Могла ли Вселенная образоваться из Черной Дыры?
Наиболее общепринятой теорией происхождения Вселенной по-прежнему является Большой Взрыв. Теория предполагает, что Вселенная началась с небольшой сингулярности (гравитационного рода), затем начала расширяться в течение последующих 13,8 миллиарда лет. Хотя у этого расширения есть свои проблемы, остается еще неразгаданным: что же предшествовало Большому Взрыву?
Этан Сигель, ученый-физик и автор в Forbes, объясняет возможность того, что Вселенная могла начаться с Черной Дыры. Физики Нейеш Афшорди, Разех Поурхасан и Роберт Манн изначально предложили подобную идею еще в 2013 году, которая с тех пор пережила тщательную проверку со стороны других физиков.
Доказательством, подтверждающим эту теорию, является сингулярность, возникновение которой встречается только в двух экземплярах Вселенной - Большом Взрыве и Черных Дырах.
Гравитационная сингулярность является одномерной точкой, где законы физики относительно пространства-времени разрушаются.
В черных дырах сингулярность существует в горизонте событий. Этот горизонт событий бросает вызов всему, что якобы управляет физикой нашей Вселенной, как квантовой механике, так и общей относительности. Горизонт событий черной дыры предположительно более массивен, чем то, что может удержать частицы в нем.
Сигель объясняет, факт, что Черные Дыры в нашей Вселенной гораздо массивнее, в чем здесь проблема.
Известные нам законы физики, разрушаются при сингулярности, которую находим в центре. А если мы хотим это описать, то здесь пересекаются законы квантовой теории и теории относительности. Поскольку наше понимание Вселенной по-прежнему ограничено, мы просто называем эту точку сингулярностью. В принципе, Черная Дыра являет собой горизонт событий как одно измерение итерации нашей трехмерной Вселенной.
Канадский институт теоретической физики «Периметр» исследует возможно ли, что наша Вселенная является продуктом большей, первобытной Черной Дыры сингулярности, и является ли наша вселенная трехмерной оболочкой вокруг горизонта событий другой вселенной?
Там считают, что в этом сценарии наша Вселенная появилась, когда звезда в четырехмерной вселенной рухнула в черную дыру.
Когда черная дыра начала формироваться, сначала появился горизонт событий, затем быстро расширился и продолжил расти по мере формирования Черной Дыры, а позже расширялся все медленнее и медленнее по мере сбора вещества, но уже с гораздо меньшей скоростью. Это соответствует, по крайней мере концептуально, тому, что мы наблюдаем со скоростью расширения нашей трехмерной Вселенной.
Значит ли это, что каждый раз, когда образуется Черная Дыра, возникает двумерная Вселенная? Сигель так прокомментировал: «Каким безумным это не казалось, но все же это звучит, как реальный ответ, и вполне может быть на самом деле.
Но все же, как бы это ни было увлекательно, это все еще просто теория. А чтобы лучше понять физику нашей Вселенной, нам нужно это подтвердить».
И все же главный вопрос космологии необходимо изложить образно в трех словах: откуда возникла Вселенная? А вот для обычного ответа вполне достаточно и двух: из квантовой сингулярности – особого состояния материи, которая не имеет ни пространства, ни времени и в ней не действуют знакомые нам законы физики. Правда считается, что утверждение вышло из сингулярности непостоянным и послужило образованию трехмерного измерения, которое состоит из квантовых полей и рожденных ими частиц. Именно это и именуется Большим взрывом и считается стартом развития нашей Вселенной. Правда, конкретного ответа на вопрос, что же это такое - сингулярность, никому точно дать не удалось.
Выходит, если прокрутить космологические уравнения в обратном порядке по времени к стартовой точке, то плотность энергии и температура достигнут бесконечности, и не будут иметь никакого физического смысла. Чаще всего сингулярность принимают в виде хаотичной квантовой флуктуации вакуума, сделавшей допустимым возможность гравитации и их физических полей.
Эксперты долгое время занимались изучением данного вопроса с желанием разобраться, каким образом такое случилось, но до сих пор ответ на этот вопрос пока не найден.
Отдельные космологические модели не используют сингулярность, но их мало. Тогда как не так давно три канадских теоретика предложили использовать довольно любопытную модель Большого взрыва, которая обходится без идеи квантового хаоса.
Так профессор физики и астрономии Университета Ватерлоо Роберт Манн с коллегами не исключают, что Вселенная вполне возможно появилась в виде побочного продукта во время гравитационного сбора космической материи, закончившегося образованием черной дыры. Они основываются на том, что данная материя находилась не в трехмерном, а в четырехмерном измерении. Поэтому и образовавшаяся Черная Дыра, тоже четырехмерная, окруженная трехмерной оболочкой, зародившей Вселенную. Правда она оставила от материнского четырехмерного измерения - тяготение, другие поля и частицы, зажившие самостоятельно трехмерной жизнью.
Поэтому считают эксперты, что наша Вселенная образовалась не из Большого взрыва, а из его противоположности, Большого коллапса!
По модели Манна гравитационный коллапс, в четырехмерном пространстве порождая Черную Дыру, вызывает «отскок» не попавшей в нее материи, которая затем разлетается в разные стороны. Похожее случается во время взрыва сверхновых, разбрасывающих свои оболочки в окружающей среде.
Согласно расчетам, данная материя возможно создает трехмерный слой вокруг горизонта, расширяющегося и тянущего за собой сам горизонт. В итоге получается цельное пространство нашей Вселенной, которое расширяется. При этом моделью можно воспользоваться, модифицировав ее так, что с ее помощью можно будет узнать ускорение происходящего расширения, объясняющееся стандартной космологией при помощи темной энергии.
Новая модель позволяет провести опытную проверку. Гравитационное действие четырехмерного измерения на нашу Вселенную должно вызвать определенные флуктуации реликтового излучения, а их спектр возможно предвидеть.
