Фридман

Идея взрывного расширения была принята после того, как Хабл в 1929 году открыл «разбегание» галактик. Научное обоснование в замерзающем и голодном Ленинграде в 20-х годах выдвинул Александр Фридман. Используя теорию относительности Эйнштейна, он отбросил статическую парадигму, оставив предположения об изотропности и замкнутости. Так он обнаружил, что уравнения Эйнштейна описывают сферическую вселенную, которая начинается с точки, расширяется до некоторого максимального размера, а затем вновь сжимается в точку. Большой взрыв (плотность вещества в начальный момент бесконечна, а размер «исчезающе мал») и большое схлопывание отмечают начало и конец вселенной – в этих точках математические величины уравнений Эйнштейна становятся неопределенными, а пространство-время не может существовать.

Спрашивать «а что за её пределами?» – не совсем корректно: для наблюдателя в замкнутой вселенной трехмерное сферическое пространство – это все что есть, за его пределами ничего нет (иными словами, «замкнутость на себя»).

Данная теория, однако, споткнулась об энтропию. По закону сохранения энергии постепенно после многих циклов расширения-сжатия, вселенная должна была перейти в состояние тепловой однородности – смерти…

Что касается образования элементов  – легкие были образованы в ранней вселенной, а тяжелые – в звездах (и выбрасывались в открытый космос в момент взрыва звезды). На долю тяжелых элементов приходится не более 2%, но именно они важны для нас (земля, воздух, наши тела – на их основе). Астрофизик Мартин Рис сказал по этому поводу: «Мы – звездная пыль, пыль давно умерших звезд».

Хитрый вакуум

Насчет вакуума интересны два факта. Во-первых, он обладает энергией (хотя, казалось бы, откуда?), а во вторых, бывает нескольких типов. Вакуум нашей вселенной условно называют «истинным», вакуум другого типа в противоположность – «ложным», который намного более энергоемкий (есть еще третий тип – «вакуум великого объединения»). Так вот следующий этап развития теории происхождения вселенной – образование островных вселенных в море ложного вакуума (опять таки, что за пределами моря – вопрос не корректный). В нашей вселенной есть всего два типа энергии – гравитация (притяжение) и отталкивание. Это «море ложного вакуума» невообразимо быстро «разбегается» из-за энергии отталкивания, а внутри него образуются пузыри вселенных – путем локального взрыва (уже не такого уж «большого» – в масштабах моря). Вселенные растут быстро, но море разбегается еще быстрее, и потому в промежутках между только что появившимися вселенными образуются новые. Это можно сравнить с взбалтыванием мыльной воды. Таким образом «большой взрыв» в рамках этой теории – уже не одномоментное событие: множество их было в прошлом, и бесконечно много ожидает в будущем (опять напомню, что понятие «раньше, позже» – понятия исключительно нашего пространства).

Интересно, что внутри нашей вселенной тоже можно наблюдать отклонение от линейности пространства времени – на «планковских масштабах» (планковская длинна –одна миллиардно-трилионно-трилионная доля сантиметра), мы уже наблюдаемпространственно-временную пену. Там события происходят не линейно для нашего понимания – то есть частица может умереть раньше, чем родится.