Истоки концепции «Большого отскока» восходят к работам Виллема де Ситтера, Карла фон Вайцзеккера, Джорджа МакВитти и Георгия Гамова (последний отметил, что «с точки зрения физики мы должны полностью забыть о периоде до коллапса [Вселенной]»[2]). Тем не менее, сам термин «Большой отскок» не появлялся в научной литературе до 1987 года.
Впервые он появился в названиях двух статей на немецком языке Вольфганга Пристера и Ханса-Йоахима Бломе в журнале Stern und Weltraum[3]. Затем термин появился в публикации Иосифа Розенталя 1988 года Big Bang, Big Bounce (перевод на английский язык русской книги, вышедшей под другим названием), и в статье 1991 (на английском языке) Пристера и Бломе в Astronomy and Astrophysics.
С точки зрения теории осциллирующей Вселенной, Большой взрыв не был началом нашей Вселенной — она могла образоваться в результате стремительного сжатия («отскока»), управляемого сложными эффектами квантовой гравитации, в свою очередь, породившего взрыв. Это говорит о том, что мы с одинаковым успехом можем жить как в любой точке бесконечной последовательности возникающих Вселенных, так и, наоборот, в «первой итерации» Вселенной.
Основная идея квантовой теории Большого отскока заключается в том, что в условиях, когда плотность материи стремится к бесконечности, меняется поведение квантовой пены. В условиях Большого сжатия все так называемые фундаментальные физические постоянные, в том числе скорость света в вакууме, не являются постоянными, особенно в промежуток времени, меньший, чем минимально доступный для измерения (Планковское время, примерно ≈ 5,4⋅10−44с). Из этого следует, по аналогии с соотношениями неопределённости в квантовой механике, что объёмы Вселенной до и после «Большого отскока» становятся «неопределённой парой», то есть точно вывести одну величину из другой невозможно.
Модель Большого отскока, однако, не позволяет объяснить, каким образом идущее в настоящее время расширение Вселенной сменится её сжатием.
Дальнейшее развитие теории
В 2003 году Питер Линдс выдвинул новую космологическую модель, в которой время является циклическим. Согласно этой модели, наша Вселенная в конце концов должна перестать расширяться и начать сжиматься. При этом, согласно точке зрения Линдса, возникновение сингулярности приведёт к нарушению второго начала термодинамики, поэтому Вселенная не может «схлопнуться» до состояния сингулярности. Линдс предполагает, что история Вселенной в точности будет повторяться в каждом цикле в вечном возвращении. Научное сообщество не разделяет теорию Линдса в силу того, что строгую математическую модель в ней заменяют философские соображения[4].
В 2007 году Мартин Боджовальд[англ.][5] из университета штата Пенсильвания опубликовал работу по теории петлевой квантовой гравитации (ТПКГ), в которой предложил новую математическую модель, описывающую концепцию квантовых состояний, как существовавших до Большого взрыва и изменявшихся в ходе него, вопреки господствовавшей ранее точке зрения, что эти состояния появились вместе с нашей Вселенной лишь в процессе этого взрыва[6].
Для того, чтобы получить данные о состоянии до Большого взрыва (то есть характеристики той Вселенной, которая существовала до нашей), Боджовальд[7] разработал собственный подход к ТПКГ. Боджовальд сделал ряд успешных аппроксимаций и переформулировал некоторые квантово-гравитационные математические модели, максимально упростив уравнения ТПКГ, чтобы получить их аналитические решения. Уравнения Боджовальда, в свою очередь, для вывода характеристик «предыдущей» Вселенной требуют знания ряда параметров «нынешней» Вселенной[8].
В 2011 году Никодем Поплавски[англ.] показал, что несингулярный «Большой отскок» следует из теории гравитации Эйнштейна-Картана-Сиамы-Киббла[10]. В этой теории результирующие уравнения для описания пространства-времени распадаются на два класса. Один из них аналогичен уравнениям общей теории относительности, с тем отличием, что в тензор кривизны включены компоненты с аффинным кручением. Второй класс уравнений задаёт связь тензора кручения и тензора спина материи и излучения. Минимальная связь между кручением и спинорным полем порождает отталкивающее спин-спиновое взаимодействие, которое играет большую роль в фермионной материи при очень высоких плотностях. Такое взаимодействие предотвращает образование гравитационной сингулярности. Вместо этого коллапсирующая материя достигает огромной, но конечной плотности и «отскакивает», образуя другую сторону моста Эйнштейна — Розена, которая растёт в качестве новой вселенной[11]. Этот сценарий также объясняет, почему существующая Вселенная в больших масштабах является однородной и изотропной, обеспечивая физическую альтернативу космической инфляции.
В 2012 году Кай, Иссон и Роберт Бранденбергер успешно построили новую теорию несингулярного «Большого отскока» в рамках стандартной эйнштейновской теории гравитации[12]. Эта теория позволяет объединить концепции Большого отскока и экпиротического сценария, и, в частности, позволяет разрешить проблему нестабильности Белинского-Халатникова-Лифшица.
В 2020 г. Роберт Бранденбергер и Зивей Ван из Университета Макгилла (в Канаде) математически просчитали момент «Большого отскока», когда наша Вселенная прекращает расширяться и, наоборот, сжимается до невероятно маленькой точки и возвращается в состояние «Большого взрыва». Таким образом, до Большого взрыва существовала такая же Вселенная, как наша, но она «умерла» — всё пространство-время, в котором не осталось ничего в результате максимальной энтропии, нарастающей на протяжении 100 центиллионов лет, начало сжиматься в сингулярность с центром в какой-то «чёрной дыре», которая превратилась во «всеобщую чёрную дыру» (теория Ли Смолина). После сжатия сингулярность разогрелась до критической температуры, и родилась наша Вселенная. Но она закончит свою жизнь так же, как и предыдущая — в результате «Большого сжатия». Согласно этой модели, так происходило и будет происходить бесконечное число раз[13].
