Как появилась Вселенная?
Это, пожалуй, величайшая Великая Тайна и корень всех остальных. Самые великие вопросы человечества - Как началась жизнь? Что такое сознание? Что такое темная материя, темная энергия, гравитация? - исходить из этого.
«Все остальные загадки лежат в основе этого вопроса», - сказала Энн Друян, автор и вдова астронома Карла Сагана. «Это важно для меня, потому что я человек и не люблю не знать».
Даже когда теории, пытающиеся разгадать эту загадку, становятся все более сложными, ученых преследует возможность того, что некоторые из наиболее важных звеньев в их цепочке рассуждений ошибочны.
Основные загадки
Согласно стандартной модели Большого взрыва, Вселенная родилась во время периода инфляции, который начался около 13,8 миллиардов лет назад. Подобно быстро расширяющемуся воздушному шару, он раздувался от размера, меньшего, чем электрон, до почти текущего размера в течение доли секунды.
Первоначально Вселенная была пронизана только энергией. Часть этой энергии зародилась в частицы, которые собрались в легкие атомы, такие как водород и гелий. Эти атомы сгустились сначала в галактики, а затем в звезды, внутри чьих огненных печей были подделаны все остальные элементы.
Это общепринятая картина происхождения нашей вселенной, представленная учеными. Это мощная модель, которая объясняет многие вещи, которые видят ученые, когда они смотрят в небо, такие как замечательная гладкость пространства-времени в больших масштабах и равномерное распределение галактик по разные стороны вселенной.
Но есть вещи в этой истории, которые делают некоторых ученых беспокойным. Начнем с того, что идея о том, что вселенная пережила период быстрой инфляции в начале своей истории, не может быть напрямую проверена, и она опирается на существование таинственной формы энергии в начале вселенной, которая давно исчезла.
«Инфляция - чрезвычайно мощная теория, и тем не менее мы до сих пор не знаем, что послужило причиной инфляции или является ли она правильной теорией, хотя она работает очень хорошо», - сказал Эрик Агол, астрофизик из Вашингтонского университета.
Для некоторых ученых инфляция является неуклюжим дополнением к модели Большого взрыва, к которой добавлена необходимая сложность, чтобы она соответствовала наблюдениям. Это не будет последним дополнением.
«Мы также узнали, что во вселенной должна быть темная материя, а теперь темная энергия», - сказал Пол Стейнхардт, физик-теоретик из Принстонского университета. «То, как работает модель сегодня, это то, что вы говорите:« Хорошо, вы делаете большой взрыв, вы берете некоторую инфляцию, вы настраиваете это, чтобы иметь следующие свойства, затем вы добавляете определенное количество темной материи и темной энергии ». Эти вещи не связаны в последовательной теории ".
Стейнхардт беспокоится, что космологи действуют больше как инженеры, чем как ученые. Если наблюдение не соответствует текущей модели, они присоединяют другой компонент или изменяют к существующим, чтобы соответствовать. Компоненты не связаны, и нет причин добавлять их, кроме как для сопоставления наблюдений. Это все равно что пытаться починить старую машину, добавив новые детали от новых, но разных моделей. Эти детали могут работать в краткосрочной перспективе, но в итоге вам понадобится новая машина.
Нестареющая вселенная
В последние годы Стейнхардт работал с Анной Иджас, физиком-теоретиком в Гарвардском университете, над радикальной альтернативой стандартной модели Большого взрыва.
Согласно их идее, называемой прыгающей космологией, вселенная родилась не один раз, а, возможно, несколько раз в бесконечных циклах сокращения и расширения. Теория заменяет «большой взрыв» на «большой отскок», который плавно связывает периоды сокращения и расширения Вселенной и решает многие проблемы, которые мешают теории инфляции.
Пара утверждает, что их экпиротическая, или "циклическая" теория объяснила бы не только инфляцию, но и другие космические загадки, включая темную материю, темную энергию и почему, кажется, что вселенная расширяется в постоянно ускоряющемся клипе.
Несмотря на противоречивость, прыгающая космология повышает вероятность того, что вселенная не имеет возраста и самообновляется. Это перспектива, возможно, даже более внушающая благоговение, чем вселенная с определенным началом и концом, поскольку это будет означать, что звезды на небе, даже самые старые, похожи на недолговечных светлячков в великой схеме вещей.
«Я хотел бы надеяться, что усилия, прилагаемые обществом к научным исследованиям, приближают нас к фундаментальным истинам, а не просто к созданию полезных инструментов», - сказал астроном Калифорнийского технологического института Ричард Масси. «Но я в равной степени боюсь узнать, что все, что я знаю, неверно, и тайно надеюсь, что не знаю».
Эта статья была обновлена 27 июня 2019 года автором Live Science Тимом Чилдерсом.
