Вопрос о происхождении Вселенной, её внезапном появлении из кажущегося небытия, всегда был одним из самых сложных для человеческого разума. Классические теории не способны дать исчерпывающего ответа, поскольку исходят из предпосылки существования пространства-времени и не рассматривают квантовые эффекты, доминирующие в момент “рождения”.

Однако, современная наука активно разрабатывает альтернативные подходы, призванные преодолеть эти ограничения. Что есть у науки сегодня и способно хоть как-то описать столь интересный процесс?

Квантовая космология – это научная дисциплина, стремящаяся объединить принципы квантовой механики с космологическими моделями. Она пытается описать Вселенную как квантовый объект, подверженный тем же законам, что и элементарные частицы. Одной из наиболее интересных и многообещающих гипотез в этой области является концепция квантового туннелирования.

Квантовое туннелирование – это явление, при котором частица может преодолеть потенциальный барьер, даже если её энергии недостаточно для этого в классическом понимании. В контексте космологии эта идея предполагает, что Вселенная могла “туннелировать” из состояния абсолютного “ничего” в состояние с ненулевой энергией и определённым размером. Этот процесс был бы обусловлен квантовыми флуктуациями – спонтанными и кратковременными изменениями энергии в вакууме, предсказанными квантовой теорией.

Вместо постепенного развития из сингулярности, Вселенная внезапно “выскакивает” из ниоткуда, подобно частице, проходящей сквозь стену. Это не означает нарушение законов сохранения энергии; скорее, это проявление квантовой неопределённости, позволяющей энергии временно отклоняться от нуля.

Теория струн и её более общая версия, M-теория, представляют собой попытку построить теорию всего, объединяющую все фундаментальные силы и частицы природы. В отличие от стандартной модели физики элементарных частиц, в которой фундаментальными объектами являются точечные частицы, в теории струн ими являются одномерные объекты – струны. M-теория, в свою очередь, включает в себя не только струны, но и многомерные объекты, называемые бранами.

Эти теории предлагают радикально новый взгляд на структуру Вселенной, предполагая существование дополнительных, скрытых измерений, помимо привычных нам трёх пространственных и одного временного. В таком многомерном пространстве “появление” Вселенной могло бы быть результатом взаимодействия между струнами и бранами, приводящего к образованию наблюдаемого нами трёхмерного пространства-времени.

Хотя конкретные механизмы этого процесса остаются неясными, теория струн и M-теория предоставляют потенциальные возможности для описания “возникновения” Вселенной не как чуда, а как закономерного следствия более фундаментальных физических законов, действующих в многомерном пространстве.

Уравнение Уилера-ДеВитта – это попытка объединить квантовую механику с общей теорией относительности Эйнштейна. Оно представляет собой волновое уравнение, описывающее состояние Вселенной как квантового объекта. В отличие от уравнений Фридмана, которые являются классическими, уравнение Уилера-ДеВитта пытается квантовать саму геометрию пространства-времени.

Однако, несмотря на свою амбициозность, уравнение Уилера-ДеВитта сталкивается с серьёзными трудностями. Одной из главных проблем является сложность интерпретации его решений. Неясно, как из этого уравнения можно получить конкретные предсказания о наблюдаемой Вселенной. Кроме того, оно порождает множество концептуальных проблем, связанных с интерпретацией времени в квантовой механике и с проблемой измерения в квантовой гравитации.

Тем не менее, уравнение Уилера-ДеВитта остаётся важным инструментом в теоретической космологии, поскольку оно предоставляет отправную точку для разработки квантовой теории гравитации, необходимой для полного понимания происхождения и эволюции Вселенной.

Вопрос о “появлении из ничего” остаётся одним из самых сложных и интригующих в современной науке. Хотя ни одна из существующих теорий не даёт окончательного ответа, квантовая космология, теория струн и уравнение Уилера-ДеВитта предлагают многообещающие подходы к решению этой проблемы.

Объединяя принципы квантовой механики с космологическими моделями, эти теории стремятся раскрыть тайны самого начала времён и пролить свет на фундаментальную природу нашей Вселенной. Дальнейшие исследования и развитие этих направлений, вероятно, приведут к новым открытиям, которые приблизят нас к пониманию самого глубокого вопроса – вопроса о нашем происхождении.

К сожалению, прямого научного ответа нет, но всё-таки эти теории чуточку лучше, чем идея типа черепахаи и слонов.

---

⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!