На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё - Аманда Гефтер

Даже если мы допустим, что расширение произошло единожды в нашей космической истории, мы вдруг обнаружим бесконечное число вселенных за пределами нашей собственной, постоянно растущую мультивселенную, Мета-Вселенную с большой буквы, состоящую из причинно не связанных малых вселенных, возникающих последовательно одна из другой в непрерывном процессе рождения и размножения. И хотя все они подчиняются некоторым общим фундаментальным законам физики, каждая вселенная рождается со своими локальными законами, своей геометрией, своим набором физических констант, своим семейством элементарных частиц, своим собственным спектром взаимодействий и своей уникальной историей. Реальность в целом напоминает необъятное космическое лоскутное одеяло, дико разнообразное и быстро устремляющееся в бесконечность.

Данные WMAP позволили космологам составить подробную карту микроволнового излучения неба, на которой видны небольшие отклонения от средней температуры, горячие и холодные пятна, температуры которых различались лишь на одну стотысячную градуса… Эти пятна образовались на этапе, когда плотная плазма все еще заполняла раннюю Вселенную, они – свидетели борьбы между гравитацией и электромагнетизмом. Если гравитация пыталась плотнее сжать плазму, то электромагнитное излучение пыталось раздуть ее. Это напоминало игру с перетягиванием каната, сжатие и растяжение меха плазменной гармошки. Когда плазма плотнее сжата, она нагревается, а когда она расширяется, она охлаждается, оставляя за собой горячие и холодные области, которые WMAP обнаружил четырнадцать миллиардов лет спустя.

Эти колебания – отпечатки пальцев, вещественные доказательства эволюции ранней Вселенной. Трудно было поверить, что цветные пятна, выглядевшие случайно разбросанными по карте, на самом деле содержат подробную информацию о Вселенной, ее происхождении и эволюции. Такие точные данные, как данные WMAP, переводят космологию из спекулятивной в разряд строгих наук, наравне с астрономией и астрофизикой. В космологии начинался золотой век, и космологи были готовы устроить по этому поводу большой праздник.

И на самом деле такой праздник был уже даже запланирован. Я узнала об этом из интернета: большая четырехдневная конференция должна была пройти через месяц в Калифорнийском университете в Дейвисе. Я должна была туда попасть!

Я позвонила отцу.

– Четыре дня солнца и космологии! – сказала я. – Если мы хотим понять происхождение Вселенной, то это те самые люди, которые смогут нам все объяснить. Ты должен поехать со мной!

Он вздохнул:

– Я хотел бы, но не смогу. Мне необходимо было предупредить об этом на работе заранее. Но ты должна туда поехать! Быть журналистом. Записывай как можно больше для меня.

Я повесила трубку, не зная, хочу ли ехать туда одна. У нас была общая миссия; выступление соло казалось мне неправильным. Я имею в виду именно поездки на конференции по физике, они были нашим делом – насколько, конечно, сделанное один раз можно считать «делом». При этом я в одиночку брала интервью у Фотини Маркопулу, но, похоже, это было не совсем то же самое. Главная идея нашей борьбы за повышение своего журналистского рейтинга заключалась в том, чтобы использовать его для создания новых кротовых нор ко все большему числу конференций. Заново обдумывая это решение, я совсем не была уверена, что наш рейтинг помогал бы отцу проникать куда-либо, но тогда это казалось маленькой технической трудностью, из тех, что преодолеваются по мере поступления. Теперь я начала сомневаться, достаточно ли хорошо я все взвесила за те пять секунд, которые понадобились мне, чтобы его принять. Возможно, что оно было слишком спонтанно. Выбирая карьеру научного журналиста, я понимала, что наши пути в скором времени разойдутся, подобно двум параллельным мировым линиям, которые, находясь в блаженном неведении, пересекают искривленное пространство, и, оглядываясь назад, я вижу, как росла дистанция между нами, несмотря на все наши усилия, направленные на то, чтобы продолжать двигаться вместе по прямой.

Но какой был у меня выбор? Мне было двадцать два, и я могла позволить себе проводить время в идеалистических грезах. Это было похоже на путешествие с рюкзаком по Европе, если только забыть о том, что ни за какие коврижки я не буду таскать на себе рюкзак, и тем более о том, что нужные мне на месяц одежда и обувь ни в какой рюкзак не поместятся. Итак, я выбрала окончательную реальность. И чем же мне пришлось ради этого пожертвовать? Работой в онтологически сомнительном журнале в квартире какого-то парня. Для моего отца все было совершенно иначе. Он уже выбрал свой путь. У него были семья, дом и карьера. Он работал в больнице каждый день, с утра до вечера, от него зависело спасение человеческих жизней. Он не собирался взять и бросить свою работу. Даже если бы он и захотел, у него бы ничего не вышло, потому что мама никогда бы не отпустила его в свободное плавание.

«Я должна продолжать путь в одиночку, – подумала я, – зная, что я делаю это за нас обоих». Я отправила электронное письмо тому, кто отвечает за регистрацию журналистов. «Я пишу о физике, – сообщала я. – Я работаю внештатно с журналом Scientific American». Это было почти правдой, за исключением того, что я использовала настоящее время. Мое интервью с Маркопулу было опубликовано в предыдущем выпуске журнала. Организаторы конференции сразу предоставили мне пресс-пасс, и я забронировала билет в Калифорнию.

Несколько недель спустя, прибыв в Дейвис, я наслаждалась, после промозглого Бруклина, теплым калифорнийским воздухом. Каждое утро я проходила пешком несколько кварталов от моего отеля до университетского кампуса ради восьми часов лекций по физике, перемежающихся кофе-брейками и обедом. Я яростно строчила в своем блокноте, стараясь поспеть за докладчиками, выступавшими со сцены, пытаясь продраться сквозь слои научного жаргона и понять, о чем, черт возьми, все они говорили. Получалось это у меня не очень хорошо. В мире, к которому я не принадлежу и языком которого не владею, я так и не почувствовала себя как дома.

Не сказать, чтобы я совсем выпадала из этого общества. Мой пол, возраст и сомнительный род занятий, конечно, давали о себе знать. Но я сделала все от меня зависящее, чтобы слиться с окружением. Я прикрыла мои татуировки рубашкой с длинными рукавами. Я носила мокасины. Я пыталась не привлекать особого внимания.

Большинство докладов были посвящены тому, что́ данные WMAP означают для нашего понимания Вселенной. Для начала они позволили более точно определить возраст Вселенной, который составил 13,7 млрд лет. Далее они предоставили уникальную возможность определиться с геометрией Вселенной.

Благодаря гравитации наше пространство искривлено. При этом возможны три варианта космической геометрии: Вселенная может иметь положительную кривизну, подобно поверхности сферы; отрицательную кривизну, подобно поверхности седла; или быть плоской, как обычное евклидово пространство, в котором параллельные линии не расходятся и не пересекаются.

Лучший способ определить геометрию пространства – это нарисовать большой треугольник и сложить его углы. Если их сумма больше 180 градусов, вы будете знать, что пространство положительно изогнуто; если их сумма меньше, то кривизна отрицательна.

Слушая доклады, я узнала, что реликтовое излучение позволяет построить идеальный космический треугольник со спутником WMAP в самом остром из его углов. Траектории двух фотонов, испущенных из противоположных концов горячего или холодного пятна, представляют собой две равные стороны длинного узкого треугольника, их длина определяется временем, которое свет провел в пути, поскольку плазма излучила фотоны одновременно. Длина третьей стороны треугольника определяется расстоянием, на которое звуковые волны могут распространиться за 380 000 лет, то есть поперечным размером горячего или холодного пятна.

Зная длины всех трех сторон и используя простейшие законы тригонометрии, физики вычислили, что углы у основания треугольника составляют каждый 89,5 градусов, или в сумме 179 градусов. Теперь им просто нужен третий ближайший к нам угол. Если фотоны распространялись вдоль прямой линии, этот угол будет равняться одному градусу, доведя общую сумму до 180. Если их траектории были выгнуты наружу, как если бы они прошли сквозь положительно изогнутую Вселенную, то этот угол будет больше, а если их траектории были вогнуты внутрь из-за отрицательной кривизны, то этот угол был бы меньше. Согласно данным WMAP, третий угол равнялся точно одному градусу. Мы живем в евклидовом пространстве.

Но оставалась одна проблема. Геометрия Вселенной определяется суммарной массой или, с учетом того, что E = mc2, энергией, которую она содержит. Как сказал бы Уилер, масса говорит пространству, как ему искривляться. Для того чтобы Вселенная была плоской, требуется критическая плотность массы, соответствующая в среднем шести атомам водорода на один кубический метр. На первый взгляд это совсем не много. Можно подумать, что в космосе наберется более чем достаточно материала, с учетом всех звезд и галактик. Но нет. И даже не близко.