Новий аналіз виключає існування циклічного всесвіту

Всесвіт, ймовірно, не є результатом циклічного відскоку, оскільки нові квантово-гравітаційні обчислення заперечують цю можливість.

Великий стрибок vs Великий вибух: фізична сутність

Модель Великого Відскоку передбачає, що Всесвіт міг виникнути після стиснення попереднього космосу до надщільного стану. Така точка не обов’язково є сингулярністю — теоретичною зоною нескінченної щільності, де відмовляють всі фізичні закони. Натомість, квантові ефекти могли б стабілізувати гравітацію, дозволивши простору знову розширитися. Це давало б змогу побачити «до» початку нашого Всесвіту — інший цикл існування.

Однак сучасні розрахунки ставлять під сумнів таку перспективу. Робота Роджера Пенроуза 1965 року вже довела, що «коли гравітація стає надмірно сильною, сингулярностей не уникнути». Згідно з загальною теорією відносності, простір-час обов’язково зламався б при надщільних умовах.

Квантовий аналіз і нові заборони

Рафаель Буссо з Каліфорнійського університету в Берклі використав нову форму квантового аналізу, аби перевірити циклічну модель. Його підхід не обмежується слабкою гравітацією, як попередні моделі, і включає ефекти квантової механіки. Він спирається на узагальнений другий закон термодинаміки — концепцію, яка враховує ентропію не тільки у Всесвіті, а й всередині чорних дір.

Буссо стверджує, що нові обчислення «категорично виключають» циклічні сценарії. На його думку, сингулярність на початку Всесвіту є неминучою, що означає, що космос не міг існувати раніше у формі, з якої виник наш. Результати значно звужують простір для теорій Великого Відскоку.

Критика і альтернативні підходи

Не всі погоджуються з висновками Буссо. Онкар Паррікар з Індії вважає його теорію «узагальненням теореми Пенроуза», але визнає, що вона ще не остаточна. Сурджит Раджендран з Університету Джона Гопкінса вказує, що узагальнений закон термодинаміки ще не доведено, отже, висновки поки залишаються теоретичними.

У 2018 році команда Раджендрана запропонувала альтернативну модель відскоку. Вона обійшла класичні обмеження, ввівши додаткові виміри простору-часу. Проте, така модель не має експериментального підтвердження, оскільки подібних вимірів не спостерігалося.

Гравітаційні хвилі як ключ до минулого

Джексон Флісс з Кембриджу зазначає, що в моделях відскоку квантові ефекти відіграють ключову роль. Саме вони можуть стабілізувати простір при надщільності й запобігти утворенню сингулярності. Уникнення таких сценаріїв дозволяє глибше зрозуміти, «як теорія квантової гравітації може змінити наше розуміння космосу».

Єдиний спосіб перевірити модель Великого Відскоку — виявити гравітаційні хвилі, що залишилися з моменту відскоку. Проте частоти таких хвиль надто малі для сучасних детекторів. Раджендран каже, що «сигнал може бути надто слабким, а ресурсів для його виявлення — недостатньо».

Модель зворотного космосу під загрозою

Розрахунки Буссо засновані на глибокому узагальненні фізичних законів, що враховують не лише простір і час, а й інформаційну природу ентропії. Його модель заперечує можливість будь-якої еволюції без сингулярного початку. Навіть моделі, що використовують надлишкові просторові виміри, залишаються лише спекулятивними.

Кріс Ейкерс з Університету Колорадо визнає значення дослідження: «ця робота ставить моделі великих відскоків у більш вузьке місце». Він підкреслює, що всі альтернативні сценарії тепер потребують ще більшої математичної строгості і квантової узгодженості.

Висновок: початок часу — справжній початок?

Космологічна ідея про вічний відновлюваний Всесвіт приваблювала фізиків десятиліттями. Проте сучасні квантово-гравітаційні аналізи ставлять під сумнів її фізичну правдоподібність. Імовірно, простір і час дійсно починаються із однієї, невідворотної сингулярності, яка стала основою всього відомого.

Майбутнє досліджень залежить від технічного прогресу, зокрема, у сфері гравітаційної астрономії. Якщо буде розроблено детектори, здатні вловити залишкові гравітаційні хвилі до-сингулярного походження, теорії Великого Відскоку можуть отримати нове життя. Але поки що наука каже: початок справді був Початком.