Суперкомп’ютери досліджують таємниці до Великого вибуху

Нове покоління космологів застосовує числову теорію відносності, щоб дослідити, що могло статися до Великого вибуху і чи є наш Всесвіт частиною більшого космічного циклу.

Традиційно вважалося, що питання про існування космосу до Великого вибуху є «ненауковим», адже рівняння Ейнштейна руйнуються в умовах сингулярності. Як пояснює Юджин Лім: «Ви можете шукати навколо ліхтарного стовпа, але не можете вийти далеко за його межі, де темно – ви просто не зможете розв’язати ці рівняння». Саме числова теорія відносності, яка дозволяє моделювати простір-час у крайніх умовах, відкриває нові можливості для таких пошуків.

Одна з найбільших загадок для Ліма та його колег – космічна інфляція, надшвидке розширення Всесвіту одразу після його народження. Проблема полягає в тому, що стандартні підходи ґрунтуються на припущенні про початкову однорідність космосу, хоча сама інфляція мала б пояснити цю однорідність. Використання числових методів дозволяє моделювати альтернативні початкові умови, включно з тими, які виникають у теорії струн або інших фундаментальних гіпотезах.

Серед перспективних напрямів дослідження – вивчення гравітаційних хвиль, які могли б випромінювати гіпотетичні космічні струни, та пошук «слідів» від можливих зіткнень нашого Всесвіту з іншими. «Кілька груп вже працюють над моделями стрибаючих всесвітів, де сильна гравітація не дозволяє покладатися на симетрії», – підкреслює Лім. Це означає, що космос може бути не одноразовою подією, а циклом «великих вибухів» і «великих колапсів».

Чисельні симуляції цього рівня складності вимагають використання суперкомп’ютерів, а отже, розвиток обчислювальних технологій напряму визначатиме швидкість наукових проривів. На думку дослідників, подальше вдосконалення алгоритмів дозволить космологам і релятивістам об’єднати зусилля. «Ми сподіваємося розвинути перетин між космологією та числовою теорією відносності, щоб науковці могли застосовувати ці методи для питань, які раніше здавалися нерозв’язними», – зазначає Лім.

Таким чином, сучасні симуляції відкривають шлях до відповіді на одне з найглибших питань: що, якщо Великий вибух не був початком, а лише черговою фазою безкінечного космічного циклу?