Что было до начала? Попытка заглянуть за пределы Большого взрыва переворачивает картину мироздания

Учёные давно уверены: наша Вселенная родилась в результате Большого взрыва. Но чем ближе мы подходим к самому началу, тем сильнее рушатся привычные законы физики. Уравнения Эйнштейна, прекрасно описывающие гравитацию и пространство-время, здесь перестают работать. Теперь исследователи полагают, что нашли инструмент, способный приоткрыть эту тайну — численную теорию относительности.

Численная теория относительности: от чёрных дыр к началу времени

Метод появился ещё в 1960-70-е годы, когда нужно было понять, что произойдёт при столкновении чёрных дыр. Тогда на бумаге нельзя было предсказать форму гравитационных волн, но компьютерные модели справились с задачей. В 2015 году, когда LIGO впервые зарегистрировал такие волны, расчёты подтвердились с удивительной точностью.

Теперь эта же техника применяется к более амбициозной проблеме — к первым мгновениям после Большого взрыва. Особый интерес вызывает так называемая космическая инфляция: стремительное расширение Вселенной за доли секунды после её рождения. Без этого процесса космос не был бы таким однородным, каким мы его наблюдаем. Однако что именно стало причиной инфляции — до сих пор загадка.

Когда уравнения перестают работать

Классическая теория относительности отлично описывает макромир, но в экстремальных условиях, подобных тем, что существовали в момент рождения Вселенной, её уравнения становятся неразрешимыми. Именно тут и помогает численный метод: суперкомпьютеры выполняют миллиарды операций, приближая нас к решениям, которые невозможно получить аналитически.

"Если нам удастся численно смоделировать космическую инфляцию, мы сможем найти ключи к новым физическим теориям", — поясняет физик из Королевского колледжа Лондона Юджин Лим.

По словам учёного, это может приблизить нас к пониманию того, что предшествовало Большому взрыву, и даже к гипотезам о множественных вселенных.

Дерзкие гипотезы

Новые модели могут проверить теории, которые сегодня звучат почти как фантастика. Например, сценарий циклической Вселенной предполагает, что наш Большой взрыв был не началом, а "перезапуском" после коллапса предыдущего космоса. Другая гипотеза — мультивселенная, бесконечный набор параллельных миров, сосуществующих с нашим.

Если такие сценарии верны, их следы могут проявиться в численных моделях. Это стало бы прорывом, ведь пока что у человечества нет экспериментальных способов заглянуть в "нулевой момент".

Огромная, но выполнимая задача

Исследование поддерживают Leverhulme Trust и исследовательские советы Великобритании. Работа только начинается: она требует колоссальных вычислительных ресурсов и редкой технической экспертизы. Но если методика подтвердит свою эффективность, результат может оказаться столь же революционным, как открытие гравитационных волн десять лет назад.

На данный момент ясно одно: численная теория относительности открывает дверь к новым знаниям. Возможно, именно за ней скрывается ответ на главный вопрос, который человечество задаёт тысячелетиями: что было до того, как всё началось?