Вселенная расширяется. А куда?

Вселенная начала свою космическую жизнь с большого взрыва почти 14 миллиардов лет назад и с тех пор расширяется. Но во что она расширяется?

Это сложный вопрос. Уравнение общей теории относительности Эйнштейна описывает пространство и время как взаимосвязанную ткань вселенной. Это означает, что мы знаем только то, как пространство и время существуют как часть вселенной, и не знаем, как это происходит за ее пределами.

Когда повседневные объекты расширяются, они перемещаются в большее пространство. Но если нет такого понятия как пространство для расширения, то что вообще означает расширение?

В 1929 году астрономические наблюдения Эдвина Хаббла дали нам ответ. Его исследование показало, что все далекие галактики удаляются от Земли. Причем, чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется. Но как мы можем это интерпретировать? Представьте буханку хлеба с изюмом, поднимающуюся в духовке. Тесто расширяется на одно и то же расстояние между каждым изюмом.

Если рассматривать изюм как дублеры галактик, а пространство между ними как тесто, то можно представить, что растяжение или расширение межгалактического пространства заставит галактики отдалиться друг от друга. А для любой галактики ее дальние соседи удаляются на еще большее расстояние, чем соседние за такое же количество времени.

Конечно, уравнение общей теории относительности предсказывает космическое перетягивание каната между гравитацией и расширением, но только в темной пустоте между галактиками, где происходит расширение и пространство растягивается. Тем не менее, космологи раздвигают границы математических моделей, чтобы размышлять о том, что существует за пределами нашего пространства и времени.

Что же лежит вне нашей вселенной?

Это не дикие догадки, а гипотезы, которые устраняют изломы в научной теории большого взрыва. Большой взрыв предсказывает, что материя будет равномерно распределена по вселенной, как разреженный газ. Но тогда, как появились галактики и звезды? Инфляционная модель рассматривает короткую эпоху невероятно быстрого расширения, которые связывают квантовые флуктуации энергии ранней вселенной с образованием сгустков газа, которые в конечном итоге привели к галактикам. Если мы примем эту парадигму, то это может также означать, что наша вселенная представляет один регион в большой космической реальности, которая подвергается бесконечной вечной инфляции.

Мы ничего не знаем об этой раздувающейся реальности кроме математического предсказания, что ее бесконечное расширение может быть вызвано нестабильным квантовым энергетическим состоянием. Но в некоторых регионах энергия может случайно осесть в стабильном состоянии, останавливая инфляцию и формируя пузырьковую вселенную.

Каждая пузырьковая вселенная была бы описана своим собственным большим взрывом и законами физики. Наша вселенная будет частью огромной мультивселенной, в которой фантастическая скорость вечной инфляции делает невозможным столкновение с соседней вселенной.

Другие типы вселенных могут сосуществовать в гиперпространстве. А соседние ветви могут даже разделять определенные фундаментальные силы, такие как гравитация.

Вечная инфляция и браны описывают мультивселенную. Но в то время, как вселенные в вечной инфляции изолированы, вселенные браны могут столкнуться друг с другом. Эхо такого столкновения может появиться на космическом микроволновом поле радиацией во всей нашей вселенной. И это будет реликвией с ранней эпохи большого взрыва. Однако до сих пор мы не обнаружили такого космического эха.

Некоторые подозревают, что различные гипотезы мультивселенной могут быть в конечном итоге слиты в общее описание. Или заменены чем-то другим. Сейчас это просто спекулятивные исследования математических моделей.

Источник: Чорна Птаха