Коллектив авторов - Современная космология: философские горизонты

Г. Венециано проводит различие между струнной космологией и космологией на основе ОТО. «Общая теория относительности подразумевает конечность бытия — расширяющаяся Вселенная должна была возникнуть в результате Большого взрыва» [254] Там же. . Но ОТО — классическая теория, и она предсказывает возникновение Вселенной из физически бессмысленного с точки зрения этой теории сингулярного состояния. Все дело в том, что «в самом начале Большого взрыва теория относительности не действовала, поскольку все происходившие в тот момент процессы носили квантовый характер» [255] Там же. . В любом квантовом обобщении космологии сингулярность устраняется и все начинается с планковского состояния Вселенной. Вселенная, возможно, существовала и до планковской эпохи. «Симметрия теории струн предполагает, что у времени нет ни начала, ни конца. Вселенная могла возникнуть почти пустой и сформироваться к моменту Большого взрыва или пройти несколько циклов гибели и возрождения» [256] Там же. . В космологии «начала» космологи предложили следующие две альтернативы, связанные с объяснением однородности Вселенной: на начальной стадии развития Вселенная была либо намного меньше, либо намного старше, чем считалось раньше. Первая альтернатива связана с популярной в настоящее время моделью инфляционного расширения, которая объясняет ряд космологических проблем, однако в ней остаются пока без объяснения, по крайней мере, две концептуально важные вещи: что представлял собой инфлатон и откуда у него взялось столько потенциальной энергии? Согласно второй альтернативе не было никакого начала. «Если время началось не в момент Большого взрыва, а Вселенная возникла задолго до начала нынешнего космического расширения, то у материи было достаточно времени, чтобы плавно самоорганизоваться» [257] Венециано Г. Миф о начале времен // В мире науки. 2004. (www. sciam. ru/article/2296). .

Экпиротический сценарий. Другая популярная модель, подразумевающая существование Вселенной до Большого взрыва, — экпиротический сценарий (от греч. ekpyrotic — «пришедший из огня»), разработанный Д. Каури, П. Стейнхардтом, Б. Оврутом, Н. Зейбергом и Н. Тьюроком. Он основан на предположении, что наша Вселенная — одна из многих D-мембран, дрейфующих в многомерном пространстве. Мембраны притягиваются друг к другу, а когда они сталкиваются, в них может произойти то, что мы называем Большим взрывом.

Если наша Вселенная — многомерная мембрана, плавающая в еще более многомерном пространстве, то Большой взрыв, возможно, был результатом ее соударения с параллельной мембраной. Вот как этот процесс комментирует Г. Венециано: «Притягиваясь друг к другу, две почти пустые мембраны сжимаются в направлении, перпендикулярном направлению движения. Мембраны соударяются, и их кинетическая энергия преобразуется в материю и излучение. Это соударение и есть Большой взрыв. После удара мембраны расходятся и начинают расширяться с убывающей скоростью. Материя собирается в скопления галактик. В циклической модели силы притяжения замедляют движение расходящихся мембран. Материя разреживается. Мембраны останавливаются и снова начинают сближаться, расширяясь при этом с возрастающей скоростью» [258] Там же. .

«Не исключено, что коллизии происходят циклически. Две мембраны могут сталкиваться, отскакивать друг от друга, расходиться, притягиваться одна к другой, снова соударяться и так далее. Расходясь после удара, они немного растягиваются, а при очередном сближении снова сжимаются. Когда направление движения мембраны сменяется на противоположное, она расширяется с ускорением, поэтому наблюдаемое ускоряющееся расширение Вселенной может указывать на предстоящее столкновение» [259] Там же. .

«У предвзрывного и экпиротического сценариев есть общие особенности. Оба они начинаются с большой, холодной, почти пустой Вселенной, и обоим свойственна трудная (и пока нерешенная) проблема перехода от состояния перед Большим взрывом к стадии после него. Математически главное различие между двумя моделями заключается в поведении дилатона. В предвзрывном сценарии это поле и, соответственно, все силы природы изначально очень слабы и постепенно усиливаются, достигая максимума в момент Большого взрыва. Для экпиротической модели справедливо обратное: столкновение происходит тогда, когда значения сил минимальны.

Разработчики экпиротической схемы вначале надеялись, что слабость сил облегчит процедуру анализа столкновения, однако им приходится иметь дело с высокой кривизной пространства-времени, поэтому пока нельзя однозначно решить, удастся ли избежать сингулярности. Кроме того, этот сценарий должен протекать при весьма специфичных обстоятельствах. Например, перед самым столкновением мембраны должны быть почти идеально параллельны друг другу, иначе вызванный им Большой взрыв будет недостаточно однородным. В циклической версии эта проблема стоит не так остро: последовательные соударения позволили бы мембранам выровняться» [260] Там же. .

Этот сценарий также ставит ряд концептуальных проблем. Прежде всего, сама модель столкновения вселенных. Даже если она верна, то это, на наш взгляд, — очень примитивное устройство реальности. По существу, этот сценарий остается в рамках корпускулярной парадигмы: «частицы» (частицеподобные объекты) движутся в пространстве и сталкиваются. Такой подход лишний раз доказывает, что в космологии не появилось новых фундаментальных представлений, новой парадигмы. Столкновение вселенных на бранах по существу сводится к онтологии (парадигме) столкновений макрообъектов или микрочастиц. Будем называть это корпускулярной парадигмой. Вселенная концептуально рассматривается здесь как отдельная частица, которая движется в пространстве и времени, потом «налетает», сталкивается с другой корпускулой-вселенной, происходит (гигантский) взрыв-отскок, и далее инфляционно-фридмановский сценарий эволюции каждой из столкнувшихся вселенных.

Но в этом сценарии каждая из вселенных на 3-бране должна сохраняться, поскольку в противном случае должна последовать вся дальнейшая идеология столкновения обычных объектов или микрообъектов: они либо должны развалиться на составляющие, либо должно будет произойти перемешивание разлетающихся осколков обеих вселенных и сформироваться смесь вселенных (термодинамически более предпочтительный вариант подобного рассмотрения должен вести к рассеиванию остатков сталкивающихся вселенных), либо должны родиться струи частиц-вселенных по аналогии с физикой высоких энергий, поскольку сталкивающиеся браны могут иметь планковский масштаб. Этот вариант предполагает также, что вселенные на бранах могут сталкиваться на любом этапе своей космологической эволюции: от квантового масштаба и даже планковского до мегаскопического.