Борис Штерн - Прорыв за край мира

18.3. Эраст Глинер, Astronet.ru

Б. Ш.:Это уже довольно мощный проблеск. Похоже, что он не был достаточно внятно зафиксирован в научной литературе. И как вы восприняли этот доклад?

В. Л.:И доклад, и вышедшая позже статья были восприняты довольно спокойно. Никаких скандалов или бурных восторгов, задали несколько вопросов, поздравили с грандиозными выводами и пожелали успехов. Я думаю, всё дело в том, что вакуум с ненулевой плотностью воспринимался тогда как экзотика. Да и сейчас это выглядит экзотично.

Ты всё спрашиваешь про догадки по поводу инфляции. Но есть еще одна важная вещь, завершающая картину: квантовые флуктуации. В принципе, квантовые флуктуации в ранней Вселенной могут давать реальные гравитационные волны и неоднородности плотности. Сначала думали, что это может реализовываться лишь в анизотропной Вселенной. Однако Леонид Грищук показал, что гравитационные волны рождаются из квантовых флуктуаций и в обычной космологии Фридмана, где никакой анизотропии нет. Зельдович поначалу отрицал такую возможность, но, почитав наброски Грищука, согласился и предложил писать совместную статью. Но статья была уже написана, и Грищук опубликовал ее сам.

Я в те времена сделал работу в том же направлении, но не для гравитационных волн, а для скалярных возмущений, благодаря которым во Вселенной в конце концов сформировалась структура (включая галактики и их скопления) и то, что наблюдается как флуктуации реликтового излучения. Основной результат очень прост: если есть любая нестационарность, любое изменение метрики пространства со временем, то квантовые гравитационные флуктуации усиливаются и выливаются в реальные флуктуации метрики и, в конечном счете, плотности энергии. Я сделал это для общего случая нестационарной фридмановской вселенной. Сейчас это совершенно очевидно, но тогда было нетривиальным. Все понимали важность открытого тогда квантовогравитационного эффекта рождения затравочных неоднородностей для образования галактик — ведь он был реально проверяем (каталоги распределений галактик уже начинали создаваться).

Б. Ш.:Еще ведь работа Алексея Старобинского была чуть раньше, чем знаменитая статья Алана Гута. Короче, как обычно, до первооткрывателя почти всё уже было сделано.

В. Л.:Важно то, что Гут ясно и недвусмысленно назвал все вещи своими именами. Вот дом, вот стена, вот крыша… Именно благодаря ему в космологии образовалась новая парадигма.

Б. Ш.:Давай назад, к работе Старобинского.

В. Л.:Да, интересно проследить, как возникал ручеек инфляционных моделей в период от работы Дымниковой и Глинера до знакомой всем статьи Гута (а дальше уже потекла река). Я хорошо помню, как в конце 1970-х в нашу группу приехал Виктор Гурович из города Фрунзе (ныне Бишкек, Киргизия) со своими новыми моделями, где было и экспоненциальное расширение, и отскоки от сингулярности, но опирались эти сценарии не на «вакуум Глинера», а на неэйнштейновскую гравитацию с добавлением к гравитационному действию квадратичных по тензору Риччи членов (напомним, что гравитационное действие Гильберта — Эйнштейна пропорционально скаляру Риччи R ). Тогда многие приезжали к Зельдовичу как к «коронованному авторитету» в области космологии — в его силах было либо зарубить статью, либо дать добро на публикацию. Статья Гуровича была опубликована в ЖЭТФ и получила дальнейшее развитие в совместных работах со Старобинским, но члены типа R 2там закладывались руками и не имели физического обоснования. Однако идея попала на благодатную почву — Алексею удалось показать, что квадратичные поправки к действию возникают в однопетлевом приближении к квантовой гравитации. Каждое материальное поле входит со своим коэффициентом, но геометрическая структура поправок универсальна — это билинейные формы, составленные из тензоров кривизны Риччи и Римана. Тогда и появилась так называемая модель Старобинского, основанная на гипотезе о добавлении к действию Гильберта дополнительного члена, пропорционального квадрату скаляра Риччи R 2(коэффициент, конечно, пришлось задавать феноменологически — количество и состав полей никто не знал). Эта космологическая модель модифицированной гравитации была физически мотивирована, она давала инфляционную ветвь раздувания при больших энергиях и подавляла тензорную моду возмущений в соответствии с наблюдательными требованиями.

18.4. Леонид Грищук (1941-2012), ГАИШ МГУ (1967-1994), Кардиффский университет (Великобритания, с 1995 года), Astronet.ru

Б. Ш.:Можно сказать, что это была первая достаточно проработанная модель инфляции?

В. Л.:Бесспорно, это была одна из первых моделей (не забывайте про вакуум Глинера!), но насколько она реальна покажет время. Во-первых, непонятно, почему только R 2, ведь есть еще и другие поправки. Очевидно, что R 2— это простейший (минимальный) вариант теории, просчитываемый до конца. Включение же и учет дополнительных членов приводит к новым параметрам, которые никто не в состоянии оценить и настроить.

В дальнейшем появилось множество других моделей инфляции, они посыпались как из рога изобилия. Я вспоминаю семинар Роки Колба в ЦЕРНе в начале 1990-х годов: он перечислил около 30 «работающих» моделей инфляции, совместимых с космологическими наблюдениями. Этот рынок пока не убывает, и подвижек пока не видно: прямых физических экспериментов в области очень высоких энергий нет и не будет. Вся надежда здесь на косвенные эксперименты и новые идеи. Кстати, на примере инфляции интересно проследить, как изменилось физическое наполнение самого слова «гравитация» на протяжении XX века. Сам Эйнштейн не назвал ОТО теорией гравитации, хотя в статьях и устной речи это слово использовалось в основном как синоним «притяжения» или «тяготения». В своих книгах термин «гравитация» использовал Владимир Фок, а одна из первых книг Зельдовича и Новикова так и называлась «Теория тяготения и эволюция звезд». После открытия феномена инфляции выяснилось, что гравитация проявляется не только как притяжение, но и как отталкивание — всё дело в свойствах материи и релятивистском давлении, которое тоже гравитирует и может изменить знак гравитационной силы (как, например, в однородном случае, когда ε+Зр < 0 ). В конце концов стал очевидным тот факт, что притяжение и отталкивание — это два равноценных крыла релятивистской гравитации, описываемой ОТО или другими теориями.