Чтобы понять происхождение Вселенной, Джим Аль-Халили обращается к открытиям, которые за последнее столетие полностью изменили представления человека о космосе. Ещё сравнительно недавно многие учёные считали Вселенную вечной и практически неизменной. Сегодня известно, что она расширяется и когда-то находилась в совершенно другом состоянии. Если двигаться назад во времени, расстояния между галактиками уменьшаются. Чем дальше в прошлое, тем горячее и плотнее становится Вселенная. Так физика приводит к Большому взрыву и первым этапам развития космоса около 13,8 миллиарда лет назад. В первые мгновения не существовало ни Земли, ни Солнца, ни других звёзд. Привычная материя ещё только должна была появиться. По мере расширения пространство остывало. Возникали частицы, затем атомные ядра и атомы. Значительно позже гравитация начала собирать вещество в огромные облака, из которых сформировались первые поколения звёзд и галактик. Следы ранней Вселенной сохранились до наших дней. Одним из важнейших свидетельств становится космическое микроволновое фоновое излучение. Оно приходит со всех направлений и позволяет увидеть состояние космоса задолго до появления первых звёзд. Но чем ближе исследователи подходят к самому началу, тем больше появляется проблем. Законы физики позволяют достаточно подробно описывать многие этапы развития Вселенной, однако перестают давать надёжные ответы при попытке добраться до её самого раннего состояния. Особую трудность создаёт необходимость объединить две фундаментальные области современной физики. Общая теория относительности описывает пространство, время и гравитацию. Квантовая механика действует в мире мельчайших частиц. Для полного объяснения рождения Вселенной необходимо понять, как эти законы работают вместе в условиях невероятной плотности и температуры. Аль-Халили рассматривает и идею инфляции. Согласно этой модели, сразу после возникновения Вселенная пережила чрезвычайно короткий период стремительного расширения. Такое событие может объяснить некоторые особенности наблюдаемого сегодня космоса. Но даже инфляция не отвечает на все вопросы. Неизвестно, что запустило этот процесс и можно ли вообще говорить о времени, которое существовало раньше. Вторая часть путешествия направлена уже не в прошлое, а в далёкое будущее. Судьба Вселенной напрямую связана с её расширением. Долгое время существовало несколько основных вариантов. Гравитация могла остановить расширение и заставить космос начать сжиматься. Вселенная могла расширяться вечно, постепенно теряя тепло. Возможны были и другие сценарии. В конце XX века наблюдения далёких сверхновых принесли неожиданное открытие. Расширение ускоряется. Причина получила название тёмной энергии, хотя её настоящая природа до сих пор остаётся одной из крупнейших загадок современной физики. Если ускоренное расширение сохранится, расстояния между галактиками будут постоянно увеличиваться. Для наблюдателя далёкого будущего большая часть сегодняшней Вселенной постепенно станет недоступной. Но изменения затронут не только пространство между Галактиками. Звёзды имеют ограниченный запас топлива. Солнце тоже однажды исчерпает его, хотя произойдёт это через миллиарды лет. Другие звёзды будут проходить собственные стадии эволюции и постепенно исчезать. Когда вещества для рождения новых светил станет недостаточно, космос вступит в совершенно другую эпоху. Светящихся объектов будет становиться всё меньше. Останутся звёздные остатки, нейтронные звёзды и чёрные дыры. Однако и чёрные дыры, согласно современной физике, не вечны. Излучение Хокинга означает, что на колоссальных временных масштабах они способны постепенно терять энергию. После исчезновения последних крупных объектов Вселенная окажется почти пустой. Если расширение продолжится бесконечно, материя и энергия будут распределяться по всё большему объёму пространства. Разница температур постепенно исчезнет, а процессы, способные производить полезную энергию, практически прекратятся. Так выглядит сценарий тепловой смерти, который считается одним из возможных вариантов будущего космоса. Но окончательный ответ пока не получен. Судьба Вселенной зависит от природы тёмной энергии и фундаментальных законов, которые ещё предстоит полностью понять.
