По ту сторону от большого взрыва

О теории большого взрыва многие слыхали. Если вкратце, то сначала всех времен, где то 14 млрд. лет назад жил-был очень мощный фотон. Или квант какого то другого взаимодействия. Что ещё могло существовать при такой энергии? Пусть это будет фотон. Мне кажется, что все началось с кванта энергии. Энергия это есть и масса (E=mc2) и волна (E=hη).

Не напоминает ли это библейское сотворение мира? Сначала была тьма, потом господь сказал — да будет свет. После этого он, видимо, поместил «мега-фотон» в центр своей симуляции и нажал (?) на кнопку «Пуск».

Размышления о сотворении мира, о том как все случалось, занимают меня давно (наткнулся в своём блоге на запись аж от 2009 года).

По большому счету, никто не говорит о каком либо фотоне, начальное состояние вселенной описывают как нечто неописуемое, маскируя под термином «сингулярность».

После этого, чтобы там ни было, это начало стремительно расширяться и остывать. Не буду сейчас пересказывать хронологию большого взрыва — читайте на вики.

В целом, знакомясь с теорией большого взрыва — интересны два вопроса, связанные с пограничными состояниями нашей вселенной.

• Что было до большого взрыва?
• Что будет в конце всех времен?

Начнем с последнего вопроса,  так как он плавно переходит в ответ на первый.

Что будет в конце всех времен?

После возникновения теории большого взрыва, некоторые задали себе вопрос — как долго будет расширяться вселенная, вообще расширяется она сейчас или может уже сжимается, а если все ещё расширяется, то не начнет ли она в какой то момент сжиматься под действием той же гравитации?

Мне была симпатична идея, что вселенная циклически то взрывается, то снова сжимается в точку и  так цикл повторяется, пока кто то не остановит это безумие :) (Догадается нажать на кнопку «Стоп» на консоли у бога). В этом наблюдалась определенная самодостаточность — нет ни начала времени, ни его конца.

Сейчас в науке принято считать, что наша вселенная все ещё расширяется, при этом расширяется не линейно, а равно ускоренно. Т.е. разлетается все быстрее. Здесь на сцену выходят два основных неизвестных в этом уравнении — темная материя и темная энергия.

Темная материя

С темной материей все более или менее понятно. Экспериментально её найти не могут, но ссылаются на «уважительные причины». Сейчас ей приписывают следующие свойства — с видимой материей взаимодействует гравитационно, с эм-излучением не взаимодействует (т.е. прозрачна), сама с собой также не взаимодействует. Без неё астрофизики не могут объяснить многие наблюдаемые гравитационные эффекты.

По сути, наблюдаемой массы мало — поэтому нужен какой то ещё ингредиент, чтобы все не разлетелось к хренам собачьим. На ум приходит идеальный кандидат — нейтрино.

Темная энергия

В противовес к темной материи, которая своей гравитацией помогает собраться видимой материи в кучки, есть ещё темная энергия. Последней приписывают роль агента, виновного в ускоренном расширении вселенной. Её приходится наделить таким экзотическим свойством как антигравитацией (отрицательным давлением). Возможно это какое то свойство вакуума? Т.е. само пространство наделено неким специфическим свойством, способностью к расширению, увлекая за собой материю.

Как обычно, странные предположения и агенты, разные неосязаемые эфиры, и прочая экзотика возникает у физиков, когда они заходят в тупик. Пока ученые лишь уверены в том, что вселенная не собирается сжиматься.

Так что же произойдет в конце то концов, к чему все идет?

Об этом говорится в фильме о работе двух физиков Роджера Пенроуза (США) и Ваагна Гурзадяна (Армения). Вот сам фильм.

Из фильма трудно что то понять, за что отдельное «спасибо» авторам фильма. Конечно, и сам по себе вопрос не прост. Вот что мне удалось понять (а что то домыслить). (В фильме Пенроуз рассказывает о времени до большого взрыва на 21 минуте).

Он говорит, что в определенный момент в бесконечно расширяющейся вселенной становится не важным понятия расстояния и шкалы времени (поскольку они бесконечны). Такие конфигурации изучаются конформной геометрией, когда не важны размеры, а рассматриваются лишь форма и углы. Потом он сравнивает сингулярность больного взрыва с сингулярностью бесконечной вселенной, заявляя, что это по сути одно и тоже. Так заканчивается очередная эпоха жизни вселенной. В следующую эпоху проникают лишь фотоны, которым «скучно не может быть». :) Про фотоны мне особенно понравилось…

Т.е. этот, по моему пониманию, стартовый мега-фотон есть ничто иное, как фотонное излучение прошлой эпохи. Идея в том, что на гране эпох меняется масштаб и бесконечная вселенная становится бесконечно малой точкой в новом цикле.

Все это было бы просто забавной гипотезой, если бы эта парочка не нашла в реликтовом излучении странные неоднородности в виде концентрических кругов. Они объясняют эти концентрические круги гравитационными возмущениями, проникшими из прошлой эпохи до большого взрыва. Картинка от этого не становится понятнее, но по крайней мере есть хоть что то, что можно наблюдать и пытаться объяснить вот таким экзотическим способом.