Борис Штерн - Прорыв за край мира

Б. Ш.:Ну и в заключение. Пример с твоей моделью и сценарием Гута показывает, насколько в науке важна пропаганда…

А. С.:Конечно, в науке пропаганда необходима, но кто-то должен делать правильные работы, чтобы у пропагандистов был адекватный предмет для пропаганды.

Это интервью было взято позже всех остальных, уже после объявления о детектировании реликтовых гравитационных волн в эксперименте BICEP2.

Борис Штерн:Когда ты понял, что инфляция — это именно то, что надо для светлого будущего?

Вячеслав Муханов:В 1980 году, еще до соответствующей работы Ста-робинского и тем более до работы Гуса. В 1979 году Гена Чибисов предложил заняться квантовыми флуктуациями в ранней Вселенной: нельзя ли получить из них галактики? Когда-то, еще в 1960-х, подобной задачей занимался Сахаров, но у него ничего не получилось — возмущения в галактических масштабах оказались слишком маленькими. А больше никто этого не пробовал.

Уйма времени у меня ушла на технические вещи — как проквантовать скалярные возмущения.

Б. Ш.:Вроде Володя Лукаш делал то же самое?

В. М.:Да, мы с ним в какой-то момент пересеклись по этому поводу. Я тогда был аспирантом, а он уже ученым с репутацией. При этом формальная часть теории квантовых скалярных возмущений оказалась почти той же самой. Даже встал вопрос о том, чтобы опубликовать совместную работу на эту тему — это было предложение Зельдовича. Но было неясно, как в этой теории получить возмущения, достаточные для образования галактик и вообще всей структуры во Вселенной. В результате Лукаш быстро опубликовал формальную теорию, а мы с Чибисовым попытались найти какую-либо модель ранней Вселенной, где эта теория могла бы объяснить, как образовались галактики. Долгое время не получалось ничего. Я испробовал разные модели с нормальным веществом, и во всех этих моделях возмущения были слишком маленькими. Наконец, возникла идея: а что, если попробовать решение де Ситтера — скалярное поле и немного радиации? И всё получилось! Оказалось, что квантовые флуктуации нужным образом усиливаются и растягиваются. Всё встало на свои места.

41.1. Вячеслав Муханов (фото из «Википедии»)

Б. Ш.:Получается, вы подобрались к инфляции совсем с другой стороны. Другие хотели от нее плоской однородной Вселенной, вы — затравочных неоднородностей для галактик.

В. М.:Так это не менее, а в каком то смысле даже более важно: мы вполне могли бы существовать и во вселенной с геометрией Лобачевского, а без галактик — никак. Этот результат про возмущения в мире де Ситтера был опубликован в середине 1980 года в виде препринта ФИАН (на английском). А журнальная публикация появилась только через два года в Monthly Notices (MNRAS). Рецензент (Бернард Карр) полностью переписал наш английский, потом надо было всё перепечатать, ну и почта в Англию и обратно шла месяцами.

Хоть в этой первой работе мы и полностью осознали, что без де-ситтеровской (инфляционной) стадии не можем никак обойтись, если хотим образовать галактики из квантовых возмущений, детальную структуру возмущений в нашей модели было всё же невозможно рассчитать, поскольку первоначальная модель была слишком упрошенной. 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 де-ситтеровском состоянии, а уже потом образовалась наша Вселенная. В результате наших расчетов оказалось, что квантовые флуктуации разрушают де-ситтеровскую 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 всё же предположить, что по каким-либо причинам вселенная всё же прошла в течении 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 «Планк». Наблюдения блестяще подтвердили наши с Чибисовым предсказания тридцатилетней давности.

Б. Ш.:Этот спектр — специфическая характеристика модели Старобинского? Что если взять другую модель инфляции?

В. М.:Как оказалось, конкретная модель здесь играет очень незначительную роль. Впоследствии мне удалось показать, что независимо от модели инфляции возмущения, образовавшиеся после инфляции, всегда слегка растут с ростом масштаба. И в какой-то момент я четко осознал, что если подтвердить этот рост возмущений с масштабом экспериментально, то это будет однозначным доказательством того, что мы все произошли из квантовых флуктуаций. Кроме того, наша теория также предсказывала, что возмущения должны быть адиабатическими и гауссовыми. В начале 1980-х было невозможно даже представить, что наш спектр когда-либо удастся измерить с необходимой точностью. Более того, адиабатические, гауссовы возмущения противоречили астрономическим наблюдениям. Тем не менее, это не помешало мне защитить кандидатскую диссертацию в 1982 году.

Б. Ш.:Ну вот, не прошло и тридцати пяти лет…

В. М.:Не прошло… И все предсказания нашей теории были блестяще подтверждены экспериментально.

Б. Ш.:Да, я выше уже это охарактеризовал как триумф науки.

В. М.:Что касается инфляции и квантового происхождения галактик, то это в высшей степени удивительно, что единственное предположение о том, что наша Вселенная прошла в прошлом через стадию темной энергии, которая усилила квантовые возмущения, ведет к пяти четким предсказаниям:

1. Вселенная с высокой точностью «плоская» (см. главу 32).

2. Возмущения плотности — чисто адиабатические (см. врезку).

3. Они же — гауссовы (см. P. S. к главам 31-35).

4. Начальный спектр возмущений слегка (логарифмически) растет с масштабом.

5. Существуют первичные гравитационные волны.

Первые четыре предсказания в настоящее время подтверждены экспериментально с огромной степенью точности. Что касается пятого предсказания — амплитуда гравитационных волн может оказаться ниже экспериментально достижимого уровня. В принципе, это не катастрофа, поскольку остальные — highly robust…