Журнал Наука и жизнь, 2000 № 04

Прошло совсем немного лет, и спутниковые эксперименты показали правильность теории инфляции Вселенной. И вот уже логика рассуждений А. Линде никого не удивляет. В своем развитии она дала ключи к осмыслению того, почему космос так необъятно велик, помогла представить, как из хаотической материи возникли звезды и галактики: здесь тоже причиной стала случайная инфляция.

Спектральный анализ квазаров позволил графически представить облака воды в молодой Вселенной. Этот хаос размещен в кубе (белые линии) со сторонами, равными 30 миллионам световых лет.

В самом начале, когда Вселенная была телом, меньшим, чем атомное ядро, там господствовали, согласно А. Линде, те же законы, что существуют в мире элементарных частиц, в котором не бывает покоя. Волнуется энергия, как волны в море. При этом иногда возникают флуктуации — случайные отклонения от средних величин. Неожиданное расширение космоса, считает Андрей Дмитриевич, связано с тем, что флуктуации неимоверно выросли и стали зачатками галактик и звезд.

Такое расширение привело к образованию немыслимо большого космоса, который представляет собой отражение немыслимо маленького первоначального ядра. Самое большое и самое малое повторяют друг друга.

Анализ и осмысление измерений, проведенных спутником «Кобе», подтверждают модель, предложенную А. Линде: в космическом реликтовом излучении (мы его назвали «эхо Большого взрыва») обнаружены тончайшие завихрения. Эти неравномерности — отражение того разделения облаков первичной материи, которое возникло после начала расширения. Завихрения действительно похожи на волны, которые должны были быть в мини-вселенной — во взорвавшемся ядре, породившем нашу большую Вселенную.

Реликтовое излучение (в кружке). Пойманные радиоволны излучения. В овале (внизу) — температурные отклонения при рождении реликтовых лучей. Нормальное излучение — зеленый цвет, красно-оранжевый — флуктуации.

Первые образования в космосе получили структуру благодаря «темной материи», которая сама по себе остается пока еще довольно загадочным объектом для астрономии. А уж в какой связи эти невидимые массы, заполняющие, как теперь считают, все пространство космоса, находятся с образованием космических структур — и вовсе загадка.

Однако самые современные исследования подтверждают, что такая бестелесная «темная материя» действительно существует и именно она составляет большую часть Вселенной. Мнения астрономов расходятся: одни считают — на долю «темной материи» приходится 90 процентов, а другие — 95 или даже 99 процентов всей массы космоса.

Галактические спирали и скопления, звезды и планеты, которые сияют на ночном небе, можно сравнить с легкой декорацией, с украшением из крема на темном шоколадном торте. То есть на фоне «темной материи».

То, что «темная материя» определяет структуру формы космических объектов, астрофизики выяснили, проведя многочисленные измерения во Млечном Пути. Звезды, находящиеся на периферии этой галактики, так быстро вращаются вокруг ее центра, что давно должны были под действием центробежных сил разлететься, если бы галактика состояла лишь из той массы, которая светится. Но поскольку «темная материя» — это основной источник сил притяжения, то именно она позволяет сохранить Млечному Пути свою форму. «Темная материя» выступает в роли вещества, цементирующего галактики.

Звездные скопления, отдельные звезды со спутниками, белые карлики, кометы, черные дыры — их суммарная гравитация может быть лишь малой частью той огромной силы, которая скрепляет галактики. Они не могут создать столь могучего тяготения, какое господствует в галактиках. Некоторые астрофизики предполагают, что существует еще особая форма материи — «тяжелый свет». Разрешить загадку должен помочь новый ускоритель, который недавно введен в строй в Швейцарии в ЦЕРНе. Физики возлагают большие надежды на этот ускоритель, считают, что он откроет двери в мир не известных доселе элементарных частиц.

Новый телескоп, находящийся в штате Нью-Мексико. Он предназначен для астрономических измерений. Ученые, в частности, с его помощью смогут определить расстояние до миллиона галактик и построить пространственное их размещение в объеме, в сто раз большем, чем удавалось до сих пор.

Новейший ускоритель элементарных частиц в ЦЕРНе, близ Женевы. Физики надеются, что он откроет им двери в мир не известных доселе элементарных частиц.

И еще одну загадку задает нам природа: не известная до недавнего времени сила — антигравитация. В чем она проявляется? Астрофизики определяют возраст нашей Вселенной в 15 миллиардов лет. Скорость разлетания галактик во Вселенной так велика, что пока невозможно даже предположить, что они затормозятся и повернут вспять. Напротив, скорость, с которой разлетается наша Вселенная, все время возрастает. И словно где-то есть ускоритель, особо действующий на все удаленные от центра Вселенной объекты. Какая-то причина заставляет космос все быстрее расширяться.

Эту непонятную силу, действующую на невообразимо огромных расстояниях, назвали антигравитацией. О том, что это такое, пока есть только предположения. Одно из них принадлежит немецкому астрофизику Лейбундгуту. Он считает, что в межгалактическом пространстве есть внутренняя энергия, она заполняет вакуум и стремится к расширению занимаемого ею объема. Исследователь из Италии Марио Ливио, который сначала весьма скептически отнесся к такому толкованию, вынужден был в конце концов признать:

«Если верить числам, вакуумная сила должна существовать». Последние изыскания показывают, что почти три четверти совокупной энергии космоса принадлежат таинственной силе, связанной с вакуумом, то есть с «ничто».

Интересно, что А. Линде свою гипотезу о происхождении Вселенной тоже связал с этим самым «ничто». В его предположениях оно играет ведущую роль: весь космос возник из «ничто». Наполняющая вакуум энергия при содрогании, встряске, по его мнению, вызвала тот Большой взрыв, от которого пошел мир галактик, звезд и газовых облаков, словом, вся наша Вселенная. Затраты энергии на такую «встряску», судя по расчетам, были не столь уж грандиозны. И поэтому можно полагать, что дело не ограничилось рождением одной Вселенной. Их могло образоваться множество!

Как рассказывает сам А. Линде, вынашивание мысли о множественности вселенных было долгим и мучительным. Ученый впадал в депрессию, перед ним глухой стеной вставали, казалось, неразрешимые противоречия. Потом, порой неожиданно для самого себя, он начинал ясно понимать механизм «хаотической инфляции», которая могла объяснить, как произошел Большой взрыв. Исходным моментом рассуждений А. Линде стала молния из «ничего» — так называемые флуктуации. (Впервые они были обнаружены в ЦЕРНе.) Поскольку вакуум заряжен энергией, в некоторые моменты возникают ее сгустки. Их существование длится ничтожную долю секунды (дробь, в которой единица делится на 10 15).