Это один из тех вопросов, от которых может закружиться голова, особенно если вы пытаетесь ответить на него, руководствуясь только здравым смыслом.
В конце концов, как что-то может появиться из ничего? И как время может иметь начало, если оно должно измерять изменение?
К счастью или к несчастью, в зависимости от вашей точки зрения, здравый смысл не является надежным проводником, когда речь идет о тайнах космоса. Чтобы исследовать происхождение пространства и времени, нам нужно использовать инструменты физики, которые часто нелогичны, а иногда и совершенно причудливы.
Стандартная теория Большого взрыва выглядит примерно так: около 13,8 миллиардов лет назад Вселенная была крошечной точкой бесконечной плотности и температуры, называемой сингулярностью.
Затем по какой-то неизвестной причине она начала очень быстро расширяться, создавая пространство и время такими, какими мы их знаем. Это расширение продолжается и сегодня, и его можно наблюдать, глядя на красное смещение света далеких галактик.
Но у этой истории есть некоторые проблемы.
Во-первых, она опирается на общую теорию относительности, которая описывает гравитацию и крупномасштабную структуру Вселенной, но не работает на очень малых масштабах и при высоких энергиях.
Чтобы понять, что произошло в начале всего, нам нужна теория, которая может сочетать общую теорию относительности с квантовой механикой, управляющей микромиром частиц и взаимодействий. Такой теории пока нет, но есть кое-какие кандидаты, такие как теория струн и петлевая квантовая гравитация.
Другая проблема заключается в том, что сама сингулярность является математической аномалией, которая подразумевает, что нечто бесконечное возникло из ничего.
Это не имеет физического смысла и предполагает, что в нашем понимании начальных условий Вселенной чего-то не хватает.
Некоторые физики предложили альтернативные сценарии, которые избегают сингулярности и расширяют историю пространства и времени за пределы Большого взрыва.
Например, некоторые модели, основанные на теории струн, предполагают, что наша Вселенная — одна из многих в мультивселенной и что она была создана в результате столкновения двух гигантских мембран, называемых бранами.
Другие предполагают, что наша Вселенная циклична и что претерпевает серию больших взрывов и больших сжатий, при этом квантовые флуктуации создают новые вселенные из старых.
Эти сценарии подразумевают, что пространство и время существовали до Большого взрыва, но они могли сильно отличаться от того, что мы переживаем сейчас.
Например, некоторые модели предполагают, что до Большого взрыва существовала фаза квантовой гравитации, когда пространство и время подвергались квантовым флуктуациям и не имели определенной структуры. На этом этапе, возможно, не было различия между прошлым и будущим или между причиной и следствием.
Все это спекулятивные идеи, не проверенные экспериментально. Они могут оказаться неверными или неполными.
Но они показывают, что физика не исключает возможности того, что у пространства и времени была предыстория до Большого взрыва.
Некоторые физики считают, что поиск доказательств такой предыстории принесет больше пользы, чем признание сингулярности первоначальным источником всего.