Стивен Хокинг. Непобедимый разум

В 1983 году, в том самом, когда Хокинг и Джим Хартл опубликовали гипотезу об отсутствии граничных условий, Андрей Линде выступил с новым предложением, позволявшим устранить все еще остававшиеся в теории инфляции проблемы. Первым человеком на Западе, с кем Андрей поделился теорией “хаотичной инфляции”, стал Хокинг. Хокинг пришел в восторг.

И “старая”, и “новая” теории инфляции предполагали, что инфляция – лишь краткий период в истории ранней вселенной, что до начала инфляции вселенная находилась в состоянии термального равновесия (то есть температура повсюду была одинаковой), вселенная была более-менее однородной и при этом достаточно большой, чтобы сохраниться до инфляции. Линде отказался от этих предпосылок и создал другой сценарий – хаотической инфляции, которая не предусматривала термального равновесия. В таком случае инфляция могла начаться раньше, ближе к моменту Большого взрыва.

До периода инфляции вселенная, возможно, пребывала в состоянии хаоса. Требовалось лишь, чтобы в крошечных областях этого хаоса могла начаться инфляция. Эти области в процессе инфляции становились более гладкими, изотропными (то есть однородными по всем направлениям) – подобно тому, как сморщенный шарик, раздуваясь, становится гладким и одинаковым по всем направлениям. Насколько нам известно, это происходило только с небольшой частью хаоса, хотя могло быть и не так. Во всяком случае, “наш” шарик, надуваясь, растолкал другие надувавшиеся шарики так далеко, что мы не сумеем их увидеть. Может быть, в других частях вселенной все еще царит хаос. А может быть, все и повсюду выровнялось.

В сценарии хаотической инфляции нет места фазовому переходу или сверхохлаждению. Зато имеется поле, которое в одних областях вселенной достигает высоких значений, а в других остается низким. “Счастливое упущение Творца”, как поэтически выразился Линде[205]. По мнению Линде, в областях с высоким значением поля энергия окажется настолько велика, что вызовет центробежный гравитационный эффект и инфляционное расширение этих областей, а в других областях, где поле не настолько сильно, этого не случится. Области, где произойдет инфляция, превратятся в огромные гомогенные острова внутри первозданного хаоса, и каждый остров будет намного больше видимой вселенной. В этих областях энергия поля будет убывать медленно, и в некоторых из них скорость расширения постепенно станет такой, какую мы наблюдаем теперь. При достаточном количестве подобных областей высока вероятность, что найдется хоть одна область, где возникнет вселенная, которая нам известна, где константы, они же произвольные элементы физических теорий, окажутся как раз такими, чтобы в итоге могли появиться вы и я. Возможно, такая вселенная всего одна и это – наш мир.

Хороший конец истории… вот только это вовсе не конец. Теория хаотической инфляции предсказывала также “вторую стадию инфляции”, которая наступит значительно позднее, – ускоренное расширение вселенной. И оно может произойти прямо в наши дни. В начале 1980-х подобное предположение даже Андрею Линде и Стивену Хокингу казалось фантастическим. Но к концу столетия, как мы увидим, оно уже не воспринималось как художественный вымысел.

Хотя ученые еще спорили о том, как именно происходила инфляция, в целом эта теория в начале 1980-х утвердилась, и самое интересное: при всех разногласиях космофизики сходились на том, что вся видимая и известная нам вселенная могла начаться с куда меньшего отклонения в массе и энергии, чем это раньше казалось возможным. В “Книге вселенных” Джон Барроу писал: “Теория инфляции не устранила нерегулярности, а вымела их за пределы ныне видимого горизонта вселенной. Они остаются где-то там, вдалеке, но видимой вселенной присущи гладкость и изотропия крошечной области космоса, которая пережила инфляцию”[206].

Разумеется, наша вселенная не полностью однородна. В ней есть солнечные системы, галактики и кластеры галактик. Тот кусочек, который расширился и превратился в нашу вселенную, выходит, не был идеально гладким, как наш воображаемый шарик. При растяжении не удалось избежать небольших отклонений, и из этих семян выросла вся поразительная структура – нынешние весьма заметные отклонения в плотности.

Уже на конференции, созванной Хокингом и Гиббонсом в Кембридже в 1982 году, участники пришли к выводу, что инфляция подразумевает определенную схему этих отклонений[207]. Значит, в космическом микроволновом фоновом излучении тоже должны были обнаружиться распознаваемые паттерны. В ту пору наблюдения не могли различить эти паттерны отклонений. И все же, хотя никто не может заглянуть в события начала вселенной, в этих спорах вокруг инфляции появилась надежда, что однажды удастся все же добыть убедительное доказательство либо в пользу этой гипотезы, либо в опровержение.

Глава 11 Черепахи под черепахами, и так до самого дна