Британські науковці з Університету Портсмуту представили нову теорію, яка кидає виклик усталеному уявленню про Великий вибух як початок існування Всесвіту. Згідно з дослідженням, Великий вибух є не початком, а наслідком гравітаційного колапсу, що породив надмасивну чорну діру, усередині якої й відбувся відскок матерії та енергії.
Про це розповідає ProIT
Всесвіт у чорній дірі: новий підхід до космології
Професор Інституту космології та гравітації при Університеті Портсмуту Енріке Газтанага зазначає, що стандартна космологічна модель базується на ідеї Великого вибуху та космічної інфляції, проте залишає нерозв’язаними низку фундаментальних питань. Модель Великого вибуху передбачає початок з сингулярності — точки з нескінченною щільністю, де перестають діяти звичні закони фізики. Вчені досі не розуміють, як усе саме почалося, й чому Всесвіт має нинішні властивості.
Для пояснення структури Всесвіту фізики ввели поняття космічної інфляції — миттєвої фази стрімкого розширення, викликаної дією загадкового поля. Пізніше до цієї моделі додали і темну енергію, проте, за словами Газтанаги, ці компоненти ніколи не були спостережені безпосередньо.
«Коротше кажучи, стандартна модель космології працює добре – але лише запроваджуючи нові компоненти, які ми ніколи не спостерігали безпосередньо. Тим часом, основні питання залишаються відкритими: звідки все взялося? Чому все почалося саме так? І чому Всесвіт такий плаский, гладкий і великий?» — зазначає Газтанага.
Квантова механіка проти сингулярності
Нова модель пропонує змінити концепцію: дослідити не розширення Всесвіту, а поведінку надщільної матерії під дією гравітаційного колапсу. Згідно з класичними роботами Роджера Пенроуза та Стівена Хокінга, колапс має завершуватися сингулярністю. Проте Газтанага акцентує, що ці теореми ґрунтуються на класичній фізиці. Якщо враховувати квантовомеханічні ефекти, картина змінюється: колапс не обов’язково призводить до сингулярності, а може завершитися відскоком — процесом, коли стиснута матерія починає розширення у нову фазу.
В основі цієї теорії лежить квантовий принцип виключення: два однакові ферміони не можуть знаходитися у тому самому квантовому стані. Це обмежує нескінченне стиснення матерії, тож у певний момент колапс зупиняється та переходить у відскок. Важливо, що така поведінка передбачена законами загальної теорії відносності у поєднанні з квантовою механікою, без необхідності вводити нові поля чи додаткові виміри.
За цією гіпотезою, після відскоку виникає новий всесвіт, схожий на наш. Відскок утворює дві фази прискореного розширення — інфляцію та темну енергію, які тут пояснюються фізикою самого процесу відскоку, а не гіпотетичними полями. Прогнозується також неідеальна пласкість Всесвіту: він трохи викривлений, подібно до поверхні Землі.
Теорія чорної діри Всесвіту пропонує й новий погляд на місце нашого світу у космосі. Вся відома нам частина Всесвіту, за цією моделлю, перебуває всередині чорної діри, що утворилася у ще більшому «батьківському» всесвіті. Таким чином, ми спостерігаємо не створення чогось із нічого, а продовження нескінченного космічного циклу, в основі якого лежать гравітація, квантова механіка та їхній глибокий взаємозв’язок.