Глава 2 Множество Больших взрывов

Некоторое время назад вы проводили эксперимент с котом. Котом Шредингера. Целью было найти метод, чтобы выразить странное микроскопическое квантовое поведение в макроскопической, наблюдаемой реальности. Ну хорошо, инфляция его тоже иллюстрирует. И никакой необходимости в коте тут нет.

Согласно хронологической шкале, как вы только что видели, эпоха инфляции происходила до Большого взрыва. Инфлатонное поле превратилось из того, что было чрезвычайно крошечной Вселенной, в нечто макроскопическое за невообразимо малое время.[60] Затем инфлатонное поле и его фундаментальные частицы (инфлатоны) распались в чистую энергию согласно уравнению E = mc². Выделилось огромное количество энергии, и Вселенная стала невероятно горячей. Именно так, как понимается теперь, начался (горячий) Большой взрыв (в рамках такого сценария), возбудив поля, которые позже стали тем, из чего возникли мы и все остальное, существующее сегодня.

В эпоху инфляции скорость расширения Вселенной была настолько необычайной, что все квантовые флуктуации (колебания), которые могли случиться (а значит, случились), застыли одна за другой. Еще более необычно, что эти «замороженные» флуктуации можно увидеть сегодня в том достаточно точном изображении, полученном учеными из реликтового излучения.

Инфляция предрекла невероятную гладкость заполняющего Вселенную реликтового излучения. Но это одна из причин, почему инфляция была создана в первую очередь. То есть на самом деле не предсказание.

Но она также говорит, что должны наличествовать квантовые флуктуации, запечатленные на этом фоне излучения в виде крошечных разнонаправленных перепадов температур. Такие перепады называют анизотропией.

Это был неизвестный факт, и тем не менее такие флуктуации обнаружились: американские астрофизики Джордж Фицджеральд Смут и Джон Мазер разделили в 2006 году Нобелевскую премию по физике за экспериментальное обнаружение необыкновенной однородности реликтового излучения и содержащейся в нем анизотропии.

Эта анизотропия составляет порядка тысячной доли градуса по Цельсию, но она важна. Даже полагают, что она позже вызвала образование звезд и галактик.

Без нее Вселенная была бы однородной. Звезды никогда не смогли бы сформироваться.

Благодаря этим флуктуациям появились крошечные различия между разными местами нашей юной Вселенной, а затем гравитация сделала эти различия еще более выраженными, усилив их, создав звезды и все другие структуры космоса.

Итак, инфляция снова смешивает микромир с мегамиром, раз проходит весь путь от квантовых флуктуаций на самой ранней стадии развития Вселенной до рождения в ней структур, которые мы видим сегодня. Она даже намекает на то, чем может быть таинственная темная энергия, так как эта антигравитационная сила могла исходить из остаточной энергии вакуума инфлатонного поля.

Инфляция потенциально объясняет многое необъяснимое в космическом пространстве. Поэтому ее нужно рассматривать очень серьезно. И раз уж мы коснулись этой темы и я упомянул о довольно озадачивающих последствиях такого сценария, то вот они.

Как понимается сегодня, инфлатонное поле не может в действительности оставаться спокойным. Оно не может быть «одноразовым» полем, появившимся только однажды, при рождении Вселенной. На самом деле, как предполагается, оно вызвало не один Большой взрыв, а много. Бесконечное количество.

Как и все квантовые поля, инфлатонное поле должно подвергаться квантовым флуктуациям, позволяющим ему перепрыгивать в локальном масштабе из одного вакуумного состояния в другое. Обычно для виденных вами до сих пор полей такой процесс приводит к появлению частиц, которые в состоянии перепрыгивать откуда-нибудь куда-то еще или появляться из ниоткуда. Здесь, однако, это означает, что поле может создать небольшую вселенную из себя самого. Или две. Или много. Повсюду. И когда я говорю «повсюду», то имею в виду именно это, хотя временные промежутки могут (или не могут) быть огромными. Этот процесс называется вечной инфляцией. Он никогда не прекращается. Вселенные-пузыри появляются внутри уже существующих вселенных, где квантовый вакуум инфлатонного поля перескочил в другое состояние, другой вакуум. Они похожи на две капли масла, упавшие на поверхность озера. Они растут. И растут. И растут… И внутри этих капель растут другие капли.

Вселенные-пузыри внутри вселенных-пузырей внутри вселенных-пузырей.

Пример мультивселенной, но мультивселенной другого типа, чем виденная вами.[61] По такому сценарию вы и я жили бы в одном из таких пузырей вселенной, и там вполне могут быть пузыри, готовые появиться внутри нашего пространства-времени на каком-то этапе в далеком будущем. Так же как наша Вселенная, возможно, выскочила из еще одного пузыря, того, который в настоящее время гораздо больше и, возможно, немного поврежден или сдувается. Следовательно, потенциальная гибель нашей видимой Вселенной от переохлаждения в будущем может быть формой, необходимой для роста новых вселенных-пузырей…

Отлично.

Мы еще раз взглянем на эти забавные, неожиданно появляющиеся вселенные, когда вы будете путешествовать по ландшафту теории струн в конце книги. Между тем, вечная инфляция может (и должна) казаться вам совершенно сумасшедшей (как и мне, но мне это нравится), и тем не менее по сравнению с теорией струн, с которой вы собираетесь познакомиться, ничто никогда не покажется вам более нормальным, точно-точно… Вы должны даже рассматривать только что встреченные вами вселенные-пузыри как прелюдию к тому, что станет целью вашего последнего путешествия. Но, перед тем как попасть туда, прежде чем вернуться к видимой Вселенной и увидеть, где могут скрываться эти знаменитые струны, что они из себя представляют и что они означают для нашей реальности, давайте попробуем посмотреть, сможем ли мы заглянуть за пределы эпохи инфляции, используя полученные знания.

Для тех, кто спросит: «Как же возникла Вселенная?» – сценарий вечной инфляции может показаться не совсем удовлетворительным, ибо у него действительно нет никакого начала. Это – всегда пузыри.

Но могут быть и другие возможности.

Я не могу перечислять их здесь все. Упомяну лишь об одной. Исторически самой первой.