Добрая земля за Иорданом - Леонид Гомберг

Начало начал: предыстория

Космос как воспоминание

Людям моего поколения, родившимся в середине прошлого века, рассказывали в школе, в вузе, на публичных лекциях в Планетарии о совершенно ином устройстве вселенной, вообще совершенно иной картине мироздания, – совсем не той, что принята сейчас в науке.

Считалось, что вселенная бесконечна во времени, иными словами, она существовала всегда, а значит, никогда не была создана. А если никогда, то, стало быть, – и никем. Считалось также, что вселенная бесконечна в пространстве, а значит, разговор о ее пределах, а тем более о том, что за ее пределами, – просто бессмыслен. И все это, видите ли, называлось материализмом!

Нам говорили, что вселенная произошла из неких «вакуумных квантовых флуктуаций». Но такая гипотеза в принципе позволяет предположить бесконечное число других возможностей возникновения вселенной. Говорили также, что межзвездное пространство – это «абсолютное ничто», супервакуум, практически лишенный каких-либо следов материи. Сегодня, в начале XXI века, все эти представления кажутся весьма архаичными, почти первобытными, немногим отличающимися от древних трактатов, утверждающих, что земля покоится на трех китах.

1

Около тридцати лет назад ученые впервые сформулировали так называемый инфляционный сценарий возникновения и развития вселенной, попросту именуемый Большим Взрывом. Согласно этим представлениям наша вселенная некогда была исчезающее маленькой, плотность в ней колоссальной, а материя – бесструктурной, без элементарных частиц. Потом произошло ее резкое расширение, напоминающее взрыв. Вселенная стремительно «раздулась» до огромных размеров и мгновенно разогрелась до чудовищных температур. За прошедшие с тех пор 14 миллиардов лет образовавшиеся при «взрыве» фотоны – элементарные частицы, из которых «состоит» свет, – остыли до минимальных температурных значений. Однако, как выяснилось, их сегодня еще можно обнаружить. Они были зафиксированы еще в 1965 году на уровне радиошума. Реликтовые фотоны превратились в радиоволны с температурой 2,7 градуса Кельвина, очень низкой, но все же выше абсолютного нуля. Ученые говорят, что реликтовое излучение – это фактически фотография вселенной в совсем юном возрасте около 300 тысяч лет, когда еще и в помине не было ни звезд, ни галактик. Но все-таки она не была такой однородной, как в самом начале: уже образовались волны энергии, из которой впоследствии сформировалась материя. По температуре реликтового излучения удалось установить параметры звуковых волн, а потом и количество вещества в современной вселенной.

И тут выяснилось, что вещества в ней должно быть гораздо больше, чем представлялось до сих пор. Вся известная материя, из которой состоят звезды и планеты, составляет лишь 5 % от того, что должно быть в наличии. Стали искать, но пока ничего конкретного так и не нашли. Понятно, что «недостающее вещество» во вселенной имеется, но что это такое, неясно. Его так и назвали – темная материя и темная энергия. Первая составляет примерно 25 % «материала» вселенной, вторая – около 70 %.

Темная материя – это еще не открытые частицы, которые почти не взаимодействую с обычным веществом. Почти… Однако слабое взаимодействие все же есть, и это дает ученым некоторую надежду на их обнаружение. О наличии темной материи можно судить по результатам измерения скорости, с которой движутся галактики. Это происходит не так, как следовало бы, если бы они состояли только из обычного вещества. Получается, что галактики как бы вложены внутрь емкостей, возможно, шаровидной формы из невидимого и неуловимого вещества. Очевидно, что эти емкости по своим размерам больше самих галактик.

Однако и этой впечатляющей картины недостаточно, чтобы объяснить энергетические ресурсы вселенной, поскольку расчеты показывают, что в сумме с обычной материей темная материя составляет только около трети имеющегося в наличии «вещества». Остальное «пространство» занимает темная энергия. Пока непонятно, что это, но ясно, что она действует как антигравитационная сила, способствующая ускорению в соответствии с так называемой «инфляционной гипотезой» возникновения и развития вселенной: кажется, невозможно вообразить никакой иной силы, способной противодействовать гравитации, которая давно повернула бы процесс расширения вспять.

Если «инфляционная гипотеза», выдвинутая в 1980 году практически одновременно астрономами А. Старобинским и А. Гутом, верна (а к этому сегодня имеется достаточно оснований), то тогда в общих чертах вырисовывается следующая космогоническая картина мироздания…

Некогда наша вселенная была частью чего-то большего; это «нечто» существовало невероятно долго, скорее всего, в бесструктурном состоянии – не было ни материи, ни даже частиц. Вдруг фрагмент этого «нечто» стал стремительно раздуваться и за считанные доли секунды из микроскопического стал гигантским, потом – все больше и больше. Сегодня даже с помощью самых современных средств наблюдения, мы «видим» не более одной сотой вселенной. Неизвестная энергия, вызвавшая мгновенное раздувание, перешла в тепло, в результате чего произошел взрыв. После Большого Взрыва ускорение частей вселенной тормозилось гравитацией, но около 7 миллиардов лет назад вселенная опять начала расширяться ускоренно. Этому, как мы уже знаем, способствовал темная энергия, хотя ученым до сих пор не понятно, почему она так себя повела.

Обратим внимание: в современной космологии нет никакого одноразового «начала мироздания». Просто в результате какого-то воздействия произошел переход в новое качество из некой предыдущей стадии.

Ученые (Алексей Старобинский) поясняют для неискушенных с помощью образов: в кастрюле кипит вода, и в кипятке постоянно возникают пузыри; некоторые из них разрастаются до больших размеров… Наша вселенная – один из таких пузырей, и это далеко не весь мир, а только маленькая его часть. Одна инфляционная вселенная порождает множество постинфляционных вселенных, каждая из которых в результате рассечения единого четырехмерного «пространства-времени» на трехмерное пространство и одномерное время может иметь «бесконечный» объем. Они также обладают общей «материнской» инфляционной стадией в прошлом, но далее не связаны друг с другом.

Возникает естественный вопрос: можно ли выйти за границы нашей вселенной и как-нибудь попасть в «параллельную» ей. Проблема в том, что при таком устройстве мироздания между «пузырями», вроде нашей вселенной, всегда есть инфляционные области, которые расширяются так быстро, что никакой сигнал не сможет преодолеть трансформирующуюся среду. Практически это означает, что в рамках наших представлений из одной вселенной в другую попасть невозможно. Для этого нужно каким-то образом вернуться назад в прошлое, в доинфляционную стадию, а потом снова устремиться в будущее по новому пузырю.

Такая модель устройства мира предполагает возможность вселенных с другими свойствами, не такими, как наша – с бо́льшим числом измерений, например, или другими квантовыми законами. Возможна, в частности, ситуация, при которой сохраняется единая связка измерений «пространство-время», как было некогда и у нас. Другое следствие этой модели – множественность вариантов будущего нашей вселенной. Все зависит от того, насколько устойчива темная энергия. Если свойства ее стабильны, то, скорее всего, галактики улетят «за горизонт событий», т. е. их свет не дойдет до нас никогда. Если же она не стабильна, то во вселенной через миллиарды лет могут возникнуть законы, отличные от теперешних.

Картина вселенной вначале инфляционной стадии ученым более или менее понятна… А вот как она пришла к этому, сказать пока затруднительно. В принципе можно предположить, что вселенная была создана в «лаборатории», которая принадлежала некому сверхразуму с неограниченными возможностями по части энергоресурсов. Ведь ему пришлось бы сжать материю до чудовищных плотностей – на 70 порядков выше плотности атомных ядер. Представители этой гипотетической суперцивилизации смогли бы увидеть плоды своего труда, только если отправили бы своих «наблюдателей» в нашу вселенную, причем в какой-то ранний момент ее «сотворения». Эти «наблюдатели» вряд ли когда-нибудь смогут возвратиться в свой мир, поскольку им пришлось бы вернуться назад во времени. В рамках наших сегодняшних представлений это немыслимо, во всяком случае, пока вселенная не изменит своих свойств. Как свидетельствует опыт человечества, здесь все еще действует единожды заданная причинно-следственная связь…

Вот так в очень обобщенном и упрощенном виде в начале нашего века некоторым ученым видится космология нашего мира. Следует оговориться: это всего лишь гипотеза, впрочем, поддержанная рядом серьезных ученых и именуемая «стандартной моделью».