Можливо, астрофізики хотіли б, щоби 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 таки: 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" чи "розширився". Хоча це теж неточно. Простір ніби надувся", подібно до повітряної кулі. І в цій "надутості" утворився наш всесвіт.
Історія Великого вибуху почалася з Жоржа Леметра. Проте технічно вона сходить ще до Ньютона та його теорії гравітації.
Через два століття Джеймс Клерку Максвелл сформулював польові рівняння електромагнетизму. Шотландський вчень 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 заданою константою.
І, нарешті, Ейнштейн, використовуючи перетворення Лоренца, заявивши, 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 щодо 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 чи стискатися.
Приблизно тієї самої години Едвін Габбл припустив, що простір, імовірно, розширюється, і... великий американський астроном не ризикнув прописати більш загальну теорію. Або не зміг.
Єзуїтство Леметра поставило логічні параметри. Якщо Всесвіт розширюється, то в минулому він має бути меншим. А отже, можна екстраполювати годину тому, до того моменту, коли матеріальний космос був точкою нульового розміру. Священикові понравилася ідея, оскільки вона погодилася з його вірою у божественне творіння. Проте "початок початків" він назвав "первісним атомом".
Проте теорія Леметра понравилася не всім фізикам. Первозданний атом справді звучав ніби "хай буде світло!". Навіть Ейнштейн обурювався, що математика Леметра прекрасна, але його фізика кепська.
Одним із недоброзичливців Леметра виявився британець Фред Гойл, який злісно пожартував під час інтерв'ю на ВВС. Справа була в 1949 році, і термін "Великий вибух", на диво, прижився. Хоча він зовсім нічого не означає. З погляду фізичної науки.
У будь-якому разі, давайте подивимося, що говорити гіпотеза первісного атома Леметра. На його думку, якщо повернутися назад у годині, 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 ранньої Всесвіту. Знову ж таки, тільки припускається, що вони породили "щільність" і "температуру" в їхньому нинішньому, "вимірюваному" стані.
Інший ключ до розгадки - у загальної 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 годинні 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. Інакше Всесвіт просто перетворився б на чорну діру.
Тому гіпотеза космічної інфляції стверджує, що приблизно через трильйонну долю трильйонної долі секунди після "вибуху" Всесвіт перестав існувати як єдине ціле, навіть усупереч темній енергії.
Він "рвонув" зі свого "ув'язання", гравітація відокремилася від трьох інших фундаментальних сил і почала діяти "проти" інших сил природи. Найімовірніше, у Всесвіті був великий імпульс.
І приблизно через 10 мільярдів років після умовного Великого вибуху сила гравітації знову зменшилася просто тому, що матерія була надто розсіяна. Швидкість "розсіювання", або "розширення", збільшилась.
Якось так. Але точно ми не знаємо. Координати простору-години закінчуються в сингулярності Великого вибуху, і "до" цього моменту години 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 того, чого не розуміємо. Або не бачимо, бо не розуміємо, куди і на що дивитися.
