Новая гипотеза рождения нашей Вселенной

Вселенную породила черная дыра?

Откуда взялась наша Вселенная? Ученые много лет пытаются дать ответ на этот вопрос, однако до последнего времени сделать это не особенно получалось. Из всех гипотез версия канадского физика Ниайеша Афшорди выглядит самой экзотической и… самой правдоподобной. Он считает, что наша Вселенная возникла из черной дыры. Но не простой, а четырехмерной.

Фото:

Ни для кого не является секретом то, что теория Большого Взрыва, которая объясняет механизм возникновения нашей Вселенной, уже давно не устраивает большинство ученых. И особенно много вопросов вызывает состояние сингулярности — состояния Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, при котором должна была наблюдаться одновременно бесконечная плотность и температура вещества. Ну, а поскольку такого, согласно законам физики, быть не может, то ученые выходят из положения следующим образом — они предполагают, что в момент возникновения Вселенной эти самые современные законы физики еще не действовали.

Получается, что всем, кто занимается ранней историей Вселенной, приходится согласиться со Стивеном Хокингом, который заметил, что: "Результаты наших наблюдений подтверждают предположение о том, что Вселенная возникла в определенный момент времени. Однако сам момент начала формирования, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики". Однако признать справедливость подобного утверждения равносильно признанию того, что научными методами процесс возникновения нашей Вселенной изучить невозможно (если тогда действовали другие физические законы, о которых нам ничего не известно, то невозможно принципиально поставить эксперимент, моделирующий Большой Взрыв — просто отталкиваться не от чего). Ну, а признать свое поражение ученые вовсе не хотят — на то они и ученые, чтобы не отступать перед трудностями.

Среди тех, кого не удовлетворяет гипотеза о сингулярности — астрофизик Ниайеш Афшорди из Института теоретической физики "Периметр" (Канада), который как-то заметил, что: "Все, что физики знают о сингулярности — так это то, что там могут водиться драконы. Информация об этом явлении весьма похожа на то, как писали на неведомых землях средневековые картографы". Однако неприятие этой самой сингулярности — не единственное, что заставляет Афшорди скептически относиться к теории Большого взрыва. Он также неоднократно подмечал еще один ее недостаток — довольно сложно объяснить, как именно этот самый Взрыв мог оставить после себя Вселенную с почти полностью равномерной температурой во всех направлениях.

Впрочем, некоторые астрофизики предлагают вполне разумное и корректное объяснение данному феномену. Суть его заключается в следующем: сразу после рождения Вселенной, она начала разрастаться со скоростью, формально превышавшей световую (этот процесс называется инфляция). Логично предположить, что некий исходно существовавший маленький район мироздания с относительно равномерной температурой в результате инфляции оказался "растянут" на всю Вселенную. Однако профессор Афшорди считает такое объяснение "притянутым за уши" — по его мнению, Большой Взрыв был так хаотичен, что возникают сомнение в исходном наличии этого самого гомогенного участка, который инфляция после начала растягивать.

И вот, совершенно разочаровавшись в теории Большого Взрыва, г-н Афшорди решил создать собственную версию рождения Вселенной. Для этого он и его коллеги-теоретики обратились к гипотезе, выдвинутой в 2000 году физиками из Германии. Эта теория говорит о том, что, возможно, наша трехмерная Вселенная является всего лишь одной браной, дрейфующей через "основную Вселенную", которая является четырехмерной. Напомню вам, что брана — это гипотетический фундаментальный многомерный физический объект, обладающий меньшей размерностью, чем таковая пространства, в котором он находится. Проще говоря, наша Вселенная является чем-то вроде тонкого слоя начинки из джема, находящейся внутри пирога (который представляет собой "основную Вселенную").

По мнению профессора Афшорди, в этой четырехмерной "Супервселенной" вполне могут быть собственные четырехмерные звезды, чей цикл весьма похож на те, что существуют в нашей Вселенной. Ну, а раз так, они в конце жизни непременно коллапсируют, порождая четырехмерные черные дыры. Любопытно, что при таком схлопывании звезда взрывается и внешние слои разлетаются во все стороны, а ядро падает само на себя, образуя сверхкомпактный объект.

Здесь следует отметить, что раз эти черный дыры четырехмерные, то их горизонт событий (поверхность, попадая за которую материя уже не возвращается) должен быть не двумерный, а трехмерный — по мнению г-на Афшорди, он представляет собой поверхность, известную как гиперсфера (гиперповерхность в n-мерном евклидовом пространстве, образованная точками равноудаленными от заданной точки, называемой центром сферы). И вот, согласно модели, которую построили профессор Афшорди и его коллеги, отброшенные взрывом внешние слои четырехмерной звезды всегда будут образовывать трехмерную брану вокруг этой самой гиперсферы — более того, эта брана со временем начнет расширяться.

По мнению авторов исследования, наша Вселенная вполне может быть именно такой браной, а ее расширение — это ни что иное, как давно уже наблюдаемое расширение Вселенной. Как прокомментировал результаты исследования сам профессор Афшорди: "Астрономы измерили это расширение и экстраполировали его обратно, в результате чего пришли к выводу, что Вселенная началась Большим взрывом. Но это был просто мираж". Он также отметил, что при таком сценарии возникновения и развития нашей Вселенной легко объяснить относительную равномерность ее облика, поскольку за все то время, которое прошло с момента ее рождения вполне могло быть достигнуто состояние теплового равновесия.

Как видите, данная теория выглядит вполне логичной и внутренне непротиворечивой, что, несомненно, делает ей честь. Впрочем, имеются некоторые проблемы с экспериментальными доказательствами — в 2013 году Европейское космическое агентство опубликовало данные космической обсерватории "Планк", которые показали, что реликтовое излучение демонстрирует слабые температурные флуктуации. Это является свидетельством в пользу того, что скорее традиционная теория инфляции и Большого взрыва, (в трактовке В. Муханова) все-таки ближе к истине.

Однако не следует думать, что эти данные совсем уж опровергают гипотезу Афшорди — итоги расчетов по модели Вселенной, как последствия образования четырехмерной черной дыры в "Суперселенной", отклоняются от результатов наблюдений "Планка" на 4 процентов. Это не особенно сильные расхождения — авторы работы считают, что дальнейшая настройка модели способна преодолеть его. Сейчас они собираются разработать серию экспериментов, которые должны будут устранить данное противоречие.

Ну, а что касается теоретического значения данной работы, то оно, без сомнения, весьма велико — наконец-то ученым удалось полностью убрать раздражавшую многих сингулярность и показать, что и до рождения нашей Вселенной основные законы мироздания не нарушались. Это, как вы понимаете, делает раннюю историю нашей Вселенной принципиально изучаемой — чего нельзя сказать о теории Большого Взрыва…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"