Много вселенных из ничего

И еще. Вселенная заполнена галактиками, звездами, скоплениями и в масштабах, сравнимых с размерами самих галактик, выглядит очень неоднородной. Но в гораздо больших масштабах, сравнимыхс размерами Вселенной, наш мир чрезвычайно однороден - в любом месте средняя плотность массы примерно одна и та же. Почему?

Американский астрофизик Алан Гут в 1980 году предложил необычную, но красивую идею, не только объяснявшую, почему Вселенная плоская и однородная, но решавшую и другие проблемы космологии.

Впрочем, как это часто случается в науке, у гипотезы, которую Гут излагал на самых разных конференциях, имелась предыстория. Годом раньше были опубликованы работы советских физиков Вячеслава Муханова и Алексея Старобинского, где они изложили идеи, которые затем «озвучил» Гут. Однако гипотеза советских ученых не нашла отклика у физиков.

А вот Гут сумел привлечь внимание к новой идее, и на нее «набросились» другие физики, среди которых были Андрей Линде и Александр Виленкин, сумевшие справиться с недостатками предыдущих версий.

Плоское пространство. открытое и закрытое.

Наша Вселенная, как сейчас утверждают многие космологи, возникла в тот момент Большого взрыва, когда плотность и температура материи достигали невероятно огромных значений: температура была около 1 0³² Кельвинов, а плотность - 10⁹³ г/см³! Быстро расширяясь, Вселенная остывала, а плотность вещества в ней уменьшалась.

Предположение космологов заключалось в том, что Большому взрыву предшествовала чрезвычайно короткая стадия расшире ния пространства, названная ими инфляционной по аналогии с обычной инфляцией в экономике. При инфляции цены растут, удваиваясь за относительно постоянный промежуток времени. В экономике этот промежуток времени исчисляется годами или даже (при низкой инфляции) десятилетиями, а при космической инфляции размер пространства еще, по сути, не родившейся Вселенной удваивался за «планковское время», то есть за каждые 10'⁴³ секунды! И потому уже через малую долю секунды после начала инфляционного процесса пространство расширилось чуть ли не до размеров нынешней Вселенной!

Изменение плотности вещества (обычного и темного) и темной энергии с возрастом Вселенной.

Разве это возможно? Ведь ничто материальное не может перемещаться со сверхсветовыми скоростями. Верно - но расширялось не вещество, которого тогда еще не было, а само пространство, пустое ничто. Точнее - так называемый ложный вакуум, в котором происходили квантовые флуктуации.

Как выяснили физики, пустое пространство, вакуум (в обычном нашем представлении - ничто!) может находиться в различных физических состояниях. Есть, например, обычный вакуум в состоянии с минимальной энергией, а есть вакуум ложный - его энергия минимальна лишь локально. Иными словами: этот минимум неустойчив, и ложный вакуум в конце концов переходит в состояние обычного вакуума.

Одна из квантовых флуктуаций в ложном вакууме и привела к тому, что силы гравитационного отталкивания значительно превысили силу притяжения, и пространство начало чрезвычайно быстро «раздуваться». В принципе, такое «раздувание» может продолжаться вечно («бесконечная инфляция», по Гуту), но ложный вакуум, к счастью для нас, нестабилен, и в какой-то момент в какой-то точке «раздувающегося» пространства он распался. Произошел, как говорят физики, фазовый переход - ложный вакуум перешел в более устойчивое состояние с низкой энергией и превратился в обычный вакуум. Ався «лишняя» энергия ложного вакуума выделилась, вот тогда-то и возник раскаленный до невообразимых температур шар из обычного вещества и излучения, продолживший по инерции расширяться - конечно, со скоростью, меньшей, чем скорость света. Родились протоны и электроны, через несколько сотен тысячелетий они объединились в атомы водорода, затем возникли первые звезды, галактики, скопления галактик, планеты, в том числе Земля…