Британские учёные из Университета Портсмута представили новую теорию, которая бросает вызов устоявшемуся представлению о Большом взрыве как начале существования Вселенной. Согласно исследованию, Большой взрыв является не началом, а следствием гравитационного коллапса, который породил сверхмассивную чёрную дыру, внутри которой и произошёл отскок материи и энергии.
Об этом сообщает ProIT
Вселенная в чёрной дыре: новый подход к космологии
Профессор Института космологии и гравитации при Университете Портсмута Энрике Газтанага отмечает, что стандартная космологическая модель основана на идее Большого взрыва и космической инфляции, однако оставляет неразрешёнными ряд фундаментальных вопросов. Модель Большого взрыва предполагает начало с сингулярности — точки с бесконечной плотностью, где прекращают действовать привычные законы физики. Учёные до сих пор не понимают, как всё именно началось, и почему Вселенная имеет нынешние свойства.
Для объяснения структуры Вселенной физики ввели понятие космической инфляции — мгновенной фазы стремительного расширения, вызванной действием загадочного поля. Позже к этой модели добавили и тёмную энергию, однако, по словам Газтанаги, эти компоненты никогда не были наблюдаемы непосредственно.
«Короче говоря, стандартная модель космологии работает хорошо – но лишь вводя новые компоненты, которые мы никогда не наблюдали непосредственно. Тем временем, основные вопросы остаются открытыми: откуда всё взялось? Почему всё началось именно так? И почему Вселенная такая плоская, гладкая и большая?» — отмечает Газтанага.
Квантовая механика против сингулярности
Новая модель предлагает изменить концепцию: исследовать не расширение Вселенной, а поведение надплотной материи под действием гравитационного коллапса. Согласно классическим работам Роджера Пенроуза и Стивена Хокинга, коллапс должен завершаться сингулярностью. Однако Газтанага акцентирует, что эти теоремы основаны на классической физике. Если учитывать квантовомеханические эффекты, картина меняется: коллапс не обязательно приводит к сингулярности, а может завершиться отскоком — процессом, когда сжатая материя начинает расширение в новую фазу.
В основе этой теории лежит квантовый принцип исключения: два одинаковых фермиона не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Это ограничивает бесконечное сжатие материи, так что в определённый момент коллапс останавливается и переходит в отскок. Важно, что такое поведение предусмотрено законами общей теории относительности в сочетании с квантовой механикой, без необходимости вводить новые поля или дополнительные измерения.
По этой гипотезе, после отскока возникает новая вселенная, похожая на нашу. Отскок образует две фазы ускоренного расширения — инфляцию и тёмную энергию, которые здесь объясняются физикой самого процесса отскока, а не гипотетическими полями. Прогнозируется также неидеальная плоскость Вселенной: она немного искривлена, подобно поверхности Земли.
Теория чёрной дыры Вселенной предлагает и новый взгляд на место нашего мира в космосе. Вся известная нам часть Вселенной, согласно этой модели, находится внутри чёрной дыры, образовавшейся в ещё большем «родительском» вселенной. Таким образом, мы наблюдаем не создание чего-то из ничего, а продолжение бесконечного космического цикла, в основе которого лежат гравитация, квантовая механика и их глубокая взаимосвязь.