Ответ на главную загадку космологии спрятан в квадриллионах операций — учёные близки к разгадке

Учёные уже не сомневаются, что Вселенная возникла в результате Большого взрыва. Но чем ближе мы подходим к самому "нулевому моменту", тем отчётливее видно: привычные законы физики перестают работать. Уравнения Эйнштейна, описывающие гравитацию и структуру пространства-времени, оказываются бессильны. Новая надежда на понимание того, что происходило в первые мгновения, связана с численной теорией относительности — методом, который переносит классическую физику в сферу компьютерных моделей.

От чёрных дыр к рождению космоса

Численная теория относительности возникла ещё в 1960-70-х годах, когда физики пытались предсказать поведение чёрных дыр при столкновении. Традиционных математических методов было недостаточно, и только вычисления на компьютерах позволили построить реалистичные модели.

Эти расчёты стали прорывом: именно они помогли в 2015 году подтвердить открытие гравитационных волн, зарегистрированных обсерваторией LIGO. Теперь тот же подход применяется к ещё более масштабной задаче — реконструкции первых секунд после Большого взрыва.

Особое внимание уделяется космической инфляции - стремительному расширению Вселенной, которое произошло практически мгновенно. Без этого процесса космос был бы неоднородным и хаотичным, а значит, звёзды и галактики могли бы никогда не сформироваться.

Где кончается классика и начинается вычисление

Теория относительности прекрасно описывает макромир, но в экстремальных условиях рождения Вселенной уравнения становятся неразрешимыми. Здесь и вступает в игру численный метод: суперкомпьютеры способны выполнять миллиарды операций, подбирая приближённые решения там, где формулы бессильны.

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

Эти модели могут не только объяснить причину инфляции, но и приблизить нас к пониманию того, что было до Большого взрыва.

Дерзкие гипотезы

Благодаря новым инструментам можно проверить идеи, которые до сих пор звучали почти как фантастика:

1. Циклическая Вселенная - наш Большой взрыв был лишь очередным "перезапуском" после коллапса предыдущего космоса.
2. Мультивселенная - параллельные миры сосуществуют рядом, а наш — лишь один из бесконечного множества.

Следы таких сценариев могут проявиться в численных моделях, даже если экспериментальных подтверждений пока нет.

Перспективы и вызовы

Проект поддержан Leverhulme Trust и научными советами Великобритании. Работа требует колоссальных вычислительных ресурсов и специалистов редкой подготовки, но потенциал огромен. Если численная теория относительности оправдает ожидания, её значение может быть сопоставимо с открытием гравитационных волн.

Учёные подчёркивают: сейчас мы стоим у порога новой эры космологии. Возможно, именно с помощью компьютерных расчётов удастся ответить на вопрос, который человечество задаёт тысячелетиями: что было до того, как всё началось?

Три интересных факта

1. Первые попытки численного моделирования чёрных дыр в 1970-х занимали недели работы компьютеров, уступающих современному смартфону.
2. Для моделирования первых секунд Вселенной используются суперкомпьютеры, выполняющие до квадриллиона операций в секунду.
3. Теория инфляции объясняет однородность космоса, но до сих пор неясно, что именно "запустило" её механизм.