Террі Пратчетт описав традиційний погляд на створення Всесвіту приблизно так: “Спочатку існувало нічого, яке згодом вибухнуло”. І дійсно, сучасна космологія стверджує, що Всесвіт, що розширюється, виник в результаті Великого Вибуху.
Великий вибух – це загальноприйнята космологічна модель, що описує ранній розвиток Всесвіту, а саме початок розширення Всесвіту, перед яким він знаходився в стані сингулярності.
Згідно сучасним уявленням теорії Великого вибуху, 13,77 ± 0,059 млрд років тому назад виник Всесвіт з початкового стану сингулярності, тобто з певної точки, в яку був стиснутий весь Всесвіт, і яка вміщувала в собі незвичайно високу щільність енергії, температури та тиску. Відбувся великий вибух, який зумовив викид величезної кількості енергії, яка прагнула заповнити весь космічний простір. З тих під Всесвіт безперервно розширюється та охолоджується. Разом з тим, як падала температура у Всесвіті, став можливим баріогенез. На цьому етапі кварки і глюони об’єдналися в баріони такі як протони і нейтрони. Одночасно відбувалося і формування матерії та антиматерії. Наступний спад температури ознаменував утворення фізичних сил та елементарних частинок в їх сучасній формі. Після чого наступила епоха нуклеосинтезу, при якому протони, об’єднуючись з нейтронами, утворили ядра дейтерію, гелію-4 і ще кількох легких ізотопів. Після подальшого падіння температури і розширення Всесвіту настав наступний перехідний момент, при якому гравітація стала домінуючою силою. Всесвіт охолоджувався та розширювався, атоми стали групуватися в місцях випадкових неоднорідностей в більш щільні формації. З’явилися гарячі зірки, а зі старих, що містили велику кількість важких елементів в складі ядра, почали утворюватися холодні планети. Коли планети остаточно охололи, атоми почали групуватися в молекули, і так далі – тут і бере свій початок наша еволюція.
Теорія Великого вибуху міцно підтримується доказами у вигляді реліктового випромінювання і зміщенням далекого світла в напрямку червоної частини спектра: це вказує на те, що Всесвіт розширюється постійно. І все ж далеко не всіх вдалося в цьому переконати. Протягом багатьох років вченими пропонувалися найрізноманітніші альтернативи та різні думки що виникнення нашого Всесвіту. Ось декілька найцікавіших з них:
Теорія стаціонарного Всесвіту
Теорія стаціонарного Всесвіту була запропонована в 1948 році Германом Бонді, Томасом Голдом і Фредом Хойлом. Вона вийшла з ідеального космологічного принципу, який говорить, що всесвіт виглядає по суті однаково в кожній точці в будь-який час (в макроскопічному сенсі). Всесвіт існував завжди в незмінному стані, так вважали прихильники теорії стаціонарного Всесвіту. А як бути з очевидним розширенням Всесвіту? Прихильники цієї теорії вважали, що Всесвіт може розширюватися, але він залишається таким же самим, а матерія постійно виникає з нічого. Ця теорія втратила свою актуальність, коли було відкрито реліктове випромінювання. Реліктове випромінювання вважається радіацією, що залишилася від Великого вибуху.
Всесвіт як міраж чорної діри
Всесвіт виник завдяки колапсу зірки в чотиривимірному Всесвіті, вважають вчені з Інституту теоретичної фізики «Периметр». Результати їх дослідження опублікував журнал Scientific American. Ніайеш Афшорді, Роберт Манн і Разі Пурхасан кажуть, що наш тривимірний Всесвіт став подобою «голографічного міражу» при схлопуванні чотиривимірної зірки. На відміну від теорії Великого вибуху, нова гіпотеза про чотиривимірний всесвіт пояснює як причини зародження, так і її стрімкого розширення. У нашому Всесвіті чорні діри оточені сферою, званою горизонтом подій. І якщо в тривимірному просторі ця межа двомірна (як мембрана), то в чотиривимірному всесвіті горизонт подій буде обмежений сферою, яка існує в трьох вимірах. Комп’ютерне моделювання колапсу чотиривимірної зірки показало, що її тривимірний горизонт подій буде поступово розширюватися. Саме це ми і спостерігаємо, називаючи зростання 3D-мембрани розширенням Всесвіту.
Велика заморозка
Альтернативою Великому вибуху може бути Велика заморозка. Команда фізиків з Мельбурнського університету на чолі з Джеймсом Кватчем представила модель народження Всесвіту, яка більше нагадує поступовий процес заморозки аморфної енергії, ніж її виплеск і розширення в трьох напрямках простору. Безформна енергія, на думку вчених, як і вода охолола до кристалізації, створивши звичні три просторових і один часовий вимір. Теорія Великої заморозки ставить під сумнів прийняте в даний час твердження Альберта Ейнштейна про безперервність і плавність простору і часу.
Хаотична теорія інфляції
Більшість сучасних моделей раннього Всесвіту постулюють короткий період експоненціального зростання (відомого як інфляція), що викликаний енергією вакууму, в процесі якого сусідні частки виявилися швидко розділеними величезними областями простору. Після цієї інфляції, енергія вакууму розпалася на гарячий плазмовий “бульйон”, в якому утворилися атоми, молекули і тд. В теорії вічної інфляції цей процес інфляції ніколи не закінчувався. Замість цього бульбашки простору припинили б роздуватися і вступили б у низькоенергетичний стан, щоб після розширитися в інфляційному просторі. За цією теорією наш Всесвіт – одна з бульбашок множинного Всесвіту, яка характеризується постійною інфляцією. Один з аспектів цієї теорії, який можна було б перевірити, це припущення, що два всесвіти, які будуть досить близько, щоб зустрітися, викличуть порушення в просторі та часі кожного всесвіту. Кращою підтримкою такої теорії буде виявлення доказів такого порушення на тлі реліктового випромінювання.
Холодний Великий вибух та Всесвіт, що стискається
Криштоф Веттер з Університету Гейдельберга припустив, що Всесвіт міг початися з холодного і величезного порожнього простору, який стає активним лише тому, що стискається, а не розширюється відповідно до Стандартної моделі. У цій моделі, червоний зсув, що спостерігається астрономами, може бути викликаний збільшенням маси всесвіту в міру стиснення. Світло, що випромінюється атомами, визначається масою частинок: більше енергії проявляється в міру руху світла в блакитну частину спектра і менше – в червону. Головна проблема теорії Веттеріха в тому, що її неможливо підтвердити вимірами, оскільки ми порівнюємо лише співвідношення різних мас, а не самі маси. Один фізик поскаржився, що ця модель схожа на твердження, що не Всесвіт розширюється, а лінійка, якою ми його вимірюємо, стискається.
Існує ще декілька альтернативних версій появи Всесвіту. Але, на сьогоднішній день, левова частка наукового світу схиляється все таки до традиційної теорії Великого Вибуху.
