Но из того факта, что Вселенная расширяется, то есть находится в динамике, следовал логический вывод, что она в силу каких-то причин должна была возникнуть. Естественно, вскоре появились и гипотезы, которые попытались объяснить ее появление.
В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется
Можно сказать, что первую из них выдвинул в 1930 году сам Хаббл. Он предположил, что Вселенная возникла в результате взрыва из сингулярности. В результате расширения и остывания первичного горячего газа появились звезды и галактики. Впоследствии эта гипотеза получила статус теории Большого взрыва.
А вскоре эта теория обрела немало сторонников. И этого следовало ожидать, поскольку она достаточно точно объясняла многие астрономические явления и процессы.
Во-первых, галактики разбегались в соответствии с теорией Большого взрыва. Во-вторых, в 1964 году было обнаружено присутствие во всей Вселенной реликтового излучения – электромагнитного излучения, заполняющего наблюдаемую часть Вселенной, которое, как считается, осталось после охлаждения первичного газа. И, в-третьих, в ходе Большого взрыва должно было появиться огромное количество водорода, дейтерия, гелия и лития, и этот факт сегодня подтвержден многочисленными исследованиями.
И тем не менее даже эта классическая теория не могла объяснить ряд очень важных моментов в эволюции Вселенной. Вот только некоторые из них: например, где находится та точка, из которой возникла Вселенная? Как именно из сингулярности появилось такое огромное количество материи и энергии?
Не могла теория Большого взрыва ответить и еще на ряд вопросов. Так, если после взрыва газ, из которого и сформировались звезды и галактики, просто расширялся и остывал, то Вселенная должна была бы быть однородной. Однако в действительности галактики формируют скопления – галактические кластеры, из которых образуются еще более глобальные структуры. Более того, анализ реликтового излучения показал, что уже в то время, когда во Вселенной отсутствовали звезды и галактики, неоднородности первичного газа тоже существовали.
И, возможно, самая главная проблема теории Большого взрыва: те законы физики, с помощью которых ученые описывают окружающий мир, перестают работать при попытке воспользоваться ими для объяснения поведения материи и энергии в первичной сингулярности. То есть сам Большой взрыв или то, что было до него, существующие законы описать не в состоянии.
Но и просто отмахнуться от этих проблем современные ученые тоже уже не могут. Не скажут же они, что говорить о периоде «до» Большого взрыва бессмысленно, потому что «до» просто ничего не было, поскольку вызвать сам Большой взрыв все же должно было некое «нечто». Именно в поисках этого «нечто» и появилось несколько гипотез, на которых мы вкратце и остановимся.
Что было до взрыва?
В 1960 году любопытную гипотезу выдвинул американский физик-теоретик Джон Уилер. Согласно его предположению, когда-нибудь нынешнее расширение Вселенной сменится сжатием в сингулярность. После этого произойдет взрыв, и Вселенная вновь станет расширяться… И такие процессы будут продолжаться до бесконечности. Такой взгляд на эволюцию мироздания получил название теории «пульсирующей Вселенной».
Другая гипотеза предполагает существование так называемой протовселенной. То есть в соответствии с ней еще до Большого взрыва из ничего должна была появиться материя. В основе этой точки зрения лежат белые дыры – теоретические антиподы черных дыр. Именно из белых дыр в противоположность черным, материя должна истекать в неограниченном количестве со скоростью света. То есть иначе говоря, она должна появляться из ниоткуда. И хотя эта теория объясняет некоторые загадки Вселенной, в частности ее неоднородность, она пока не может быть принята на том основании, что до сих пор не обнаружено ни одной белой дыры.
Физик Нейл Турок – один из создателей модели открытой инфляционной Вселенной
В 1981 году американским астрофизиком Аланом Гусом была предложена еще одна гипотеза – инфляционная, тоже пытающаяся ответить на вопрос: что было до Большого взрыва?
Суть ее в том, что внутри быстро расширяющейся и значительно перегретой Вселенной какой-то небольшой участок пространства охлаждается и начинает расширяться быстрее остальных. Этот процесс можно в некотором приближении сравнить с тем, как переохлажденная вода стремительно замерзает, при этом расширяясь.
То есть в первые доли секунды после Большого взрыва расширение происходит в форме не арифметической, а геометрической прогрессии, то есть степенной закон расширения меняется на экспоненциальный. При этом расширение происходит с огромной скоростью: за малую долю секунды