрія Лінде зі Стенфордського університету і Олександра Виленкина, директора Інституту космології в Університеті Тафтса (Бостон , штат Массачусетс)). Вони також дозволяють цілком коректно говорити про часи, що передували Великому вибуху. Всі ці теорії існують поки на рівних - наявних астрофізичних даних недостатньо для того, щоб однозначно вирішити суперечку на користь якої-небудь однієї з них, час від часу лише відсіваються найекзотичніші і суперечливі гіпотези.
Читайте також: Вченим вдалося помацати частку бога
Зрозуміло, потенційно значення факту виявлення "космічних кіл" для космології надзвичайно велике (якщо вони дійсно виявлені), і вчені планують провести додаткові дослідження, щоб підтвердити або спростувати їх існування і подивитися, які ще моделі здатні пояснити появу подібних "артефактів". Адже навіть якщо кола на карті мікрохвильового фону дійсно доведуть існування епохи, попередньої Великому вибуху, циклічна космологія "самоочевидною" ще не стане. Необхідно буде описати майбутні перетворення частинок у Всесвіті і відповісти на питання, яким чином вона може зміниться новою епохою.
Сумнівно і одне з центральних місць в теорії Пенроуза - твердження, що всі частинки в дуже віддаленому майбутньому у Всесвіті стануть безмасовими. Ні, наприклад, ніяких вказівок на те, що всі електрони повинні розпастися. Загалом, в будь-якому випадку ця теорія носить поки ще дуже спірне і спекулятивний характер.
Читайте найцікавіше в рубриці "Наука і техніка"