Большое космическое путешествие

В примере с пузырьковой вселенной на месте горной долины у нас будет первичная инфляционная вселенная (на талии деситтеровского пространства) с высокой плотностью вакуумной энергии. Вселенная была бы не прочь вечно расширяться, будучи в таком высокоэнергетическом состоянии, но спустя достаточное время возникнет шанс, что она туннелирует через гору и покатится по склону к морю, высвобождая энергию своего вакуума в виде кинетической энергии, из которой будут рождаться обычные элементарные частицы. Такое туннелирование – это мгновенное формирование пузырька, плотность энергии вакуума в котором чуть ниже, чем за пределами пузырька. Отрицательное давление вне пузырька сильнее отрицательного давления внутри пузырька, и из-за разницы давлений стенки пузырька расширяются. Расширение происходит все быстрее и быстрее, пока, наконец, этот процесс не разгоняется до субсветовой скорости. Тем временем внутри пузырька плотность энергии вакуума постепенно снижается (катится с холма к морю). Пока пузырек катится со склона, инфляция в нем продолжается. Когда он скатится на берег моря и вся его вакуумная энергия растратится по пути на образование элементарных частиц, инфляция остановится и начнется фридмановский этап. Именно такой сценарий независимо друг от друга описали в своих статьях Андрей Линде, а также Андреас Альбрехт и Пол Стейнхардт вскоре после выхода моей работы. Вне пузыря состояние вакуума остается «высокогорным», и инфлюирующее море продолжает стремительно, с ускорением расширяться. Я затрагивал вопросы, связанные с геометрией и специальной теорией относительности в контексте образования пузырьковых вселенных (сегодня этот феномен называется «Мультивселенная»), а тем временем Линде, Альбрехт и Стейнхардт подробно расписали физику частиц, обеспечивающую возникновение пузырьковых вселенных. Я настаивал, что для появления привычной для нас Вселенной инфляция в пузырьковой вселенной должна была продолжаться некоторое время. В моделях Линде, Альбрехта и Стейнхардта этот процесс разворачивался естественным образом: пузырьку требовалось некоторое время, чтобы постепенно скатиться со склона на уровень моря. Позже, в 1982 году, Стивен Хокинг опубликовал статью, в которой поддержал идею пузырьковой вселенной и показал, что под действием инфляции квантовые флуктуации увеличатся настолько, что станут проявляться в космологических масштабах и приобретут ровно такую форму, которая требуется для зарождения во Вселенной галактик и их скоплений[41]. Впоследствии такую структуру удалось проследить как в РИ, так и в распределении галактик (о чем мы рассказывали в главе 15), и эти данные блестяще согласовались с прогнозом инфляционной теории.

Хотя и возможно, что в далеком будущем соседняя пузырьковая вселенная столкнется с нашей (это может произойти примерно через 10¹⁸⁰⁰⁰ лет, в таком случае в небе внезапно образуется жаркое пятно, которое погубит любую жизнь, которая, возможно, будет существовать в тот момент), большинство остальных вселенных в составе Мультивселенной навечно скрыты от нас за горизонтом событий. Они настолько далеко, что исходящий от них свет не в состоянии преодолеть постоянно расширяющуюся область между нами и этими вселенными. Сегодня уже ясно, что как только инфляция начнется, остановить ее сложно. Инфляция будет продолжаться вечно, порождая Мультивселенную с бесконечным количеством вселенных, таких как наша. В 1983 году Линде предложил теорию хаотической инфляции, которая также описывает Мультивселенную, состоящую из разреженных «карманных» вселенных в вечно расширяющемся инфлирующем море. Разработанная Линде модель хаотической инфляции предполагает, что квантовые флуктуации обеспечивают свободное движение по ландшафту. Есть шанс, что квантовая флуктуация забросит вас на вершины холмов и гор, где плотность энергии вакуума высока. Плотность энергии нарастает с «высотой», а время, необходимое для удвоения размера, укорачивается вдвое. В «высотных» областях стремительно нарождается больше пространства с высокой плотностью вакуума, и темп инфляции здесь также выше. Следовательно, «высотные» области воспроизводятся быстрее. Здесь возможна аналогия: представьте себе, что горцы многодетнее жителей равнин. В таком случае спустя несколько поколений почти все люди будут жить в горах. Вся Мультивселенная будет расширяться очень быстро. Отдельные регионы могут скатываться в долины, превращаться в такие карманные Вселенные, как наша. Большая часть пространства будет находиться в стремительно расширяющихся горных районах, но постоянно будут образовываться пятнышки (карманные вселенные), скатывающиеся на уровень моря. Итак, нам совсем не обязательно начинать путь в горной долине. В обычном ландшафте всегда должны формироваться вселенные с низкой плотностью, такие как наша, а вокруг будет вечно расширяться Мультивселенная.