Ты – Космос. Как открыть в себе вселенную и почему это важно - Минас Кафатос

Может ли быть так, чтобы одни и те же константы существовали вне времени и простирались за пределы нашей Вселенной? Современная физика не может дать однозначного ответа. Но если константы находятся вне времени, можно представить некую непрерывность между нашей реальностью и невидимыми измерениями. Даже если не считать этого, можно понять очарование бесконечных констант. Они придают реальности чувство стабильности в разгар хаоса. Вечные константы также поддерживают математику как язык, способный пережить крах слов. Если «до» – это слово, которое может стать бессмысленным, то число «пи» (π) и формула E = mc² пребывают неизменными. Но это тоже может стать иллюзией, если пересечь порог эпохи Планка. Прежде всего, постоянство констант вызывает вопрос о том, откуда они появились, и снова оставляет нас без истоков, которые мы пытаемся найти.

Когда мы подбираемся как можно ближе к самому началу, возникает соблазн идентифицировать предварительно созданное состояние как квантовый вакуум. В классической физике вакуум действительно пуст. По иронии судьбы, такое чистое небытие согласуется с историями Творения в священных книгах («И земля была безвидна и пуста, и тьма над бездною». – Бытие 1:2). Но квантовая теория и ее производные утверждают, что вакуум на самом деле не пуст. Он заполнен квантовыми «веществами». На самом деле квантовый вакуум полон настолько, насколько это возможно, он содержит огромное количество энергии, которой мы не видим в наблюдаемой Вселенной. Поэтому, выйди Вселенная из квантового вакуума, проблем не будет, по крайней мере, с точки зрения наличия достаточных потенциальных энергий. Несомненно также, что проследить Вселенную до самой ранней фазы не удастся без физики (квантового) вакуума. Тем не менее эпоха Планка устанавливает железный занавес, которым блокируется наш взгляд на самое начало. Единственная мудрая уловка – вообще обойтись без начала, которое стало популярным понятием, как ни странно это звучит.

Нужен ли большой взрыв?

Теоретически, кроме Большого взрыва, возможны и другие варианты. Это звучит странно, если Большой взрыв реален. Но помните: взрыв, который создал Вселенную, не был похож на взрыв динамита. Не было ни материи, ни энергии, которой наполнено творение.

Визуальные эффекты, которые вы видите в научных программах по телевизору, те, которые напоминают взрывающуюся звезду, встроенную в черноту пространства, совершенно неприменимы здесь, поскольку в самом начале не было пространства. Родись Вселенная как-то иначе, было бы проще.

Модель, названная стационарной моделью Вселенной, была предложена в 1948 году Германом Бонди, Томасом Голдом и Фредом Хойлом именно для того, чтобы избежать вопроса о происхождении Вселенной и о том, что было до начала. В стационарной модели Вселенная так же расширяется навсегда, как в случае Большого взрыва, но с дополнительным условием: она всегда выглядит одинаково (подчиняется совершенному космологическому принципу, означающему, что Вселенная одинакова везде и всегда). Другими словами, независимо от того, откуда вы смотрите, независимо от того, как далеко назад вы смотрите, Вселенная будет одинакова. Таким образом, материя постоянно создается в пространстве-времени, даже когда оно расширяется.

В модели Большого взрыва создание произошло однажды – ничто должно было превратиться во все. Итак, какая модель истинна? Наблюдения за отдаленными источниками света из раннего состояния Вселенной поддерживают эволюционную модель, которая дискредитирует стационарную. Обновленная версия последней от 1993 года, предложенная Фредом Хойлом, Джеффри Бербриджем и Джаянтом Нарликаром, обозначившими свое творение как квазистационарное состояние, признает, что во Вселенной то и дело случаются «мини-взрывы». Другая альтернатива, известная как «хаотическая инфляция», весьма похожа на стационарную модель, но в гораздо более крупных масштабах. Термин «хаотическая инфляция» позднее был заменен «вечной инфляцией», термином, который сам по себе дает намек на его базовое понимание. «Вечная инфляция» означает, что определенные «горячие точки» в квантовом поле накапливают достаточно энергии, чтобы «всплыть» к творению, и этот первоначальный взрыв дает импульс, достаточный, чтобы вся Вселенная могла родиться мгновенно.

Существуют разные причины, по которым теория вечной инфляции стала очень популярной, но главная из них та, что «одноразовый генезис» можно представить как постоянное поведение квантового вакуума. В сущности, если вакуум может пузыриться в случае с очень крошечными предметами (субатомными частицами), почему бы не дать ему способность пузыриться с очень большими вещами (вселенными)? Инфляционные теории принимают «Большой взрыв», в то же время «оседлав» проблему истоков (и окончаний). Вечность по определению не имеет ни начала, ни конца. Согласно принципу вечной инфляции, пространство-время всегда, подобно космической жемчужной ванне, бурлило в разных местах с огромными инфляционными событиями. Эти события происходят со скоростью света и продолжаются вечно.

«Вечной инфляцией» увлечены некоторые блестящие физики, и маловероятно, что кто-то столь скрипучий и устаревший, сколь философы, может все испортить. Но философия занимается такими понятиями, как «существование» и «вечность», а они очень сложны.

Скользя в мультиверс

Понятие вечной инфляции связано с другим понятием, которое теперь вошло в моду, – «Мультиверс». В этой схеме наша Вселенная – не единственная, а лишь одна из многих, многих вселенных – пузырьков в жемчужной ванне, число которых может быть почти бесконечным (об этом мы поговорим позже). Поскольку теория Большого взрыва принята очень широко, возможность вечной инфляции имеет некоторую фору по сравнению со стационарной моделью. Как только дверь откроется, возникнет столько пригодных для жизни вселенных, сколько вы захотите. В так называемом космическом казино природа играет со вселенными, и есть шанс, что она попадет в итоге в нашу. В конце концов, кости здесь можно кидать бесконечно. Космическое казино даже допускает бесконечные изменения в правилах (то есть законах природы), регулирующих работу космоса. Гравитацию, скорость света, квант сами по себе можно встряхнуть как вам угодно, так что теория годится.

Но представьте, что вы едете в машине с другом и он ваш штурман. Вы находитесь в незнакомой стране, поэтому спрашиваете друга, как поворачивать на следующем перекрестке. Он отвечает: «На следующем перекрестке можно повернуть бесконечным множеством способов, но не беспокойтесь, они приводят к бесконечно другим перекресткам, где мы можем также повернуть бесконечное число раз. В конце концов, мы доберемся до Канзас-Сити». Физика говорит об этом так, когда имеет дело с Мультиверсом, вечной инфляцией и космическим казино. Самая абсурдная часть, кроме того факта, что нет данных или экспериментов, чтобы подтвердить соответствие любой из теорий реальности, заключается в том, что, когда перед нашими носами машут картой с бесконечным множеством вариантов, утверждается, что это лучшая карта, которую когда-либо рисовали.

Стандартный взгляд космологов состоит в том, что некоторые комбинации различных моделей, возможно включая квазистационарное состояние, все еще могут быть жизнеспособными. Но независимо от того, сколько вселенных «разрешено», теория все же ставит вопрос: что существовало до начала творческого процесса? «До» остается бесполезным словом, но все же утверждать, что все есть, было и всегда будет таким же, кажется интуитивным, как фокус со шляпой.

Есть и другие способы избежать вопроса о начале.

До того как установилась модель «Большого взрыва с космической инфляцией», многие космологи предпочли рассматривать циклы расширения и сжатия, ведущие от начала до конца и обратно. В восточных духовных традициях циклические вселенные были приняты как общая концепция, взятая из жизненных циклов созданных существ, умирающих и обновляющихся. Аналогии – это не то же самое, что научные доказательства, но мы должны помнить и о них. В человеческой Вселенной процессы, управляющие жизнью, какой мы ее знаем, должны быть связаны с механикой творения в космическом масштабе.

Вариант циклической Вселенной исключил бы Большой взрыв, явившийся из небытия, но в то же время принял бы во внимание существующую Вселенную, описываемую общей теорией относительности. В частности, Роджер Пенроуз предложил серию вселенных, простирающихся в бесконечное время.

Текущее состояние возникло из предыдущей Вселенной, переработав в ней все, что наиболее важно, текущие физические законы и физические константы в природе. Один Большой взрыв приводит к другому, цикл их бесконечен, и поэтому состояние до создания – только конец предыдущей Вселенной. Последовательность творения сохраняет определенный вид памяти от одного цикла к другому. В интригующей идее Пенроуза энтропия (то есть беспорядок), обнаруженная во Вселенной, играет фундаментальную роль. В физике есть закон (второй закон термодинамики), который утверждает, что беспорядок во Вселенной со временем возрастает. Слова звучат абстрактно, но именно этот закон управлял тем, как холодная сверхпрогрессивная вселенная замерзала, тем, как умирают звезды, тем, почему превращается в дым и пепел бревно в камине. Энтропия увеличивается – в масштабах как больших, так и малых.