О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

Стивен тоже возлагал большие надежды на регистрацию гравитационных волн, порожденных инфляцией. Перед самой кончиной он работал над статьей, в которой надеялся уточнить предсказания инфляционной теории для ожидаемого уровня первичных гравитационных волн. На карту было поставлено многое: инфляционное растяжение квантовых дрожаний пространства до макроскопических масштабов есть космологический аналог излучения Хокинга, идущего от черных дыр. Большинство физиков, конечно, согласилось бы, что регистрация следов первичных гравитационных волн стала бы убедительным – хотя и косвенным – аргументом в пользу существования излучения Хокинга.

Теория инфляции предлагает исключительно удачное описание краткого, но критического момента в генезисе Вселенной. Даже при том, что конкретная природа инфлатона остается неизвестной, а первичная гравитационная рябь пока неуловима, детальные наблюдения картины распределения температурных вариаций объясняются настолько убедительно, что большинство космологов принимает теорию инфляции. Идея инфляции ощущается как истинная и выглядит истинной. Но тогда встает важнейший вопрос: как и почему инфляция началась? Пытаясь объяснить очень раннюю Вселенную, мы должны остерегаться попасть в логический капкан, просто заменив одну неразрешимую загадку другой. Ведь какой бы теоретически привлекательной не казалась идея инфляции, если ее грандиозный всплеск окажется принципиально невозможным инициировать, то в нашей игре мы вынуждены возвратиться в начальную клетку – идею инфляции придется считать неприменимой в качестве физической модели ранней Вселенной. Таковы неумолимые законы науки.

Так что же требуется для запуска инфляции? Как могло инфлатонное поле изначально набрать такую огромную энергию? Вот тут-то и появляется предложение об отсутствии границы. Гипотеза об отсутствии границы замечательным образом предсказывает рождение Вселенной в ходе всплеска инфляции. Математически дело сводится к тому, что закругленная форма «дна» пространства-времени в процессе творения при отсутствии границы требует того же вида экзотической скалярной материи, характеризующейся отрицательным давлением, какого требует и инфляция. В контексте классической космологии реального времени вещество с отрицательным давлением может вызвать быстрое взрывное расширение – инфляцию. А в контексте квантовой космологии мнимого времени ровно то же самое отрицательное давление – как раз то, что нужно для гладкого замыкания «дна» пространства-времени во что-то вроде сферы. Таким образом, творение при отсутствии границы и инфляционное расширение – процессы-близнецы, которые идут рука об руку. Они усиливают друг друга, причем первый является квантовым завершением второго (см. рис. 30). С точки зрения физики это значит, что, если бы Вселенная была сотворена из ничего – в соответствии с правилами теории отсутствия границы, – то шанс, что она последует большинству из возможных историй расширения, был бы пренебрежимо мал. Но было бы одно особое семейство траекторий, гораздо более вероятных, чем другие. И это именно такие пути расширения, на которых Вселенная обретает существование в ходе краткого всплеска инфляционного расширения, за которым следует замедление.

В главе1 я уже отмечал, что на любом уровне эволюции детерминизм определяет только самые общие структурные тенденции. Как правило, наперед можно предсказать только наиболее грубые свойства. И в соответствии с гипотезой об отсутствии границы таким структурным свойством космологической эволюции будет некоторая форма инфляции.

Рис. 4. Выдвинутая Джимом и Стивеном гипотеза о происхождении Вселенной при условии отсутствия границы предсказывает, что Вселенная родилась из инфляционного всплеска сверхбыстрого расширения.

Открытие загадочного согласия между гипотезой об отсутствии границы и инфляцией волновало не одно поколение хокинговских студентов. И оно имело далекоидущие последствия. Пионеры теории инфляции представляли ее как промежуточную, преходящую фазу в истории существовавшей прежде Вселенной. Но квантовое оформление этой идеи предполагает, что инфляция и есть ее начало! В контексте предложения об отсутствии границы инфляция становится неотъемлемой частью квантового процесса, посредством которого прежде всего и возникает осязаемая ткань классического пространства-времени. Поэтому предположение об отсутствии границы поднимает инфляцию на более высокий уровень и связывает ее с самим существованием пространства-времени. Происхождение инфляции больше не должно рассматриваться как таинственный счастливый случай или как результат вмешательства «перста Божьего», вознесшего инфлатон на вершину, но космическим императивом, необходимым условием самого существования Вселенной.