О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

Таким образом, от высот и расположения трех пиков на кривой осцилляций, полученной из данных «Планка», мы приходим к поразительному заключению: примерно 70 % содержимого сегодняшней Вселенной вообще не является веществом (см. рис. 29). Напротив, самый большой кусок космического пирога – это невидимая антигравитирующая темная энергия, ответственная за всплеск расширения Вселенной в текущую эпоху. И это вполне согласуется с нашумевшим открытием, сделанным двумя группами астрономов в 1998 году: наблюдая очень далекие взрывающиеся звезды, они нашли доказательства того, что за последние несколько миллиардов лет расширение пространства ускорилось[126].

Выходит, если темная энергия действительно не более чем эйнштейновский λ-член – энергия пустого пространства, – то она должна оказать решающее воздействие на далекое будущее Вселенной. Как только влияние космологической постоянной станет определяющим, обратить этот процесс вспять станет невозможно: в отличие от инфлатона, постоянную величину «выключить» нельзя. Так что если во всем действительно «виновата» космологическая постоянная, ускорение расширения пространства может продолжаться вечно. Образование новых звезд и галактик в конечном счете прекратится, оставшиеся галактики либо сольются друг с другом, либо постепенно исчезнут друг у друга с горизонта, и ночное небо медленно, но неуклонно погаснет[127]. Астрономам этой далекой эпохи наблюдать будет нечего.

На сегодня выполнен обширный объем согласующихся друг с другом астрономических наблюдений, проведено огромное количество проверок и перепроверок: все они подтверждают самосогласованную космологическую модель, которая отражена на рис. 28 и 29. Сейчас физики убеждены, что они правильно и на высоком уровне точности представляют структуру и состав наблюдаемой Вселенной и историю ее расширения. Согласованная картина, сложившаяся на исходе «золотого десятилетия» космологии, поразительно напоминает ту, которую Леметр набросал почти девяносто лет назад: короткий инфляционный всплеск, протяженная пауза, когда расширение почти прекратилось, и, наконец, переход к значительно более умеренной фазе ускорения (см. рис. 3 на вклейке).

И если верить Джиму Пиблсу, работы которого сыграли решающую роль в построении стройной модели нашей космологической истории – в 2019 году это было отмечено Нобелевской премией по физике, – «туч на горизонте пока не видно»[128].

И все-таки одно ключевое предсказание теории инфляции до сих пор остается неподтвержденным. Это первичные гравитационные волны. Дело в том, что всплеск инфляции усиливает и растягивает все квантовые дрожания, в том числе и вибрации самого пространства. В результате этого и возникают гравитационные волны определенного типа: макроскопическая пространственная рябь. Первичные гравитационные волны не надо путать с гравитационными волнами, которые в гораздо более поздние времена порождаются столкновениями черных дыр, нейтронных звезд или галактик.

Первичные гравитационные волны, вызванные инфляцией, должны распространяться синхронно со всей Вселенной с момента ее рождения. К настоящему времени они должны иметь исключительно большую длину, при которой они не могут быть детектированы классическими L-образными гравитационно-волновыми обсерваториями на поверхности Земли. Однако само существование порожденной инфляцией гравитационной ряби, распространяющейся в пространстве, должно повлиять на поляризацию фотонов микроволнового фона: ведь они 13,8 миллиарда лет странствовали в этом чуть искаженном рябью пространстве, пока не попали на антенны наших радиотелескопов. И несмотря на то, что ожидаемая амплитуда первичных гравитационных волн даже по стандартам гравитационно-волновой астрономии относительно низка, теоретики инфляции считают, что их поляризующее действие на CMB-излучение должно быть заметно.

К сожалению, спутник «Планк» не был оборудован высококачественными поляриметрами. В более позднем эксперименте по измерению поляризации CMB, проведенном на полярной станции «Амундсен – Скотт» в Антарктике, на Южном полюсе, поляризацию ожидаемого вида действительно удалось найти – однако тщательный анализ данных показал, что эту поляризацию можно списать на взаимодействие реликтового излучения с галактической пылью. И все же космологи не сдаются. Для поиска «отпечатка» первичных гравитационных волн в космическом микроволновом фоне разрабатываются новые космические миссии. Даже если гравитационные волны, порожденные инфляцией, не будут нести в себе большого количества информации, само их наблюдение, пусть даже и косвенное, стало бы великолепным открытием. Оно не только укрепило бы теорию инфляции, но и стало бы первым ясным свидетельством того, что поле пространства-времени, подобно всем известным материальным полям, действительно имеет квантовые корни.