Опитвайки се да разберат каква е природата на Вселената, как е възникнала и какво я очаква в бъдеще, учените понякога изграждат необичайни хипотези и модели, като например теорията за Големия отскок.
Вселената започна ли с експлозия, или с отскок, или с нещо друго? Въпросът за произхода ни е един от най-трънливите проблеми във физиката, само с няколко отговора и много спекулации. Най-популярната и общоприета теория днес е космическата инфлация, според която през първите няколко части от секундата след Големия взрив цялото пространство-време премина през период на невероятно бързо разрастване. Съществуват обаче и други конкурентни идеи. Например, според цикличния модел на Вселената, нашето пространство-време е предшествано от друго, което е оцеляло в периода на Голямата компресия и след това е избухнало отново - можем да го наблюдаваме днес. Освен това съществува теорията за Големия отскок, която следва от цикличния модел.
Инфлационният модел има много фенове, тъй като бързото разширяване, което постулира, обяснява много от свойствата на Вселената, като например защо изглежда сравнително плосък (а не извит, когато говорим за големи мащаби) и еднакъв във всички посоки (навсякъде в космоса, във всички посоките на материята са приблизително еднакви). И двете условия се развиват, когато области от пространството, които са далеч една от друга, първоначално са били разположени много близо. Но най-новите версии на теорията изглежда предполагат - или дори изискват - че инфлацията е създала не само нашата Вселена, но и безкраен пейзаж от вселени, върху който са се формирали всички възможни видове вселени с всички набори от физически закони и свойства. Някои учени харесват това предположение,тъй като може да обясни съществуването на нашата Вселена с привидно случайни, но идеално адаптирани условия за съществуването на живота. Ако върху такъв пейзаж има всички възможни и невъобразими видове пространство, тогава не е изненадващо, че нашето е сред тях. В същото време други физици смятат идеята за мултивселената отблъскваща, отчасти защото, ако една теория предсказва появата на всички възможни събития, тя няма да предскаже уникално нашата Вселена.ако теорията предсказва появата на всички възможни събития, тя няма да предскаже уникално нашата Вселена.ако теорията предсказва появата на всички възможни събития, тя няма да предскаже еднозначно нашата Вселена.
Теориите за големия отскок също предсказват плоско и равномерно запълнено пространство поради изглаждащите ефекти, които могат да възникнат при свиване. Препъни камъкът на отскочилата идея обаче отдавна се счита за преход от свиване към разширяване, което изисква омразната идея за „сингулярност“- времето, когато Вселената е била точка с безкрайна плътност - което мнозина смятат за математически безсмислено предположение, показващо, че влакът на теорията е слязъл релси. Съвсем наскоро физиците започнаха да твърдят, че са открили уравнения за отскок, които не съдържат особености. През 2016 г. Нийл Турок и Стефен Гилен публикуваха своите изчисления в Physical Review Letters. Тогава Турок коментира тази работа по следния начин:
„Открихме, че можем точно да опишем квантовата еволюция на Вселената и открихме, че Вселената плавно преминава през сингулярността към другата страна. Надявахме се на това, но преди не бяхме постигнали такива резултати “.
Анимация на Big Bounce / Списание Quanta.
Така че мнозина смятат 2016 г. за раждането на Големия отскок, въпреки че самата концепция датира от произведенията на такива учени като, по-специално, Вилем де Ситър и Георги Гамов. Пробивът в развитието на теорията се дължи на две техники, използвани от Турок и Гилен. Първият беше да се използва все още непълната теория на квантовата космология - смес от квантова механика и обща теория на относителността - вместо да описва Вселената с класическата Обща теория. Втората техника предполага, че когато космосът е бил много млад, материята се е държала като светлина - в смисъл, че законите на физиката, които я описват, са независими от мащаба. Например, светлината действа еднакво, независимо от дължината на вълната си. Физиката на материята обаче обикновено се различава в зависимост от въпросните мащаби. Според съвременните модели,Около първите 50 хиляди години Вселената беше изпълнена с радиация и имаше малко обикновена материя, която днес се наблюдава навсякъде в Космоса. Последните модели на Голямата отскочена Вселена показват, че тя е била мащабна в ранните си етапи.
Турок и Гилен установяват, че свиващата се вселена при такива условия никога няма да влезе в състояние на действителна сингулярност. Всъщност той „тунелира“през тази точка, „скачайки“от състоянието преди него до състоянието след него. Макар че в началото това може да изглежда като трик, това е доказано явление в квантовата механика (квантово тунелиране). Тъй като частиците не съществуват в абсолютни състояния, а по-скоро са облаци от вероятности, има малка, но реална възможност те да се „тунелират“през физически препятствия, за да стигнат до недостъпни места. Това е като ходене през стени, само на микроскопично ниво. Тюрк отбелязва, че неточностите в пространството, времето и материята показват, че е невъзможно да се каже точно къде се намира Вселената в определен момент,което му позволява да премине през сингулярността.
Промоционално видео:
Въпреки това, през 2016 г. Пол Стайнхард и Анна Ияс работят по друг начин, за да демонстрират математически възможността за отскок. Те въведоха специален вид поле в модела на Вселената, при което компресията може да премине в разширение преди пространството да стане достатъчно малко, за да премине в състояние на сингулярност. В своите изследвания те са използвали класическата теория на общата теория на относителността. С други думи, с тази работа те показаха, че отскокът е възможен не само от гледна точка на квантовата механика, но и от гледна точка на теорията на относителността.
Подобно на други хипотези за произхода и еволюцията на Вселената, теорията за Големия отскок се опитва да разкрие защо Вселената е точно такава, каквато я наблюдаваме. Моделите, построени от физици, представляват само идеализирани, абсолютно гладки вселени, в които няма малки колебания на плътността, които водят до образуването на звезди, галактики и реално пространство. Така че учените все още не са разработили Big Bounce модели до по-сложни системи.
Ако Вселената вече е „отскочила“веднъж, тогава възниква логичен въпрос: ще се случи ли отново? Както и да е, не всички теории за възстановяване приемат, че цикълът на свивания и разширения ще бъде безкраен, както твърди цикличният модел на Вселената. Например, дори ако нашата Вселена е преминала през такъв отскок, все още няма намек, че тя преминава към следващата компресия. Нещо повече, наблюденията показват, че тъмната енергия все повече разтяга пространството, отвеждайки галактики, които не са гравитационно обвързани една с друга, все по-далеч една от друга. Науката няма еднозначен отговор на въпроса какво ни очаква в бъдеще. Това обаче е пряко свързано с това как всичко е започнало.
Владимир Гилен
