Наш Всесвіт виглядає одностороннім. Гарячий Великий вибух, розширення, народження зір і галактик, поява життя — і попереду, якщо вірити звичній картині, дедалі порожніший і холодніший простір. Але що, якщо ця історія не єдина? Що, якщо все вже відбувалося нескінченне число разів і відбудеться знову з точністю до кожного атома, кожної думки, кожної зорі?
Саме таку можливість розглядають фізики Шон Керролл, Надія Дяченко і Саакши Дулані в препринті arXiv:2605.30405, що вийшов 28 травня 2026 року. Вони пропонують квантову модель космології, яка водночас є строго періодичною і розв'язує одну з найнеприємніших загадок сучасної фізики — проблему «мозків Больцмана».
Суть проблеми відома давно. Якщо простір можливих станів Всесвіту скінченний, а її еволюція підкоряється квантовим законам, то рано чи пізно стан повернеться майже точно до того, з чого починався. У такій картині Всесвіт більшу частину часу проводить у тепловій рівновазі — у стані максимальної ентропії. Випадкові відхилення вниз за ентропією неминучі, але малі відхилення трапляються значно частіше за великі. А отже, набагато легше «зібрати» випадковий мозок із хибними спогадами, ніж цілу низькоентропійну історію, подібну до нашої. Спостерігач із високою ймовірністю виявляється саме таким мимолітним флуктуаційним створінням, а не продуктом тривалої еволюції від Великого вибуху.
Керролл та його колеги знайшли витончений вихід. Якщо енергії можливих станів Всесвіту співмірні — тобто відрізняються одна від одної на цілі кратні однієї й тієї самої базової енергії, — еволюція стає не просто такою, що повертається, а строго періодичною. Усе повторюється з одним і тим самим періодом, як ідеально налаштований годинник. Траєкторія замикається в скінченну петлю і проходить по ній знову і знову. Цей період може лежати в широкому, але цілком допустимому діапазоні: від приблизно 10 мільярдів років до жахливо великого, але все ж скінченного значення, за якого «мозки Больцмана» ще не встигають домінувати над звичайними спостерігачами.
Більше того, якщо почати зі стану мінімальної ентропії, система проходить через особливо глибокий і тривалий «викид» низької ентропії — значно виразніший, ніж випливало б зі звичайної статистики випадкових флуктуацій. Цей викид можна ототожнити з нашим Великим вибухом. Після нього Всесвіт еволюціонує, досягає рівноваги, а потім, усе ще всередині того самого циклу, стискається до Великого стиснення, після якого все починається заново.
Автори докладно визначають квантовий аналог ентропії Больцмана. Гільбертів простір розбивається на підпростори-макростани, і глобальна ентропія обчислюється як зважене середнє логарифмів їхніх розмірностей. Мінімізація цієї величини в початковий момент гарантує, що всі гілки після декогеренції стартують із найнижчого за ентропією стану. У результаті типовий спостерігач з'являється саме в ході термодинамічно осмисленої еволюції після низькоентропійного «вибуху», а не як випадкова флуктуація.
Модель залишається суто квантовою. Фундаментальним об'єктом слугує стан Всесвіту в скінченновимірному просторі, який еволюціонує за рівнянням Шредінгера. Простір-час, матерія і спостерігачі виникають як ефективні структури. Спектр енергій у такому разі нагадує спектр гігантського гармонічного осцилятора з дуже спеціальною початковою умовою. Сама теорія всього, за словами авторів, «по суті великий гармонічний осцилятор».
У розділі, присвяченому просторово-часовій інтерпретації, дослідники пропонують можливу картину. Низькоентропійний мінімум відповідає «відскоку» — моменту, що з'єднує Велике стиснення і Великий вибух. По обидва боки від нього йдуть звичайні космологічні фази розширення і стиснення, схожі на наш ΛCDM-Всесвіт. Більшу частину часу система проводить у високоентропійній рівноважній фазі, яку можна уявити як порожній простір де Сіттера. Перехід між цими фазами відбувається не стрибком, а через поступове «збудження» вакууму, і все це вкладається в єдиний періодичний квантовий ритм.
Ідея перегукується з думками, які висловлювали ще наприкінці XIX століття. Пуанкаре довів, що системи з обмеженим фазовим простором рано чи пізно повертаються майже до початкового стану. Больцман пропонував вічний Всесвіт із флуктуаціями. Еддінгтон указав на фатальну слабкість такої картини — переважання мінімальних відхилень. Нова робота показує, як квантова механіка з правильно підібраним спектром може реалізувати мрію Больцмана без її головного недоліку.
Якщо ця картина правильна, то кожна мить нашого життя — не унікальна подія на краю нескінченності, а точний повтор того, що вже траплялося незліченну кількість разів. І трапиться ще стільки ж. Всесвіт виявляється не випадковим хаосом, а бездоганно налагодженим механізмом, у якому низька ентропія, життя і свідомість з'являються знову і знову як невід'ємна частина грандіозного, вічного циклу. Масштаб цього процесу важко уявити: нескінченна кількість однакових історій, вкладених в один і той самий квантовий ритм. І все ж математика вказує, що саме так може бути влаштований світ, у якому ми існуємо.
