Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Однако мы почти всегда можем сделать «срез» этого четы­рехмерного континуума и получить привычное трехмерное про­странство. Также мы можем выделить «стрелу времени», вдоль которой мы будет совершать эти «пространственные» срезы. Для которых, таким образом, становится возможным сказать, какой ^Из них был «раньше», какой — «позже».

Разумеется, в общем случае все это справедливо только для Одного наблюдателя — в одной точке пространства-времени.

351

Другой наблюдатель (в иной точке) тоже, конечно, имеет право совершать подобные «срезы», но они вполне могут быть совсем другими. Так, событие А, которое для первого наблюдателя прои­зошло раньше события В, для второго наблюдателя может поме­няться местами с событием В, и произойти позже него (конечно, только в том случае, если эти события не находятся в причинно­зависимой связи).

Но, несмотря на эти оговорки, «расщепить» пространственно- временной континуум на пространство и время можно почти всегда — даже в исключительно сложной ситуации «закрученно­го» пространства-времени вблизи вращающейся черной дыры¹.

Ситуация принципиальным образом меняется при переходе за границу планковских масштабов. Там уже пространство и вре­мя «перемешаны» настолько тесно, что никаких вышеописанных «срезов» осуществить в принципе невозможно. Невозможно, таким образом, и установить «стрелу времени». Понятия «рань­ше» и «позже» теряют свой смысл.

Еще больше ситуацию усугубляют квантовые флюктуации, которые на данных масштабах имеют очень большую величину. Пространство-время буквально «кипит», и поэтому данное со­стояние часто называется «пространственно-временной пеной». Как образно и даже поэтически написал И.Д. Новиков по этому поводу: «река Времени дробится здесь на неделимые капли...»

Так что повторим еще раз: известная нам история Вселенной начинается с момента ю^-43 с. Про некоторые гипотезы о том, что же было еще «раньше»², мы расскажем в следующей главе, а пока перейдем к более «изведанным» временам.

Промежуток времени с ю ⁴³ до кг³⁶ с принадлежит перио­ду инфляции. Как уже было сказано, во Вселенной в это время «правит» скалярное поле, с уравнением состояния, близким

¹ Так называемое «з+i» расщепление. — Примеч. авт.

² Да-да, несмотря на все вышесказанное, такие гипотезы все равно рас* сматриваются — дух противоречия отнюдь не чужд натуре ученого- Смеем даже утверждать, что «бунтарская» нотка обязательно должна быть в любом настоящем ученом. — Примеч. авт.

352

к уравнению состоянию вакуума: отрицательное давление, рав­ное по модулю плотности энергии (которая, естественно, всегда положительна)¹.

«Обычной» материи в этот период еще нет, так что расшире­ние Вселенной происходит по экспоненциальному закону.

Уместным, кстати, будет подчеркнуть следующее обстоятель­ство (на которое мы уже немного намекнули ранее, сказав, что ска­лярное поле «имитирует» вакуум): несмотря на то, что уравнение состояния скалярного поля такое же (или близкое к такому же), как вакуумное уравнение состояние — скалярное поле вакуумом не является. Раньше его иногда называли «ложным вакуумом», сейчас чаще используется уже упомянутое название «инфлатон».

Поэтому не должно вызывать удивления, что скалярное поле хоть и медленно, но эволюционирует — в отличие от «истинно­го» вакуума, который ни от времени, ни от пространства не за­висит, о чем уже было неоднократно сказано.

Не должен также вызывать удивления (возможного при взгляде на общую продолжительность периода инфляции) эпи­тет «медленно», употребленный нами по отношению к эволю­ции поля — речь туг идет о математических характеристиках данной эволюции².

К концу периода инфляции потенциальная энергия инфлато- на (идущая на кинетическую энергию расширения Вселенной) падает до своего минимума, вокруг которого начинаются зату­хающие колебания — совсем как колебания обычного маятника. Кстати, и общая эволюция поля в период инфляции описывается уравнениями, весьма похожими на уравнение маятника в очень вязкой среде (роль вязкости в данном случае играет очень бы­строе «раздувание» Вселенной). Еще одно проявление порази­

0 весьма экзотических теориях, где это может быть не совсем так, здесь мы рассказывать не будем. — Примеч. авт.

Для любознательных — малости первых и вторых производных поля по времени (скорости изменения поля) по сравнению с величиной самого поля, т. е. — о выполнении так называемых условий «медленного скаты­вания». — Примеч. авт.

¹² Вселенная

353

тельной универсальности физических законов в совершенно ис­ключительном диапазоне масштабов.

Собственно, начало колебаний поля в то же самое время зна­менует собой конец периода инфляции, распад инфлатона на частицы и начало так называемого периода reheating’a — «разо­грева» Вселенной.