Didžiojo sprogimo teorija. Jei nieko iki tol nebuvo, kaip Visata atsirado iš nieko

Kai kurie astrofizikai mano, kad užgesus paskutinei žvaigždei Visatoje nebeliks šviesos ir prasidės ilgas tamsus amžius. Galiausiai visą medžiagą sugers juodosios skylės, kurios taip pat išgaruos. Liks tik didžiulė, šalta, tamsi, tuščia erdvė.

Kai kurie kosmologai mano, kad ankstesnė Visata galėjo būti Didžiojo sprogimo, sukūrusio mūsų Visatą, šaltinis.

Alastairas Wilsonas iš Birmingemo universiteto Didžiojoje Britanijoje pasakoja „IFLScience“ apie tai, kaip Didysis sprogimas kilo iš nieko, o vėliau ir visa mūsų tikrovė.

Didysis sprogimas ir stabili materija

Manoma, kad stabilios medžiagos, susidedančios iš atomų ar molekulių, nebuvo nei Didžiojo sprogimo metu, nei šimtus tūkstančių metų po jo. Pirmieji atomai susidarė iš paprastesnių dalelių, kai Visata atvėso, o vėliau jos tapo žinomais cheminiais elementais.

Pirmosios medžiagos dalelės buvo protonai ir neutronai, sudarantys atomų branduolį. Jie susikūrė po maždaug vienos dešimtūkstantosios sekundės dalies po Didžiojo sprogimo. Prieš tai tikrai nebuvo stabilios materijos, prie kurios esame įpratę.

Pačioje pradžioje visą fizinį pasaulį sudarė trumpaamžių elementariųjų dalelių mišinys, įskaitant kvarkus, kurie yra neutronų ir protonų pagrindas. Tiek materija, tiek antimedžiaga egzistavo maždaug vienodais kiekiais, tačiau jų dalelės susinaikino, o tai reiškia, kad šios dalelės buvo nuolat kuriamos ir sunaikinamos.

Bet kaip šios dalelės apskritai atsirado? Remiantis kvantine teorija, net ir tuščią erdvėlaikį atitinkantis vakuumas yra pripildytas energijos svyravimų. Dėl šių svyravimų gali atsirasti dalelių, kurios netrukus išnyksta. Tai yra, erdvės ir laiko vakuumas užpildytas dalelėmis, kurios nuolat kuriamos ir naikinamos, matyt, iš nieko. Bet galbūt kvantinis vakuumas iš tikrųjų yra kažkas, o ne niekas.

Multivisata ir ciklai

Norėdami iš tikrųjų atsakyti į klausimą, kaip kažkas gali atsirasti iš nieko, turime paaiškinti kvantinę Visatos būseną pačioje jos pradžioje. Šią būseną galima paaiškinti, pavyzdžiui, multivisatos ar ciklinių mirštančios ir gimstančios Visatos modelių egzistavimu.

Pavyzdžiui, fizikas Rogeris Penrose'as pasiūlė ciklinės Visatos modelį, vadinamą konformalia cikline kosmologija. Sukurti šį modelį mokslininką paskatino matematinis ryšys tarp labai karštos, tankios ir mažos Visatos būsenos Didžiojo sprogimo metu ir itin šaltos, tuščios ir išsiplėtusios Visatos būsenos labai tolimoje ateityje. Teorija teigia, kad šios būsenos tampa matematiškai identiškos, kai pasiekiate jų ribas. Paradoksalu, bet visiškas materijos nebuvimas galėjo sukurti visą materiją, kurią matome Visatoje.

Tai yra, Didysis sprogimas kilo beveik iš nieko. Tai kas liko, kai visą materiją Visatoje prarijo juodosios skylės, kurios savo ruožtu virto fotonais. Taigi visa Visata kyla iš to, kas fiziniu požiūriu yra kuo arčiau nieko. Bet tai niekas, kaip ir anksčiau, yra kažkas savotiško. Tai vis dar fizinė Visata, nors ir tuščia.

Konforminio ciklo kosmologija siūlo keletą atsakymų į klausimą, iš kur kilo Didysis sprogimas. Bet net jei tai patvirtina stebėjimai, vis tiek nėra atsakymo į klausimą, iš kur atsirado pati fizinė tikrovė. Kaip atsirado cikliškumas Visatoje?

Yra trys galimi atsakymai į klausimą, kaip prasidėjo ciklai. Tai gali neturėti jokio fizinio paaiškinimo. Arba gali būti be galo besikartojančių ciklų, kurių kiekvienas reiškia atskirą Visatą, o kiekvienos Visatos pradinė kvantinė būsena paaiškinama tam tikra ankstesnės Visatos ypatybe. Arba gali būti vienas ciklas ir viena pasikartojanti Visata, kurios pradžia paaiškinama kokia nors jos pabaigos ypatybe.

Galbūt fizinė tikrovė susideda iš vieno pasikartojančio ciklo, kuriame įvyksta Didysis sprogimas, tada Visata ištuštėja, o tada vėl viskas kartojasi. Tai atitinka kai kurias kvantinės mechanikos teorijas. Nors, kita vertus, gali įvykti ir kvantinės multivisatos egzistavimas, o besikartojančiame cikle amžinai gimsta naujos ir naujos tikrovės.