Вселенная. Путешествие во времени и пространстве

На фазе инфляции, продолжавшейся микроскопические доли секунды, расширение (иногда для описания этого процесса применяется термин раздувание) происходило со скоростью, существенно превышавшей скорость света. На первый взгляд, это противоречит всей современной физике, основанной на теории относительности. На самом деле нарушение кажущееся. Теория относительности действительно запрещает движение тел, волн, сигналов со скоростью, превышающей скорость света. Но на стадии инфляции Вселенной с гигантской, постоянно увеличивающейся скоростью расширялось само пространство, наполненное высокоэнергичным вакуумом. Можно сказать, что со сверхсветовой скоростью перемещались внешние границы раздувающейся Вселенной, но такие границы — это не материальный объект, не частица, не волна, распространяющаяся по какому-то полю, и не сигнал, передаваемый от одной точки пространства к другой. Это воображаемый объект — граница расширяющейся области единого пространства-времени растущей Вселенной при наблюдении изнутри[61].

Мы помним, что теория относительности установила связь между пространством-временем и его содержимым: масса (энергия), содержащаяся в пространстве-времени, искривляет его. Стремительное раздувание высокоэнергичного вакуума растягивало, распрямляло скрученное, замкнутое в начальном фрагменте вакуума его собственное пространство-время, разворачивая сцену, на которой должно было происходить дальнейшее действие.

Но выше не случайно сказано, что стадия инфляции продолжалась совсем недолго. Исходя из наших знаний физики, высокоэнергичный вакуум должен быть нестабильным: он неизбежно распадается. Вакуум должен перейти в низкоэнергичное состояние (на этот раз это будет уже привычный для нас «истинный» вакуум, сегодня наполняющий всю Вселенную). Избыток энергии, в рамках этой гипотезы, должен был воплотиться в частицы темной материи и барионное вещество, а также в электромагнитное излучение при огромной температуре.

Стадия инфляции завершилась возникновением барионного вещества и электромагнитного излучения.

Высокоэнергичный вакуум превратился в другие формы материи в соответствии с главной формулой физики . Весь стремительно расширяющийся объем юной Вселенной, в рамках модели Гута, обратился в огненный шар, состоящий из элементарных частиц, хаотично движущихся с околосветовыми скоростями, и фотонов — энергичных частиц света с очень короткой длиной волны (гамма-излучение). Фотонов, согласно расчетам, должно было получиться существенно больше, чем материальных частиц: на каждую частицу — миллиард фотонов.

Когда в научно-популярных фильмах иногда показывают Большой взрыв в виде взрыва (во все стороны разлетается огненная материя) — это неверный образ. Снаружи Большой взрыв, судя по всему, не виден. Согласно модели Гута, он произошел внутри отдельного замкнутого фрагмента пространства-времени, заполненного высокоэнергичным вакуумом. Снаружи этот фрагмент выглядит, скорее всего, как отдельная элементарная частица, крошечный шарик, который сложно отличить от других элементарных частиц. Для воображаемого же бессмертного наблюдателя, находящегося внутри этого фрагмента, все окружающее его пространство должно превратиться в бескрайний океан гамма-излучения и микроскопических элементарных частиц. Температура этой среды должна быть чудовищной — порядка многих миллиардов градусов, и это значит, что скорость движения частиц была близкой к скорости света.

Именно этот момент рождения вещества и излучения из энергии распадающегося высокоэнергичного вакуума, по-видимому, и следует называть Большим взрывом. Во вспышке Большого взрыва родилась наша Вселенная в экстремальном (раскаленном) состоянии, но это уже были привычные для нас физические реалии: известные нам элементарные частицы и поля.

Расширение продолжалось, но уже без ускорения: поскольку энергия вакуума воплотилась в массу элементарных частиц, наполнивших Вселенную во всем ее объеме, антигравитация исчезнувшего высокоэнергичного вакуума тоже должна была исчезнуть. Зато гравитация родившихся элементарных частиц включилась в процесс торможения расширения. Тем не менее громадная кинетическая энергия расширения пространства, достигнутая Вселенной на стадии инфляции, никуда не делась — расширение, хотя и меньшими темпами, продолжалось по инерции. Пространство Вселенной продолжало растягиваться, при этом не только на «внешнем фронте» расширения — Вселенная «растягивалась» во всех точках своего растущего объема! Это растягивание продолжается и сейчас.

Наш неистребимый наблюдатель внутри раскаленной молодой Вселенной, оглядываясь по сторонам, обнаружил бы, что плотность огненного океана вокруг него постепенно падает: расстояние между бешено и беспорядочно носящимися частицами нарастает, их скорость понемногу уменьшается. Поток гамма-излучения, приходящего со всех сторон (поскольку все точки юной Вселенной первоначально являлись источниками такого излучения), постепенно ослабевает, а длина волны излучения медленно растет.