Согласно Стандартной модели, Вселенная появилась после большого взрыва. Технически это означает, что мы можем проследить космическую историю вплоть до Большого взрыва. Но если у следствий есть причины, то что вызвало большой взрыв? Что существовало до Вселенной?

Вопрос о том, что существовало до Вселенной, в некотором смысле бессмысленен. Хотя следствия во Вселенной имеют причины, Вселенная в целом может не иметь их и не нуждаться в них. Но это звучит довольно странно.

Однако существует альтернативная гипотеза, называемая моделью «циклической Вселенной». Она гласит, что наша Вселенная является частью серии вселенных. В настоящее время наша Вселенная расширяется, и если так будет продолжаться, то она будет расширяться вечно.

Но что если в какой-то момент Вселенная начнет сжиматься? Она будет сжиматься до тех пор, пока не достигнет нового горячего плотного состояния, после чего произойдет новый большой взрыв.

Циклическая Вселенная не нуждается в начале. Она всегда была, всегда есть и всегда будет. Однако эта модель не лишена проблем. Одна из главных — проблема энтропии.

Энтропия является мерой беспорядка в системе и, согласно законам термодинамики, никогда не уменьшается. В простой циклической модели Вселенной энтропия любой конкретной Вселенной должна быть хотя бы немного больше, чем у ее родительской Вселенной.

Таким образом, если вселенные циклически уходят в бесконечное прошлое, то нынешняя вселенная будет иметь бесконечную энтропию, а это не так. То есть, должна была существовать какая-то начальная вселенная с низкой энтропией, и в наших рассуждениях мы вернулись к началу.

Однако есть способ обойти эту проблему. Вселенная может иметь общий масштабный фактор. Если этот масштабный фактор увеличивается с каждой вселенной, то проблема энтропии исчезает.

Интересно, что этот масштабный фактор инвариантен. Это означает, что он не изменяет внешний вид Вселенной. Каждая вселенная может быть в два раза больше предыдущей, но все в ней масштабируется одним и тем же фактором.

Если вы удваиваете доход каждого человека на планете, вы также удваиваете стоимость всего. То есть, на самом деле ничего не изменилось.

Этот конформно инвариантный масштабный фактор позволил циклической вселенной существовать без начала. У каждой вселенной есть причина, но новое исследование обнаружило изъян в этой гипотезе.

Команда исследователей изучила математическую структуру моделей циклических вселенных в рамках общей теории относительности и обнаружила, что все они были геодезически неполными в прошлом.

Другими словами, в рамках общей теории относительности невозможно проследить вселенную, подобную нашей, через бесконечный цикл вселенных. Возможно, до нашей вселенной существовало огромное количество вселенных, но первая вселенная все равно должна была существовать.

Таким образом, циклическая модель Вселенной может раскрыть причину появления нашей Вселенной, но она лишь отодвигает проблему начала на задний план. Даже если наша Вселенная не была первой, значит, до нее существовала какая-то Вселенная.

Как отмечают авторы исследования, их работа не применима к конформной циклической космологии, предложенной Роджером Пенроузом. В этой модели масштаб каждой вселенной бесконечно больше предыдущего цикла. Авторы планируют рассмотреть эту модель в следующем исследовании.