Змейка Телконтар
На самом деле, ты задаёшься тем же вопросом, что и мировое научное сообщество. Но пока очень многое неизвестно. Например, неизвестны причины существования материи вообще, хотя и открыто три семейства конституентов (фундаментальных составляющих материи – кварков и лептонов). Или почему была нарушена суперсимметрия. Получить ответы в рамках Стандартной модели и её расширений пока не удаётся. Да и эксперименты при энергиях свыше 1 ТэВ пока невозможны. На сверхмалых расстояниях и при сверхвысоких энергиях физика меняется. Так что очень многое пока остаётся только гипотезами. У учёных есть факты, но как их интерпретировать... К примеру, планковская масса превышает массу протона в огромное число раз и это важно учитывать при понимании структуры Вселенной. Ведь звёзды, планеты и даже люди очень большие – в их телах много протонов. Причина данного явления в том, что размер самой крупной звезды, которая может сформироваться без быстрого гравитационного коллапса в черную дыру, пропорционален кубу отношения планковской массы к массе протона и составляет около 1019. Звёзды содержат до 1057 протонов и размер их невероятно огромен по сравнению с атомами. Но если бы отношение равнялось десяти, а не 1019, звезда могла бы содержать не более тысячи протонов и жизнь не зародилась бы вообще. Другой момент – это слабость гравитации. Гравитация, искривляющая, согласно общей теории относительности Эйнштейна, топологическую структуру пространства-времени, в обычных условиях пространство и время практически не искажает. Поэтому на макроскопическом и даже атомном уровне пространство-время имеет гладкую структуру. Но если бы всё то же отношение равнялось десяти или единице, а не 1019, тогда на обычных или межатомных расстояниях приходилось бы считаться с искривлением пространства-времени, обычные атомы могли бы коллапсировать в черные дыры, а квантовые флуктуации метрики пространства-времени были бы заметны на обычных расстояниях в области образования черных дыр. Мир был бы совершенно другим.
Но всё это никак не объясняет Большой взрыв. Теория струн решает ряд парадоксов квантовой гравитации, такие как парадокс космологической сингулярности, которую удаётся наблюдать, экстраполируя историю Вселенной вспять до точки Большого взрыва. Возможно, удастся сформулировать принцип, предопределяющий историю Вселенной и объясняющий Большой взрыв. Может быть, теория струн позволит сгладить сингулярность точки Большого взрыва и зафиксировать начальные условия в ней или показать, что Вселенная вечно пульсирует. В самом начале Вселенной времени не существовало, фактически, время – понятие привходящее. Пока теория струн не преуспела в решении проблемы космологических сингулярностей, хотя проблемы многих статических сингулярностей в классической общей теории относительности с ее помощью решены.
Очень трудно понять, почему космологическая постоянная, обусловливающая ускоренное расширение Вселенной, невероятно мала. Но «вакуумов» теории струн с космологической константой (пертурбативных решений), имеется великое множество. Существует число порядка 101000, таких метастабильных вакуумов с положительными космологическими константами. Совокупность всех возможных миров называют «ландшафтом». И реально, отсутствует принцип выбора какого-либо одного из этого многообразия вакуумов, которые все нестабильны и потенциально подвержены квантово-механическому распаду. При развитии Вселенной непосредственно после Большого взрыва различные области проходят этап инфляционного расширения независимо друг от друга, и в различных областях Вселенной вакуум формируется по-разному, причем выбор вакуума происходит случайным образом. Единственный принцип, по которому наша Вселенная выделяется среди других – «антропный принцип». Наша Вселенная способна поддерживать жизнь. Но, кроме того, пусть даже возможно существование множества метастабильных вакуумов, нет единой и согласованной струнной космологии. Все состояния гипотезы ландшафта, метастабильны. Все до единого зависят от времени, и не представляется возможным понять ни их будущего, ни динамики их распада, ни их прошлого, которое, сингулярно.
Теория струн предлагает множество феноменологических сценариев. Один из самых интересных заключается в том, что Вселенная заполнена космическими струнами межгалактических или даже вселенских размеров. Обычно струны крайне малы – их длина сопоставима с планковской и для того чтобы растянуть их до макроскопических размеров, потребовалась колоссальная энергия. Но согласно инфляционной теории, которая вполне адекватно описывает космологию, вся наблюдаемая сегодня Вселенная возникла в результате раздувания крошечной области пространства размерами порядка длины Планка. Таким образом, в начале Вселенной размеры струн и области пространства, раздувшегося затем до видимой Вселенной, были равными. По мере раздувания этой области струны также растягивались. Расширение Вселенной обеспечивало и необходимую энергию для растяжения струн, и теперь они могут иметь протяженность через всю Вселенную. Такие струны будут флуктуировать, и колебаться, пересекаться и взаимодействовать между собой. Наблюдать их можно либо благодаря производимому ими эффекту гравитационных линз, отклоняющих световые лучи, идущие от далеких галактик, либо по всплескам гравитационного излучения в результате их продольных колебаний.
В общем, я могу предложить тебе множество сценариев, множество фактов. Пока мы знаем только то, что Вселенная была изначально крайне плотной, сжатой. В ней преобладала аннигиляция. Образование материи стало возможным лишь благодаря начавшемуся расширению. Почему это произошло – неизвестно. Как неизвестно, является ли Вселенная замкнутой. То есть, не обратится ли, наблюдаемое сегодня расширение, её сжатием. Подсчитано, что массы светящегося вещества недостаточно для замыкания Вселенной. Но есть ряд гипотез с так называемым «тёмным веществом». Так что вполне возможно, что Вселенная постоянно пульсирует. Например, расширяется до тех пор, пока масса не становится критической, а потом сжимается. В таком сжатом состоянии её энергия огромна и она заставляет её расширяться снова.