Колин Стюарт - Вселенная на ладони [litres]

Когда ранее мы рассматривали этот вопрос, мы говорили, что, возможно, Вселенная произошла не из ничего, а из квантового пузырька в пространстве-времени. Однако нам было необходимо объяснить, почему этот пузырек снова не исчез. Согласно теории инфляции, пузырек мог выжить, если он подвергся периоду стремительного расширения, аналогичному инфляции.

Наше понимание Большого взрыва вытекает из рассмотрения той скорости, с которой космическое пространство расширяется в настоящее время, затем мы идем в обратном направлении, возвращаясь к точке, с которой началось расширение. Строго говоря, это расширение – в той его части, которое подчиняется закону Хаббла, – началось только после того, как инфляция завершилась. Таким образом, инфляция – это и есть то, что происходило до Большого взрыва. Многие теоретики утверждают, что нет никакой необходимости в сингулярности до инфляции, особенно, если действительно существует теория всего. Независимо от того, что было в этой области до того, как она подверглась инфляции и образовалась Вселенная, вполне возможно, оно существовало здесь вечно.

Период инфляции мог бы привести к разбросу любых магнитных монополей в разные стороны на значительно большие расстояния, чем предполагала первоначальная картина Большого взрыва. К настоящему времени они должны быть так далеко разбросаны во все стороны, что неудивительно, как мы никогда не сталкивались с ними.

Известно, что на мельчайшем уровне всегда существуют виртуальные частицы, внезапно появляющиеся и так же внезапно исчезающие. Такие квантовые флуктуации вызывают временные изменения в количестве энергии в любой точке пространства. В течение инфляции они могли быть увеличены до астрономического масштаба, приводя к областям новой Вселенной с большим или меньшим количеством энергии, чем в среднем.

Это объясняет, почему реликтовое микроволновое излучение характеризуется незначительными вариациями температур. При сравнении ожидаемых величин квантовых флуктуаций, подвергшихся инфляции, с величинами температурных вариаций в РМИ физики обнаруживают хорошее соответствие между ними. Как мы уже видели, эти вариации стали теми зернами, вокруг которых позже образовывались сверхскопления и сверхпустоты. Следовательно, инфляция также способна объяснить, почему структура современной Вселенной выглядит именно так.

Вначале инфляция побуждала Вселенную расширяться намного быстрее, чем это предполагалось в первоначальной версии теории Большого взрыва. Это означает, что обе области пространства могли изначально находиться на значительно более близком расстоянии друг от друга, и все равно оказаться так далеко, как сейчас. Если бы все точки в космическом пространстве были значительно ближе друг к другу до наступления инфляции, они могли бы достичь термального равновесия до того, как были разбросаны во все стороны.

Одно из решений проблемы плоской Вселенной состоит в том, что вначале космическое пространство было растянуто настолько, что видимая нам часть вселенной оказалась плоской. Даже в том случае, когда у более широкой Вселенной могут быть определенные искривления (во многом так же, как Земля могла бы казаться плоской, если смотреть на нее с небольшой части ее поверхности).

Проблема в том, что, как мы уже отмечали, одного только Большого взрыва было бы недостаточно, чтобы растянуть Вселенную так сильно. Однако все станет понятнее, если предположить, что был период инфляции, вызвавший большее расширение, чем мы прежде думали. Инфляция должна была сгладить любые искривления, существовавшие в видимой части Вселенной.

Остается только одна проблема – проблема точной настройки, и для ее решения была выдвинута гипотеза вечной инфляции.

Идея инфляции дает нам в руки привлекательное решение основных проблем, связанных с концепцией Большого взрыва. Вместе с тем, если вы намерены заявить, что период стремительного расширения Вселенной действительно существовал, вам необходимо дать объяснение того, почему она подверглась инфляции и как преобразовалась во Вселенную, описанную в концепции Большого взрыва.

Для поиска ответа теоретики концепции инфляции прибегли к идее существования инфляционного поля. В рамках физики поле – это пространство, в пределах которого действуют определенные силы. Например, Земля обладает гравитационным полем. Ее сила по всей поверхности Земли варьируется – она сильнее над горами и слабее ниже, в долинах. По мнению физиков, инфляционное поле также варьируется. Инфляция происходит в областях, где оно достаточно сильное, и прекращается там, где слабое. В момент прекращения инфляции энергия, запертая в инфляционном поле, конвертируется в вещество и радиацию: происходит Большой взрыв.

Однако сторонники этой концепции получили бы возможность обосновать переход энергии инфляционного поля во что-то, что в точности напоминало бы Большой взрыв, только при условии принятия идеи о том, что этот переход осуществляется не одномоментно, не сразу. Тогда каждый раз при частичном переходе энергии вы получаете очередной Большой взрыв, создающий новую изолированную область космического пространства, в то время как инфляция где-то в другой области пространства продолжается. Это вечная инфляция, и она влечет за собой фундаментальные последствия.

Следствием множественности Больших взрывов является множественность вселенных. Согласно инфляционной теории, должно существовать приближающееся к бесконечности – возможно, даже действительно бесконечное – число вселенных. В каждой из них, в зависимости от того, каким именно путем она трансформировалась из инфляционного поля в Большой взрыв, законы физики, массы частиц и величины сил, будут различными. Это эквивалентно ручкам, шкалам и кнопкам на управляющей панели каждой из вселенных, настройки которых незначительно различаются.

Если вы думаете, что ваша вселенная – единственная на свете, тогда, конечно, тот факт, что ее панель управления просто идеально настроена для вашего существования, вы скорее сочтете озадачивающим. У вас может даже возникнуть мысль о Создателе. Но если вы осознаете, что ваша вселенная – лишь одна из множества других, то в какой из них вы оказались бы?

Естественно, вы не могли появиться во вселенной, настройки которой не позволят вам существовать, в пределах которой не могут образоваться звезды и планеты. Вы можете быть только там, где всё настроено соответствующим образом. Идея вечной инфляции решает проблему точной настройки путем утверждения, что в космическом пространстве существует бесконечное инфляционное множество вселенных и в их пределах реализуется бесконечное множество самых разных вариантов настроек. Где-нибудь, в той или иной области космического пространства, так или иначе, настройки должны оказаться «правильными», и у вас нет возможности быть где-то не там.