О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

Летом 1982 года Стивен и Гэри Гиббонс собрали главных теоретиков инфляции в Кембридже – много лет спустя Хокинг нежно вспоминал это как настоящую конференцию. Симпозиум, тема которого была заявлена как «Очень ранняя Вселенная», спонсировался Фондом Наффилда, благотворительной организацией, учрежденной в 1940-х годах автомобильным магнатом Уильямом Моррисом, лордом Наффилдом[121]. Стивен и его коллеги целыми днями спорили о том, какими ключевыми характерными свойствами обладали первичные вариации, порожденные инфляцией. К концу симпозиума они сошлись на том, что – внимание, внимание! – всплеск инфляции должен был оставить трудно раcпознаваемый, но все же ясно различимый отпечаток в картине распределения неоднородностей CMB-излучения[122]. Другими словами, на Наффилдовской конференции теоретики определили, какой должна быть «неопровержимая улика», доказывающая факт инфляции, улика, которая должна была найтись при тщательном сканировании неба на микроволновых частотах. Это стало одним из самых эффектных предсказаний теоретической космологии, а может, и во всей истории науки. Реликтовая инфляционная рябь, вмороженная в CMB и сохраненная в его структуре с ошеломляющей математической точностью, – без сомнения, одна из старейших окаменелостей, какие только можно было надеяться обнаружить.

Неудивительно, что Наффилдовский симпозиум 1982 года стал легендарным. Он оказался для космологии тем же, чем был для атомной физики Сольвеевский конгресс 1911 года. Его результаты ознаменовали приход эры зрелости в исследованиях очень ранней Вселенной. Предсказания инфляционной теории ясно показали, что квантовая механика имеет огромное значение не только для микромира, но и для наших наблюдений Вселенной на самых больших масштабах. Как Сольвеевский конгресс 1911 года обозначил момент осознания определяющего значения квантовой механики для мира атома, так Наффилдовский симпозиум 1982 года показал фундаментальную роль квантовой механики в космологии. Инфляционная теория утверждала, что холодные и теплые пятна в распределении CMB есть первичная квантовая рябь, увеличенная и записанная на небесной сфере. Более того, теория предсказала, что усовершенствованная версия спутника COBE, способная получить более четкую картину пятен на карте CMB, поможет нам в этом убедиться. Тем самым будет перекинут грандиозный мост от наших сегодняшних космологических наблюдений к микроскопическим квантовым дрожаниям, происходившим не более чем через 10–32 секунды после Большого взрыва.

Стивен не скрывал своего восхищения результатами конференции. Он писал: «У инфляционной гипотезы есть огромное преимущество: она предсказывает современную плотность Вселенной и спектр ее отклонений от пространственной однородности. Возможность проверить эти предсказания должна представиться в довольно близком будущем: тогда мы сможем либо убедиться в несостоятельности гипотезы, либо подтвердим ее»[123].

Порожденные инфляцией кляксы и пятнышки в распределении первичного CMB-излучения оказались космологическим аналогом излучения Хокинга, которое испускают черные дыры. Еще одна удивительная связь между черными дырами и Большим взрывом! Я уже говорил, что излучение Хокинга образуется вследствие квантовых вибраций материальных полей в окрестности черных дыр. Эти дрожания порождают пары частиц, которые появляются из ниоткуда, живут очень недолго и снова исчезают – словно пара дельфинов, на краткий миг выпрыгивающая из океанских волн, чтобы тут же опять скрыться из виду. Физики называют такие частицы виртуальными – в отличие от настоящих, они живут слишком мало, чтобы их можно было зарегистрировать каким-либо детектором. Однако вблизи горизонта черной дыры виртуальные частицы могут стать реальными. Это случается потому, что один из членов виртуальной пары частиц может попасть в черную дыру, и это даст второй частице возможность ускользнуть во Вселенную, где она проявится в виде слабого излучения, исходящего от черной дыры[124]. История раздувающейся Вселенной – вроде истории черной дыры наоборот: быстрое инфляционное расширение усиливает квантовые вибрации, связанные с окружающим нас со всех сторон космологическим горизонтом, что заставляет Вселенную столь же слабо мерцать на микроволновых частотах. По теории инфляции выходит, что мы погружены в космический океан излучения Хокинга.

Несмотря ни на что, Стивен все же дожил до того дня, когда смог увидеть результаты подробных наблюдений космического фонового излучения и испытать огромное удовлетворение от того, что наблюдаемая картина его вариаций совпадает с ритмом инфляции.