Можливо, астрофізики хотіли б, щоб люди перестали вірити в те, що до Великого вибуху "щось" існувало. Тому що фраза "до Великого вибуху" безглузда через відсутність самого Великого вибуху. І того, що йому передувало.
Але все ж: що тоді вибухнуло?
Якщо ми говоримо "вибухнуло" в сенсі "вибухнула боротьба", то нічого. Фізично відчутного нічого не сталося.
Більшість учених наполягає на іншому терміні: "надувся" або "розширився". Хоча й це теж неточно. Простір ніби надувся", подібно до повітряної кулі. І в цій "надутості" утворився наш всесвіт.
Історія Великого вибуху почалася з Жоржа Леметра. Однак технічно вона сходить ще до Ньютона і його теорії гравітації.
Через два століття Джеймс Клерку Максвелл сформулював польові рівняння електромагнетизму. Шотландський учений дійшов висновку, що швидкість світла - постійна. Експеримент Майкельсона-Морлі, швидше, довів (математично) правоту Максвелла.
Далі виникли перетворення Лоренца, згідно з якими швидкість світла може здаватися незмінною за заданої константи.
І, нарешті, Ейнштейн, використовуючи перетворення Лоренца, заявив, що математичні вправи голландця вірні, за умови, що швидкість світла і є та сама константа, хоча час і довжина можуть змінюватися.
Пізніше, розвиваючи спеціальну теорію відносності, Альберт Ейнштейн пов'язав воєдино простір із гравітацією. Так з'явилася загальна теорія відносності.
Паралельно Леметр - бельгійський фізик, астроном, математик і католицький священик - грався із загальною відносністю, коли зрозумів, що Всесвіт не може бути "стабільним". На його думку, він має розширюватися або стискатися.
Приблизно в той самий час Едвін Габбл припустив, що простір, імовірно, розширюється, і... великий американський астроном не ризикнув прописати більш загальну теорію. Або не зміг.
Єзуїтство Леметра задало логічні параметри. Якщо Всесвіт розширюється, то в минулому він має бути меншим. А отже, можна екстраполювати час назад, до того моменту, коли матеріальний космос був точкою нульового розміру. Священику сподобалася ідея, оскільки вона узгодилася з його вірою в божественне творіння. Проте "початок початків" він назвав "первісним атомом".
Однак теорія Леметра сподобалася не всім фізикам. Первозданний атом справді звучав немов "нехай буде світло!". Навіть Ейнштейн обурювався, що математика Леметра прекрасна, але його фізика жахлива.
Одним із недоброзичливців Леметра виявився британець Фред Гойл, який злісно пожартував під час інтерв'ю на BBC. Справа була в 1949 році, і термін "Великий вибух", на диво, прижився. Хоча він зовсім нічого не означає. З точки зору фізичної науки.
У будь-якому разі, давайте подивимося, що говорить гіпотеза первісного атома Леметра. На його думку, якщо повернутися назад у часі, то відстані стають коротшими.
Ми можемо спростити ситуацію, використовуючи фактор масштабності, на який множимо нинішні відстані, щоб отримати фактичну відстань у будь-який момент часу.
В один прекрасний момент коефіцієнт масштабності стає рівним нулю. Тоді ми "поміщаємо" всю матерію у Всесвіті в одну безрозмірну точку, з невизначеним до нескінченності тиском і, отже, невизначеною до нескінченності температурою. Просто тому, що нам доводиться ділити на нуль. А в школі нас учили, що ділити на нуль не можна.
Щойно ви отримаєте невизначений або нескінченний результат у математиці, одразу виникне сингулярність. Однак це може свідчити і про елементарні прорахунки. Або помилку.
Тому термін "сингулярність великого вибуху" більше відноситься до математики, ніж до фізики.
А отже, загальна теорія відносності працює тільки з величинами, більшими за нуль. Вся проблема в тому, "на скільки більше".
Є і ще один аспект: ЗТВ має справу з простором-часом, а всі координати простору-часу сходяться в цій сингулярності приблизно так само, як координати Землі сходяться на Північному полюсі.
Тобто "до Великого вибуху" не має сенсу приблизно так само, як не має сенсу "на північ від Північного полюса". Хоча сам північний полюс існує. Як географічний об'єкт.
Сьогодні поширена думка: без квантової механіки, яка керує трьома іншими силами природи, крім гравітації, пояснити сингулярність і народження всесвіту не можна.
Додаткова проблема в тому, що ми не знаємо, як об'єднати квантову фізику із загальною відносністю і фізикою гравітації. Хіба що за винятком деяких особливих випадків, поза теорією Великого вибуху, якого не було і яка не теорія. Нам, імовірно, знадобиться теорія квантової гравітації, а її теж у нас немає.
Тому ми змушені мати виключно з "екстремальними" умовами. Немає умовної Теорії всього, і ми не в змозі дістатися до точки початку часів.
Якщо ми проігноруємо інтегровану теорію і скористаємося тільки загальною теорією відносності, то початковий момент виникає приблизно через трильйонну частку трильйонної частки трильйонної частки трильйонної частки секунди після запуску космічної "машинки".
Іншими словами, ми не знаємо, чи був час "до", чи можемо квантувати далі такий час і чи стався біг-бум у принципі.
Космічний мікрохвильовий фон, таке собі "зображення Всесвіту" виникає тільки 380 000 років "після" чогось, що триває, а може не триває, нескінченно. І ми не впевнені, що йдеться про післясвітіння гарячих умов раннього Всесвіту.
Ми лише пропонуємо, що маємо справу з післясвіченням плазми, яка заповнювала ранній Всесвіт, а плазма непрозора.
Усе, що було до цього, має бути виведено з теоретично невизначеного. І не факт, що квантова фізика вирішить усі проблеми.
Один із ключів до розгадки - в ефектах, викликаних квантовими флуктуаціями раннього Всесвіту. Знову ж таки, тільки припускається, що вони породили "щільність" і "температуру" в їхньому нинішньому, "вимірюваному" стані.
Інший ключ до розгадки - у загальній різниці між плямами розподілу мікрохвильового фону: вона становить близько 2,725 ± 0,015 Кельвіна, що неймовірно плавно.
Ця плавність вказує на те, що Всесвіт колись був настільки малим, що температура і щільність встигли вирівнятися, незважаючи на мізерні часові рамки, про які ми говоримо.
Іншими словами: гравітація не працювала так, як ми звикли. Можливо, тому, що всі чотири сили природи були об'єднані і поводилися не так, як сьогодні. В іншому разі Всесвіт просто перетворився б на чорну діру.
Тому гіпотеза космічної інфляції стверджує, що приблизно через трильйонну частку трильйонної частки секунди після "вибуху" Всесвіт перестав існувати як єдине ціле, навіть всупереч темній енергії.
Він "рвонув" зі свого "ув'язнення", гравітація відокремилася від трьох інших фундаментальних сил і почала діяти "проти" інших сил природи. Найімовірніше, у Всесвіті був великий імпульс. Завдяки початковому поштовху, він продовжує розширюватися.
І приблизно через 10 мільярдів років після умовного Великого вибуху сила гравітації знову зменшилася просто тому, що матерія була занадто розсіяна. Швидкість "розсіювання", або "розширення", збільшилася.
Якось так. Але точно ми не знаємо. Координати простору-часу закінчуються в сингулярності Великого вибуху, і "до" цього моменту часу все не має жодного сенсу. Бо не застосовна загальна теорія відносності.
Або в нас немає ні теоретичної, ні фактологічної, ні математичної та загалом інструментальної бази. Ми не опишемо те, чого не розуміємо. Або не бачимо, бо не розуміємо, куди і на що дивитися.
