Макс Тегмарк - Наша математическая вселенная. В поисках фундаментальной природы реальности

Аналогичным образом наблюдатель придет к выводу, что его пространство бесконечно и в последующие времена. Например, если он поставит эксперимент по изучению космического микроволнового фона, чтобы получить «детские фотографии» своей 400-тысячелетней вселенной, плазменная поверхность, изображение которой он получит, будет соответствовать поверхности на рисунке, где протоны и электроны объединяются в прозрачные (невидимые) атомы водорода. Поскольку, как вы видите, это также бесконечная U -образная поверхность, наблюдатель сочтет свою 400-тысячелетнюю вселенную бесконечной. Он также будет считать события в и г одновременными, так как они лежат на U -образной поверхности, где формируются первые галактики, и т. д. Поскольку вложить друг в друга можно бесконечное число U -образных кривых, наблюдатель будет считать, что его вселенная бесконечна и в пространстве, и во времени, хотя для внешнего наблюдателя вся она вписывается в исходную область субатомного размера. Пространство расширяется внутрь, не требуя увеличения места, которое оно занимает при наблюдении извне: Эйнштейн позволил пространству растягиваться и порождать дополнительный объем из ничего. На практике эта бесконечная вселенная может выглядеть извне как черная дыра субатомного размера. Надо сказать, что Алан Гут и его коллеги изучили спорную возможность проделать этот фокус, получив в лаборатории нечто, выглядящее снаружи как маленькая черная дыра, а изнутри как бесконечная вселенная. Вопрос, действительно ли такое возможно, пока открыт. Если желаете стать демиургом, рекомендую инструкции Брайана Грина для «амбициозных творцов вселенных» из его книги «Скрытая реальность».

Выше мы взялись за инфляцию из-за неудовлетворительных ответов, которые фридмановская теория Большого взрыва дает на фундаментальные вопросы. Поэтому закончим ответами, которые дает теория инфляции:

– Что стало причиной нашего Большого взрыва?

– Многократное удвоение в размерах взрывчатой субатомной капли инфлирующей материи.

– Произошел ли наш Большой взрыв в одной точке?

Почти: он начался в области пространства размером много меньше атома.

– Где именно в пространстве произошел наш Большой взрыв?

– В указанной крошечной области. Инфляция, однако, растянула ее примерно до размеров грейпфрута, растущего столь быстро, что последующее расширение сделало его больше всего пространства, которое мы наблюдаем сейчас.

– Как бесконечное пространство может быть порождено за конечное время?

– Инфляция порождает бесконечное число галактик и продолжается вечно. Согласно общей теории относительности, наблюдатель в одной из галактик будет видеть пространство и время по-своему, воспринимая пространство как имеющее бесконечные размеры уже в момент окончания инфляции.

Подведем итоги. Теория инфляции радикально трансформировала представления о нашем космическом происхождении, заменив неуклюжие ответы, которые давала фридмановская модель Большого взрыва, простым механизмом, порождающим наш Большой взрыв почти из ничего. Теория инфляции дала нам много больше, чем мы надеялись: пространство, которое не просто огромно, а действительно бесконечно – в нем бесконечное число галактик, звезд и планет. И это лишь верхушка айсберга.

• Фридмановская модель испытывает серьезные трудности с объяснением самых ранних стадий Большого взрыва…

• …а теория инфляции разрешает их все и объясняет механизм возникновения Большого взрыва.

• Инфляция объясняет, почему пространство плоское (это подтверждено наблюдениями с погрешностью около 1 %),

• и почему отдаленные области нашей Вселенной выглядят в среднем одинаково во всех направлениях (с флуктуациями от места к месту величиной всего 0,002 %).

• Теория инфляция объясняет происхождение этих флуктуаций квантовыми флуктуациями, которые были сначала растянуты инфляцией от микроскопических до макроскопических масштабов, а затем усилены гравитацией, благодаря чему образовались современные галактики и крупномасштабная структура Вселенной.

• Теория инфляция объясняет даже космическое ускорение (отмечено Нобелевской премией 2011 года) – как перезапуск инфляции в рапиде с удвоением размеров Вселенной не за долю секунды, а за 8 млрд лет.

• Теория инфляции предполагает, что наша Вселенная росла во многом подобно ребенку: за фазой ускоренного роста, когда размеры удваивались с фиксированными интервалами во времени, последовала фаза замедления роста.

• То, что мы называем Большим взрывом, было не началом, а скорее концом – концом инфляции в нашей области пространства. В других областях инфляция обычно продолжается вечно.

• В общем случае теория инфляции предсказывает, что наше пространство не просто огромно, а бесконечно и заполнено бесконечным числом галактик, звезд и планет, начальные условия для которых сформированы случайными квантовыми флуктуациями.

Готовы ли вы к спорным темам? Наука, с которой мы до сих пор знакомились в этой книге, сегодня в основном не вызывает разногласий. Но теперь мы вступаем в дискуссионную область: многие мои коллеги-физики будут горячо агитировать «за» или «против» идей, о которых сейчас пойдет речь.

Существует ли точная ваша копия, читающая мою книгу и решившая отложить ее, не закончив это предложение? Человек, живущий на планете Земля с туманными горами, плодородными полями и растущими городами, – планете, находящейся в Солнечной системе вместе с другими 7 планетами? Жизнь этого человека была идентична вашей вплоть до настоящего момента, когда, решив продолжить чтение, вы породили расхождение между своими жизнями.

Вероятно, вы сочтете идею странной, и, должен признаться, у меня была такая же инстинктивная реакция. И все же нам, по-видимому, придется с ней смириться, поскольку простейшая и наиболее популярная сейчас космологическая модель предсказывает, что такой человек действительно существует в галактике на расстоянии около 10 1029м. Для этого утверждения даже не требуется спекулятивных допущений современной физики – достаточно того, что пространство бесконечно и более или менее однородно заполнено материей. Ваш двойник – это просто предсказание теории вечной инфляции, которая согласуется со всеми современными наблюдательными данными и служит основой большинства расчетов и моделей, представляемых на космологических конференциях.