Конец всего. 5 сценариев гибели Вселенной с точки зрения астрофизики

Если мы признаем, что наш вакуум действительно является метастабильным, этот вывод может оказаться несовместимым с теорией космической инфляции. По нашим оценкам, квантовых флуктуаций на стадии инфляции и высокой температуры после нее должно было оказаться достаточно, чтобы спровоцировать распад вакуума в первые моменты существования космоса, что свело бы на нет наши шансы на существование. Очевидно, такого не произошло. Это говорит о том, что либо мы не понимаем устройство ранней Вселенной, либо распад вакуума в прошлом был невозможен.

Как бы вы ни относились к теориям о ранней Вселенной, серьезное рассмотрение возможности распада вакуума зависит от того, насколько вы доверяете Стандартной модели физики элементарных частиц, которая, как мы знаем, не является исчерпывающей. Темная материя, темная энергия и несовместимость квантовой механики и общей теории относительности указывают на то, что во Вселенной есть еще что-то, чего мы не знаем. То, что придет на смену Стандартной модели, вполне может избавить нас от необходимости переживать по поводу квантового пузыря смерти.

А может быть и так, что дальнейшие разработки в области фундаментальной физики расскажут нам о совершенно новых вариантах гибели Вселенной. Возможность существования дополнительных пространственных измерений, которые не дают покоя физикам, надеющимся создать миниатюрные черные дыры с помощью ускорителей частиц, обогащает Вселенную новыми неизведанными областями. Подобно исследователю, достигшему края карты, мы протягиваем руку, не зная, что нам предстоит найти. Дополнительные пространственные измерения могут помочь нам разрешить некоторые проблемы в теориях гравитации, однако на полях постоянно расширяющейся космической карты мы наверняка обнаружим предупреждение: «здесь водятся монстры».

Глава 7. Большой отскок

ГАМЛЕТ: О боже! Заключите меня в скорлупу ореха, и я буду мнить себя повелителем бесконечности, только избавьте меня от дурных снов.

Уильям Шекспир, «Гамлет» (пер. Б. Пастернака)

14 сентября 2015 года, в 9 часов 50 минут и 45 секунд утра по Гринвичу вы на миг стали чуточку выше.

Гребень гравитационной волны, которая вас омыла, путешествовал по космосу, искривляя само пространство, на протяжении 1,3 миллиарда лет, – с момента слияния двух черных дыр, масса каждой из которых в 30 раз превышала массу Солнца. Хотя вы, скорее всего, ничего не заметили. В конце концов, ваш рост увеличился менее чем на миллионную ширины протона, однако от внимания физиков из лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) это не укрылось. Первое обнаружение гравитационных волн стало кульминацией многолетних поисков, потребовавших разработки новых технологий и создания самого чувствительного оборудования в истории экспериментальной физики. Выявление этой ряби на ткани пространства-времени послужило окончательным подтверждением общей теории относительности Эйнштейна.

Еще более важно, что это открытие ознаменовало начало новой эры астрономических наблюдений. Оно позволило взглянуть на Вселенную совершенно по-другому. Теперь вместо сбора света или высокоэнергетических частиц, испущенных удаленными объектами, мы могли почувствовать вибрацию самого пространства и впервые получить представление об отдаленных космических катастрофах, способных сотрясти самые основы реальности.

С момента этого первого открытия гравитационно-волновая астрономия продолжала поставлять нам сведения о катастрофических слияниях черных дыр и нейтронных звезд, а также позволяла нам с беспрецедентной точностью изучать работу гравитации. Однако гравитационные волны способны подсказать ответы и на более фундаментальные вопросы. Они могут не только дать нам новое представление о форме и происхождении нашей Вселенной, но и намекнуть на то, что может находиться за ее пределами, – на то, что может в итоге ее уничтожить.

Невыносимая слабость гравитации

Мы давно знаем, что с гравитацией что-то не так. Она работает слишком хорошо.

До сих пор общая теория относительности Эйнштейна с блеском выдерживала все испытания. На протяжении десятилетий физики пытались отыскать какое-нибудь отклонение, из-за которого простые[70] уравнения теории Эйнштейна могут перестать работать. В каких-нибудь экстремальных условиях, например на краю черной дыры или в центре нейтронной звезды, эти уравнения должны дать сбой. До сих пор мы ничего не находили, но мы уверены, что ищем не напрасно.