На протяжении многих столетий учёные и философы пытались ответить на вопросы, которые, возможно, задавал себе каждый из нас, а именно: как родилась Вселенная? Рождалась ли она вообще или существует вечно? Единственная ли в своём роде, или подобных ей нескончаемое количество? Несмотря на множество различных версий, общепринятой считается Теория Большого взрыва, описывающая, как всё мироздание родилось из крошечной плотно сжатой точки – сингулярности. По неведомым причинам произошёл взрыв, вследствие которого сингулярность начала расширяться с огромной скоростью, и это расширение продолжается до сих пор, а отголоском тех времён служит реликтовое излучение, пронизывающее всю Вселенную. Откуда взялась эта сингулярность? Что ей предшествовало? Теория Большого взрыва полагает, что наша Вселенная – единственная и уникальная. В поисках ответов на эти вопросы в научном сообществе начали осторожно поговаривать о том, что Большой взрыв мог быть Большим отскоком...


Некоторые космологи предпочитают видеть картину, в которой Вселенная расширяется и циклически сжимается, отскакивая всякий раз, когда сжатие происходит до определённого размера, причём, космос мог «отскочить» не один единственный раз: до отскока Вселенная длительное время сжималась, а после отскока она начала расширяться, и расширение это будет ещё, как минимум, около 30 миллиардов лет. Затем снова может начаться сжатие, а потом – новое рождение. Вселенная словно бы перерождается, или перезапускается, как компьютер. Можно сказать, что она заново воспроизводит саму себя со "сбросом до заводских настроек".


Согласно теории Большого отскока, Большой взрыв не является исходной точкой рождения пространства-времени: этот взрыв произошёл в результате предшествовавшего ему предельного сжатия другой вселенной. В момент предельного сжатия предыдущая вселенная имела максимальную энергию, заключённую в минимальный объём – именно из-за этого и произошёл Большой отскок, и родилась известная нам Вселенная, которая также начала расширяться. Таким образом, квантовые состояния, существовавшие в старой вселенной, изменились в результате Большого отскока и перешли в новую, нашу Вселенную. Во время Большого сжатия поведение квантов, из которых всё состоит, меняется полностью по причине бесконечной плотности материи, и, если говорить простым языком, меняются не только фундаментальные физические постоянные, в том числе и скорость света, а все законы физики старой, сжавшейся, вселенной могут быть переписаны. Всё это, надо заметить, звучит красиво и интересно, однако никто из учёных уже не может заглянуть ни в прошлую вселенную, так как она «переродилась», ни предположить то, как в современной расширяющейся Вселенной может случиться Большое сжатие, что будет этому причиной, ведь, согласно такой циклической модели, она должна снова «схлопнуться», отскочить, «перезапуститься», чтобы родилась новая вселенная. «Схлопывание» противоречит второму закону термодинамики, говорящему о том, что в любой замкнутой системе энтропия (беспорядок) со временем увеличивается и стремится к своему максимуму. Объяснить это совсем просто можно так: всё со временем приходит в негодность – рано или поздно в квартире придётся делать ремонт, человеческий организм стареет, одежда изнашивается, здания рушатся. Сжатие можно рассматривать как состояние высшего порядка, а, получается, если все галактики и звёзды, вся материя друг от друга «разбегается» ежесекундно, то как потом всё это соберётся обратно? И даже если и соберётся, должна же, по идее, образоваться гигантская чёрная дыра вместо всей Вселенной без возможности отскока?


Космологи-сторонники теории Большого отскока предположили, что отскоки могут быть возможными, если бы во Вселенной было вещество с отрицательной энергией (или другие источники отрицательного давления), которое бы противодействовало гравитации и отталкивало бы все, препятствуя окончательному и бесповоротному сжатию Вселенной в одну глобальную чёрную дыру. Ученые пытались использовать эту лазейку с начала 2000-х годов, но всегда приходили к тому, что добавление ингредиентов с отрицательной энергией делает их модели вселенной нестабильными, потому что квантовые флуктуации положительной и отрицательной энергии могут спонтанно рождаться в вакууме космоса с нулевой энергией.

В 2011 году польский физик-теоретик Никодем Поплавски вывел новые уравнения для описания поведения пространства-времени в сингулярности, согласно которым при бесконечной кривизне пространства-времени между частицами возникает отталкивающее взаимодействие, что предотвращает образование гравитационной сингулярности. Вместо этого коллапсирующая материя достигает огромной, но конечной плотности и «отскакивает», порождая новую вселенную. Этот сценарий также объясняет, почему существующая Вселенная в больших масштабах является однородной и изотропной, обеспечивая физическую альтернативу космической инфляции.


Совсем недавно, в 2020 году канадские физики Роберт Бранденбергер и Зивей Ван из Университета Макгилла математически просчитали момент «Большого отскока», когда наша Вселенная прекращает расширяться и, наоборот, станет сжиматься вновь до невероятно маленькой точки и вернётся в состояние «Большого взрыва». Таким образом, до Большого взрыва существовала такая же вселенная, как наша, но она «погибла» — всё пространство-время, в котором не осталось ничего в результате максимальной энтропии, нарастающей на протяжении 100 центиллионов лет, начало сжиматься в сингулярность – в плотно сжатую точку, а после сжатия сингулярность разогрелась до критической температуры, и родилась наша Вселенная. Но она закончит свою жизнь так же, как и предыдущая — в результате «Большого сжатия». Согласно этой модели, так происходило и будет происходить бесконечное число раз.

А куда делась энтропия? Модель Циклической Вселенной подразумевает, что Вселенная не бесконечна в пространстве: поэтому скорость её расширения не превышает скорость убегания, а значит, что совместное гравитационное притяжение всей её материи в конце концов остановит расширение Вселенной и заставит её сжиматься обратно. Вследствие возрастания энтропии картина сжатия будет сильно отличаться от обращённого во времени расширения. В то время как ранняя Вселенная была очень однородной, сжимающаяся Вселенная будет разбиваться на отдельные изолированные группы. В конце концов, вся материя коллапсирует в чёрные дыры, которые затем будут срастаться, создавая в результате единую сингулярность Большого сжатия, где все квантовые процессы «перезапустятся», и родится опять какая-то другая Вселенная. Конец – всегда начало.Источник: "Аuriel Astro"