Знание-сила, 2001 № 11 (893)

Единственную еще не решенную трудность представлял вопрос об образовании галактик, точнее, их зародышей в ранней Вселенной. Чтобы ответить и на этот вопрос, Гут предположил, что в какой-то момент инфляция прекратилась так же резко, как началась. Скорость расширения Вселенной резко упала, и, подобно тому, что происходит при всяком резком торможении, выделилась огромная энергия, которая тотчас, по закону эквивалентности массы и энергии, превратилась в вешество. Но такое превращение энергии в вешество и обратно управляется законами квантовой физики, а среди них есть известное соотношение неопределенностей Гейзенберга, которое, грубо говоря, означает, что возникшая при окончании инфляции энергия не во всех точках постинфляционной Вселенной была одинакова, в ней были микроскопические, как говорят – квантовые, флуктуации плотности! Где она была чуть больше, плотность возникшего вещества тоже оказалась чуть больше, и наоборот. Иными словами, квантовые флуктуации энергии привели к микроскопическим неоднородностям вещества. Это и были зародыши будущих галактик.

Возникает вопрос: почему последующее (постинфляционное) расширение Вселенной не разорвало эти зародыши? Ответ поразительный: темпы этого (уже равномерного, а не экспоненциального, как при инфляции) расширения были слишком малы, чтобы превозмочь стягивающее действие гравитации. Кто-то проделал компьютерное моделирование этого процесса и показал, что гравитация в условиях хотя бы ничтожного превышения плотности над средней начинает очень быстро притягивать к этому уплотнению окружающее вещество, и это ведет к очень быстрому росту зародыша.

Теория инфляции предсказывает кое-что еще относительно зародышей. Когда эти сгусточки возникают, они «расталкивают» окружающее вещество. От этого толчка возникает волна, которая затем бежит по всему объему, ограниченному «горизонтом» волны (уже не световой, а механической, звуковой). Волны, порожденные разными флуктуациями, пронизывают весь объемчик, создавая в нем систему сгущений и разрежений вешества. Вселенная «звучит» – она поет песнь своего творения. Это продолжается миллионы лет. В момент расцепления света и вешества освобожденный свет (будущее остаточное излучение) рассеивается на этих узлах и пучностях. Там, где вещество чуть гуше, свет должен преодолевать большее его притяжение – он теряет энергию и выходит чуть более холодным.

Расчеты показывают, что карта остаточного излучения должна поэтому быть испещрена пятнами более низкой температуры размером в один угловой градус и меньше. Карта Пензиаса и Вильсона их не могла показать, потому что ее разрешение было слишком малым. Приборы спутника СОВЕ были рассчитаны специально на то, чтобы эти пятна найти или не найти (что означало бы крах инфляционной теории). И они их нашли! Именно эти следы галактических «зародышей», выросших за 300 тысяч лет из постинфляционных квантовых флуктуаций, Смут и назвал «моршинами времени». Выходит, картина рождения Вселенной «по Гуту» оказалась правильной? А инфляционная теория Биг Бэнга (в отличие от прежней, «стандартной») – абсолютно верной?

Как сказать? Лучше всего так: «Верной. Но опять не абсолютно».

«Бумеранг» над Антарктикой

Спутник действительно обнаружил в пространственном распределении остаточного излучения более холодные (на несколько стотысячных долей) пятна, но – не указанного размера. Его карта оказалась «смазанной».

Казалось бы, главное предсказание теории все равно подтверждено: наличие пятен, вызванных существованием в ранней Вселенной «зародышей» будущих галактик, доказано. Но вот что пишет по этому поводу сам создатель инфляционной теории Алан Гут: «В силу нерезкости своего зрения СОВЕ не смог увидеть тонкие детали в распределении температур остаточного излучения. Тем не менее даже те широкие пятна, которые он увидел, показали волнующую картину неоднородности Вселенной в очень ранние времена ее жизни, совпадавшую с предсказаниями теории инфляции. Однако из-за своей нерезкости эта картина совпадала также и с предсказаниями других теорий, которые утверждали, что эти неоднородности порождены не инфляцией, атак называемыми космическими струнами (огромные загадочные скопления вешества в виде струн длиной в сотни миллионов световых лет, пересекающие в разных направлениях космическое пространство), которые могли образоваться благодаря превращениям некоторых особых полей на ранних стадиях существования Вселенной».

Отмеченная Гутом неоднозначность результатов СОВЕ ставила под сомнение и другие предсказания теории инфляции, и прежде всего – о «плоском» характере видимой части нашей Вселенной. А между тем именно этот вопрос начал к тому времени (1992 год) приобретать едва ли не первостепенное значение. Если наблюдаемая нами часть Вселенной, как утверждает инфляционная теория, является «плоской», то нужно срочно искать еще что-то «темное», невидимое, что дополняло бы среднюю плотность до критической, а такие поиски уводят очень далеко, к совершенно кардинальной перестройке представлений о Вселенной.