Владимир Губайловский - Люди мира. Русское научное зарубежье

На теоретической кафедре руководителем Муханова поначалу был Леонид Моисеевич Озерной, который дал ему тему образования галактик. Но вскоре Озерной засобирался в эмиграцию. Об ученике он побеспокоился заранее и передал руководство над ним Виталию Лазаревичу Гинзбургу. Академик тут же заявил, что его главная задача — не мешать Муханову работать. Эту задачу учитель честно выполнил. А ученик, как в итоге выяснится, его не подвел. Пройдет 20 лет, и Муханов станет для Гинзбурга авторитетным экспертом в области космологии. Вот какой эпизод пересказывает Артур Чернин, профессор ГАИШ:

Москва, Физический институт РАН, зима 1999 года. Виталий Лазаревич Гинзбург самым длинным ключом из большой связки отпирает висячий замок на дверях его рабочего кабинета:

— Пришлось повесить амбарный замок после того, как из этой комнаты украли принтер (ксерокс?).

Он пригласил к себе для разговора трех физиков, занимающихся космологией:

— Время от времени слышу об инфляции, но все не могу понять толком, что в ней такого. И почему она необычайно популярна? В чем там дело, если по сути?

Виталий Лазаревич слушал ответы на эти вопросы, задавал новые, но к концу беседы был разочарован, едва ли не рассержен:

— В общем, я мало чего нового усвоил. Хочу поговорить еще со Славой Мухановым, он квалифицированный человек, я ему тоже доверяю.

Между первыми работами по теории квантовых космологических возмущений и 1999 годом, который описывает Чернин, когда уже были получены первые экспериментальные подтверждения этой теории, целая эпопея, одну из основных глав в которую впишет как раз Муханов.

У меня никогда не было слишком высокого мнения о моих собственных способностях, — вспоминает Муханов, — и сначала я решил выбрать поле, которое не требовало сложной математики и где уровень высокомерия был не таким высоким, как, например, в физике частиц. Поэтому я стал астрофизиком, мечтая, что со временем смогу перейти к общей теории относительности и космологии. Однако даже в мечтах я не мог себе представить, что теоретическая космология станет моей главной профессией в будущем. Более того, я думал, что хорошие времена могут скоро закончиться и вскоре я могу попасть в какой-то военный институт, чтобы там заняться полезной, но дерьмовой скучной работой. Поэтому я старался не думать о будущем, я жил полностью настоящим, наслаждаясь физикой, насколько мог.

В начале аспирантуры Муханов уже опубликовал две астрофизические работы по образованию галактик, которые были непосредственно связаны с наблюдениями. Но тут Геннадий Чибисов, научный сотрудник теоротдела ФИАН, который был старше Муханова на 10 лет, предложил Вячеславу совместно проанализировать, нельзя ли из квантовых возмущений образовать галактики, чтобы объяснить происхождение структуры Вселенной. Когда Муханов спросил его, почему же этого никто не делал раньше, Чибисов пожал плечами: видимо, никто не озаботился.

Действительно, задача требовала нетривиальных вычислений и знания теории квантовых полей. Однако в то время большинство физиков-теоретиков предпочитали либо делать формальные вещи, либо работать в физике частиц, потому что космология — наука о Вселенной в целом и ее происхождении — при полном отсутствии эксперимента и убедительных наблюдений не воспринималась многими физиками серьезно. Как ее только ни называли — «наука о ненаблюдаемом», «ненаучная фантастика»… Однако эта всеобщая ирония не сбивала с толку нескольких упрямцев, в число которых входили Чибисов и Муханов.

В течение целого года я проводил расчеты, которые выглядели ужасно. Много раз я думал о том, чтобы прекратить счет. Возможно, если бы я знал о знаменитой речи Уинстона Черчилля 1941 года «Никогда не сдавайтесь!», мне было бы не так тяжело… Не знаю почему, но я все равно не бросил работу и весной 1980 года с удивлением заметил, что длинные формулы внезапно стали короткими и теория квантовых космологических возмущений была по существу закончена. Следующие два месяца я пытался применить формальный метод и найти определенную модель, где эти вычисления могли бы быть полезны. Выяснялось, что ничего не работает, и казалось, что год был потрачен впустую. Но через два месяца мы начали обсуждать с Чибисовым единственный оставшийся вариант: что произойдет, если мы предположим, что в очень отдаленном прошлом (сразу после Большого взрыва) гравитация действовала как отталкивающая сила (антигравитация). И это сработало! Таким образом, в середине 1980 года мы однозначно знали, что квантовые флуктуации могут в принципе быть полезными только в том случае, если Вселенная прошла стадию ускоренного расширения.

Этот результат был представлен в препринте ФИАН имени П. Н. Лебедева на английском языке в 1980 году. Подходящая модель, где можно было применить эту теорию, уже существовала: в 1979 году Алексей Старобинский, который пытался решить проблему сингулярности (когда все физические величины стали немыслимыми и выходили из-под контроля), нашел модель, в которой поляризованный физический вакуум имитировал требуемое состояние антигравитации. В середине 1980 года Чибисов и Муханов выполнили расчеты в этой модели. А в конце 1980 года смогли получить конечный результат:

Лешина модель оказалась именно той моделью, которая была нам нужна, и позволяла посчитать детальную картину неоднородностей (флуктуаций), без которых сегодняшнего мира не было бы. Идея состояла в том, что первоначальные неоднородности, какими бы они ни были, на этой стадии полностью сглаживались. Чего эта стадия не могла устранить, так это квантовых флуктуаций, существование которых неизбежно благодаря самому фундаментальному принципу квантовой физики — принципу неопределенности Гейзенберга. Мы показали, что на стадии ускоренного расширения Вселенной фундаментальные неизбежные квантовые неоднородности усиливаются ровно настолько, насколько это нужно для того, чтобы впоследствии из них получились галактики и другие структуры во Вселенной. Без них наша Вселенная напоминала бы пустыню.

О том же Муханов вспоминал, беседуя с Борисом Штерном:

В декабре 1980 года я решил посмотреть, что происходит с квантовыми флуктуациями в модели, которую предложил Старобинский, с тем, чтобы решить проблему начальной сингулярности. В этой модели предполагалось, что вселенная бесконечно долго находилась в деситтеровском состоянии, а уже потом образовалась наша Вселенная. В результате наших расчетов оказалось, что квантовые флуктуации разрушают деситтеровскую вселенную за довольно короткое время, и таким образом проблему сингулярности оказалось решить нельзя. Так что если иметь в виду первоначальную цель этой модели, то мы ее закрыли. С другой стороны, мы нашли, что если предположить, что по каким-либо причинам Вселенная все же прошла в течение короткого времени через такую стадию, то проблема образования галактик решена. Квантовые флуктуации действительно усиливаются и ведут в дальнейшем к галактикам и в конечном итоге к жизни. На этот раз я не рискнул послать статью за границу, и она была опубликована в «Письмах в ЖЭТФ» в мае 1981 года. В этой статье нам удалось полностью предсказать спектр возмущений, который удалось померить только спустя 30 лет в экспериментах WMAP и Planck. Наблюдения блестяще подтвердили наши с Чибисовым предсказания 30-летней давности.