Оскільки людство продовжує досліджувати глибини космосу, одне питання залишається в центрі уваги науковців: чому всесвіт має саме такі властивості?
Спробуємо розібратися. Ми заглиблюємося в такі теми, як космічна інфляція, темна матерія і темна енергія, а також тонке налаштування фізичних констант, які, здається, керують всесвітом.
Можливо, вся справа в космічній інфляції. Запропонована американським космологом Аланом Гутом теорія космічної інфляції пояснює передісторію Великого вибуху. Точніше, той час, коли і часу як такого не було, а в просторі створювалися перші атоми і молекули. Чи навпаки — точної відповіді у точної немає. Деякі астрофізики навіть ототожнюють простір та матеріальний світ, - адже абсолютного Ніщо не буває.
Сама ж теорія вказує, що космос зазнав надзвичайно швидкого розширення в перші частки секунди після створення. Експоненціальне зростання ефективно "згладило нерівності” в ранньому Всесвіті, що призвело до появи однорідних властивостей. Ми їх спостерігаємо і сьогодні.
Інфляційна теорія пояснює не лише масштабну однорідність Всесвіту, але й фізичну природу геометрії. Згідно з прийнятою логікою, Всесвіт має пласку геометрію, тобто всесвіт майже плаский. Також вважається, що таке світобачення підтверджується точними вимірюваннями космічного мікрохвильового фонового випромінювання (КМФВ), який нібито сформувався відразу після Великого вибуху.
Щоправда, космологічна інфляція не позбавлена теоретичних викликів. Конкретний механізм, який спричиняє виникненню та продовженню інфляції не відомий. Фізичні процеси, що лежать в її основі, все ще не зрозумілі. Крім того, не пояснюються різночитання швидкості розширення всесвіту. Так званий “параметр Габбла”, за загальноприйнятими оцінками, становить від 67 до 71 км на парсек. А за останніми (непідтвердженими поки що дослідженнями) - більше 76 км на парсек. Все залежить від обраної методики розрахунків. І точки відліку, звичайно.
Темна матерія і темна енергія: Невидимі архітектори
Ще одним важливим аспектом властивостей Всесвіту вважається наявність темної матерії та темної енергії. Хоча ми не можемо безпосередньо спостерігати ці загадкові субстанції (вони існують лише в математичних розрахунках), їхній вплив на структуру та розширення Всесвіту — більш ніж глибокий.
Точніше, так: темна матерія і темна енергія необхідні, щоб астрофізичні розрахунки математично “зросталися” з домінуючими космологічними моделями. А також підтверджували теоретичні висновки та прогнози загальної теорії відносності. В іншому випадку нам прийдеться переглядати весь фізично-математичний апарат, а цього робии вкрай фінансово невигідно.
Тим не менш, ТМ залишається гіпотетичною формою матерії, яка не випромінює і не поглинає світло, але становить приблизно 27% маси та енергії Всесвіту.
Існування цього феномен вперше було постульовано завдяки розбіжностям між спостережуваною масою галактик і масою, виведеною з їхніх гравітаційних ефектів. Знаменита Віра Рубін фактично видумала темну матерію, - визнати, що вона помилилася в розрахунках, вона не могла. Кінець блискучої кар’єри, яка тільки розпачалася.
Але загальний принцип вона сформувала: темна матерія необхідна для формування галактик, оскільки її гравітаційний вплив слугує "клеєм", що утримує галактики разом і не дає їм розлетітися.
З іншого боку, темна енергія, на яку припадає приблизно 68% масо-енергетичного вмісту Всесвіту(?), начебто відповідає прискореним розширенням Всесвіту. Такий висновок астрономи зробили 1998 року, спостерігаючи за далекими надновими.
Тонке налаштування: Константи, що формують космос
Властивості Всесвіту також визначаються фундаментальними фізичними константами, які “визнають” його поведінку. Швидкість світла, гравітаційна стала та постійна Планка напрочуд точні та стабільні. Якби будь-яка з цих констант хоча б трохи відрізнялася в залежності від регіону всесвіту, матерії не існувало би в принципі.
Наприклад, якби сильна ядерна взаємодія була трохи слабшою, атомні ядра не змогли б утворитися, що унеможливило б створення таких елементів, як вуглець і кисень. І навпаки, якби гравітаційна стала випадково зросла, зірки спалювали б своє ядерне паливо з прискореною швидкістю, перешкоджаючи розвитку планет. Або зоряні системи жили би вкрай недовго.
Тонке налаштування цих констант наштовхнуло деяких вчених на думку про Антропний принцип, який припускає, що властивості Всесвіту сумісні з появою розумних спостерігачів.
Саме цей принцип породив ідею мультивсесвіту - теоретичну основу, яка припускає, що наш всесвіт мрже бути лише одним з багатьох, аде де існують потенційно різні фізичні константи.
Мультисвіт: Нескінченний набір можливостей
Теорія мультивсесвіту стверджує, що існує нескінченна кількість автономних всесвітів, кожен з яких має різні фізичні властивості, а ми просто живемо в тому, де є умови для фізіологічного життя.
Ця концепція може пояснити очевидну тонку настройку нашого всесвіту. Якщо існує нескінченна кількість всесвітів, кожен з яких має різні набори фізичних констант, то неминуче, що деякі з них матимуть властивості, сприятливі для життя. Отже, з цієї точки зору, властивості нашого всесвіту не унікальні, а статистично релевантні.
Примітно, що теорія струн, математична модель, яка намагається примирити квантову механіку і загальну теорію відносності, також підтримує ідею мультивсесвіту. Згідно з нею, існує 10^500 можливих способів ущільнення додаткових вимірів, що призводить до утворення величезного "ландшафту" всесвітів, кожен з яких має різні властивості.
Однак теорія мультивсесвіту не позбавлена критиків. Одні стверджують, що вона не піддається перевірці, потрапляючи більше в сферу метафізики, ніж емпіричної науки. Інші говорять про “замінник”, - мультивсесвіт існуватиме, поки не з'явиться більш досконала теорія.
