Согласно одному из предположений, Вселенная существовала всегда, просто она то сжимается в сингулярность, то снова раздувается – и этот цикл бесконечен. Но математические выкладки этого предположения так и не позволили нам понять, можно ли как-то проверить то, циклична ли наша Вселенная или у нее есть лишь одно начало и один конец. И вот недавно команда теоретиков с помощью теории струн сумела объяснить некоторые из самых фундаментальных загадок ранней Вселенной. Результат их исследования дает теоретический толчок для построения Вселенной с нуля – а значит и для обоснования предположения о цикличности Вселенной...

С чего же начать?

Если вы хотите создать свою частную теоретическую модель вселенной, никто не вправе вам помешать – выдумывайте свою личную космологию.

Но если вы хотите объяснить нашу Вселенную, вам придется играть по ее правилам. А это означает, что какой бы ни была ваша модель, она должна совпадать с накопленным багажом космических наблюдений.

К примеру, мы знаем, что Вселенная сейчас расширяется. Звезды и галактики с ускорением улетают от нас. Используя различные методы, ученые способны точно вычислить, с какой скоростью от нас отлетают как более близкие, так и более дальние галактики.

У нас также есть портрет молодой вселенной, когда ей было всего 380 000 годиков (сейчас ей уже 13,8 миллиарда). На этом портрете есть необычные закономерности – пятна, иллюстрирующие небольшие перепады температуры и давления в ранней Вселенной.


Все эти наблюдения объясняются теорией Большого взрыва и Инфляционной моделью, которая описывает, что происходило в первые доли секунды. В эти первые мгновения Вселенная очень-очень быстро расширялась, и тем самым масштабировала небольшие квантовые различия до огромных масштабов. Отсюда и появлиись перепады температуры и давления. (И именно благодаря этой неравномерности спустя миллиарды лет появились первые звезды и галактики. Но это уже другая история.)

Воспламеняющаяся вселенная

Хотите придумать свою собственную космологию? Найдите более полноценное объяснение расширения вселенной и тех пятен на «детской фотографии».

Вам может показаться, что это довольно просто, придумать свою версию. Конечно, это не так. Различия в давлении, плотности и температуре в молодой Вселенной «опровергли» огромное количество альтернативных космологий. Среди них и теория об Экпиротической Вселенной (от др.-греч слова ekpyrotic ─ воспламенение).


В экпиротическом сценарии вселенная постоянно повторяет себя. И сейчас мы находимся в фазе «взрыва», который в какой-то момент замедлится, остановится и обратится. В итоге все сожмется обратно в сингулярность. А потом каким-то образом снова расширится и начнется новая фаза «взрыва».

Проблема в том, что при таком сценарии сложно объяснить пятна на «детской фотографии» Вселенной. По экпиротическому сценарию всё должно быть равномерным, без перепадов температуры, плотности и давления.

Такая версия не только не способна объяснить наши наблюдения – она вообще ведет ко вселенной, в которой нет ни галактик, ни звезд, ни нас с вами.

Всё спасает S-брана

В последние несколько лет ученые, изучающие экпиротический сценарий, пытаются объяснить все те наблюдения, которые объясняются инфляционной моделью. И вот команда таких ученых попробовала использовать для этого S-брану.

Вы наверняка слышали о теории струн. Согласно теории струн, каждая частица – это маленькая вибрирующая струна. Эти струны не обязаны быть одномерными. Они могут быть многомерными – бранами.

Большинство бран в теории струн могут свободно перемещаться по пространству и времени, но гипотетические S-браны могут существовать лишь в конкретный момент времени и лишь при определенных условиях.

Какую роль такая S-брана могла бы сыграть в экпиротическом сценарии? Она могла появиться в тот момент, когда вселенная сжалась. И именно она могла снова запустить расширение с небольшими перепадами температуры и давления.

Таково новое предположение трех физиков, чья статья была недавно выложена на сайт препринтов arXiv. Их работа еще не прошла рецензирование.

Правы ли они? Кто знает.

В последние годы теория струн оказалась на тонком льду, так как эксперименты вроде тех, что проводятся в Большом адронном коллайдере, не выявили следов суперсимметрии – одной из основ теории струн.

А S-браны являются спорным вопросом даже в среде тех, кто профессионально изучает теорию струн.

Не стоит забывать и о том, что наша Вселенная не просто расширяется, она это делает с ускорением. И вроде бы она не собирается замедляться. Поэтому пока что сложно даже предположить, что может вынудить ее обратить свое расширение.

Тем не менее, идеи вроде экпиротического сценария стоят того, чтобы их исследовать.