Голям взрив или вечен отскок: нови открития променят нашите познания за началото на Вселената

Произходът на Вселената винаги е бил предмет на увлекателни и сложни спорове между учените. С течение на годините се очертаха две доминиращи теории: теорията за Големия взрив и теорията за Големия отскок. Нови изследвания обаче изглежда поставят под въпрос жизнеспособността на последната, откривайки нова перспектива за нашия произход и еволюцията на Вселената.

Теорията за Големия взрив е най-широко приетата теория за произхода на Вселената. Според тази теория Вселената е започнала като изключително гореща и плътна точка, често наричана „сингулярност“, преди около 13,8 млрд. години. По все още неизвестни причини тази сингулярност започва да се разширява в процес, известен като инфлация.

С разширяването на Вселената тя се охлажда, което позволява образуването на субатомни частици, а след това и на атоми. Впоследствие, схематично, тези атоми се групират, за да образуват звезди и галактики. Непрекъснатото разширяване на Вселената и космологичният микровълнов фон, който е ехо от Големия взрив, са доказателство за тази теория.

Теорията за Големия отскок предлага алтернатива на сингулярността на Големия взрив. Според нея настоящата Вселена е последната от поредица вселени, всяка от които се свива до малък обем и след това отново се разширява. Това свиване и разширяване образува така нареченият „отскок“.

В някои модели на една скачаща Вселена този цикъл се повтаря безкрайно. Идеята на тази теория е да се решат някои от проблемите, свързани със сингулярността на Големия взрив, по-специално нарушаването на законите на обикновената физика.

Важно е обаче да се отбележи, че теорията за отскачащата Вселена (от Големия отскок) все още е широко дискутирана, за разлика от теорията за Големия взрив. Неотдавна две независимо публикувани изследвания оспориха тази идея, като вместо това изтъкнаха, че разширяването и свиването на Вселената е могло да се случи само веднъж. Едното е публикувано в Physical Review Letters, а другото – в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Аномалиите в космическия микровълнов фон

Първото изследване се фокусира върху конкретен аспект на теорията за отскачащата Вселена, позната като контурна квантова космология (loop quantum cosmology – LQC). LQC прогнозира определени аномалии в космологичния дифузен фон, светлинното ехо на все още младата Вселена, които трябва да се наблюдават, ако нашата Вселена е продукт на отскока.

LQC избягва сингулярностите, които са проблематични, тъй като физиката и математиката не работят, когато се прилагат към безкрайно малка точка. LQC разчита на моста между класическата физика и квантовата механика, известен като контурна квантова гравитация, който постулира, че силата на гравитацията се изчерпва на много малки разстояния, вместо да нараства до безкрайност.

Въпреки това, когато изследователите сравняват предсказанията на LQC с действителните данни за космическия микровълнов фон от 2009 до 2013 г., предоставени от космическата обсерватория „Планк“, те не откриват осезаеми признаци на тези аномалии. Това предполага, че моделите на отскачащата Вселена, които разчитат на LQC, за да обяснят аномалиите в космическия микровълнов фон, могат да бъдат отхвърлени.

Твърде много натрупан хаос

Въпреки тези открития въпросът за произхода на Вселената остава открит. Привържениците на Големия взрив твърдят, че тя е имала начало, но това оставя открит въпроса за непонятната сингулярност, от която е започнало всичко. От друга страна, теориите на цикличните космологии предполагат, че Вселената е безсмъртна и преминава през безкрайни прераждания.

Истински цикличната вселена няма начало и край. Тя се състои от поредица от отскоци, които преминават през безкраен брой цикли и продължават до безкрайност. И тъй като една подобна вселена няма начало, няма Голям взрив или сингулярност.

Но според физика Уилям Кини от университета в Бъфало, съавтор на второто изследване, има една пречка, която стои на пътя на теорията за вечно цикличната Вселена. Това е ентропията, която се натрупва при всеки отскок на Вселената. Често разглеждана като количеството на безпорядъка в дадена система, ентропията е свързана с количеството използваема енергия в системата: колкото по-висока е ентропията, толкова по-малко енергия е на разположение.

Ако се върнем назад във времето до началото на Вселената, тази идея предполага всъщност безкрайно малко количество ентропия, но ентропията реално съществува и това накланя везните към теорията за Големия взрив.

Затова изследователите проучват последиците от това увеличение на ентропията в една циклична Вселена. Те стигнаха до заключението, че макар цикличната вселена да може да заобиколи проблема с ентропията, като се разширява силно при всеки цикъл, дори само това решение гарантира, че вселената не е безсмъртна. С други думи, дори във Вселена, която претърпява циклични скокове, би трябвало да има сингулярност, която да задвижи всичко за първи път. Това подкрепя идеята, че Вселената вероятно е имала начало, което е в съответствие с теорията за Големия взрив и противоречи на идеята за вечно отскачаща Вселена.

Въпреки че дебатът за произхода на Вселената далеч не е приключил, новото изследване дава някои интересни идеи и оспорва някои съществуващи теории. Те не доказват окончателно, че теорията за отскачащата вселена е погрешна, но подчертават проблемите с някои версии на тази теория. Ето защо изследователите продължават да проучват тези въпроси в търсене на истината за произхода на Вселената и нейната еволюция.

Навярно допълнителна информация на тази тема ще даде предложеният наскоро нов метод за измерване разширяването на Вселената.