«Возможно ли образование Вселенной „из ничего“?»

* А. А. Старобинский и я рассматривали плоскую Вселенную, конечную, как тор, за счет отождествления противоположных стенок куба. Однако при этом теряется точная изотропия пространства: направления по диагоналям куба не эквивалентны направлениям, перпендикулярным сторонам или ребром. Однако формального опровержения такой гипотезы еще нет.

В целом, однако, интерпретация полученных результатов остается не вполне ясной. Квантовомеханические формулы указывают на возможность рождения Вселенной. Представляют интерес результаты в части сравнения вероятности рождения Вселенной с тем или иным начальным значением скалярного поля (р. По-видимому, более вероятны большие значения (р, обеспечивающие достаточно большую инфляцию'^ на классической фазе. Однако нет интерпретации абсолютного значения волновой функции и вероятности. Есть и более глубокие основания для скепсиса по отношению к конкретным теориям рождения Вселенной "из ничего".

Дело в том, что развитие фундаментальной физики еще явно не закончено! Более того, именно сейчас оживают все более геометризованные теории элементарных частиц. С одной стороны, это. теории, объединяющие бозоны и фермионы, объединяющие внутренние переменные частиц и полей с координатами и преобразованиями Лоренца. В перспективе эти теории должны дать и прямое доказательство существования скалярных полей, а также определить их свойства. Рано или поздно возникнет и теория масс частиц, и физики скажут нам, что такое скрытая масса, которую открыли астрономы. Еще более близкое отношение к вопросу о рождении Вселенной имеют гипотезы о пространстве-времени высокой размерности. Еще в конце 20-х годов была сформулирована идея, согласно которой есть одна "лишняя" координата Х₄, свернутая в кольцо длиной l=2pR, где R - радиус кольца *. Схематически ситуация изображена на рисунке. Три пространственных координаты X₁, Х₂, Х₃ заменены одной Х вдоль трубки.

* Такое замыкание, ограничивающее интервал изменения координаты Х₄ малой величиной I (Х₄ + I = Х₄), математики называют компактификацией. Мы назовем эту координату Х₄, имея в виду, что время обычно обозначают Х₀, а пространственные координаты - X₁, Х₂, Х₃), В итоге пространство - время оказывается пятимерным. Такую теорию предложили физики Т. Калуца и О. Клейн еще в 20-х годах.

В квантовой теории движение вдоль  Х₄ или локализация частицы пр координате  Х₄ требуют гигантских энергии. Поэтому во всех опытах вплоть до самых больших энергий, 10¹⁷ или даже 10¹⁹ ГэВ (сравните с 10³ ГэВ на ускорителях 80-х годов), нет движения по особой координате Х₄ (или от Х₄ до Х₉). Теоретики говорят, что внизкоэнергетическом пределе пространство-время остается эффективно четырехмерным. Если к тому же ограничиваться размерами, малыми по сравнению с астрономическими, то пространство и время описываются старой доброй метрикой Минковского.

 

Схематичное изображение пространства Капуцы- Клейна. Показано сечение одного заданного значения времени X₀=const, три пространственные координаты X₁, Х₂, Х₃ заменены одной - X. В итоге получилась двумерная поверхность трубки с координатами X, X₄ на поверхности.

И тем не менее, введение в рассмотрение дополнительных измерений - Х₄ в простейшем примере - не проходит бесследно. Можно рассмотреть малые изменения метрики, при которых координатная ось дополнительного измерения Х₄ предполагается не перпендикулярной координатной сетке основных (макроскопических) измерений. Оказывается, что эффективно такое предположение эквивалентно появлению электромагнитного поля в обычном пространстве.