Простая сложная Вселенная - Кристоф Гальфар

Как и все квантовые поля, инфлатонное поле должно подвергаться квантовым флуктуациям, позволяющим ему перепрыгивать в локальном масштабе из одного вакуумного состояния в другое. Обычно для виденных вами до сих пор полей такой процесс приводит к появлению частиц, которые в состоянии перепрыгивать откуда-нибудь куда-то еще или появляться из ниоткуда. Здесь, однако, это означает, что поле может создать небольшую вселенную из себя самого. Или две. Или много. Повсюду. И когда я говорю «повсюду», то имею в виду именно это, хотя временные промежутки могут (или не могут) быть огромными. Этот процесс называется вечной инфляцией. Он никогда не прекращается. Вселенные-пузыри появляются внутри уже существующих вселенных, где квантовый вакуум инфлатонного поля перескочил в другое состояние, другой вакуум. Они похожи на две капли масла, упавшие на поверхность озера. Они растут. И растут. И растут… И внутри этих капель растут другие капли.

Вселенные-пузыри внутри вселенных-пузырей внутри вселенных-пузырей.

Пример мультивселенной, но мультивселенной другого типа, чем виденная вами.[61] По такому сценарию вы и я жили бы в одном из таких пузырей вселенной, и там вполне могут быть пузыри, готовые появиться внутри нашего пространства-времени на каком-то этапе в далеком будущем. Так же как наша Вселенная, возможно, выскочила из еще одного пузыря, того, который в настоящее время гораздо больше и, возможно, немного поврежден или сдувается. Следовательно, потенциальная гибель нашей видимой Вселенной от переохлаждения в будущем может быть формой, необходимой для роста новых вселенных-пузырей…

Отлично.

Мы еще раз взглянем на эти забавные, неожиданно появляющиеся вселенные, когда вы будете путешествовать по ландшафту теории струн в конце книги. Между тем, вечная инфляция может (и должна) казаться вам совершенно сумасшедшей (как и мне, но мне это нравится), и тем не менее по сравнению с теорией струн, с которой вы собираетесь познакомиться, ничто никогда не покажется вам более нормальным, точно-точно… Вы должны даже рассматривать только что встреченные вами вселенные-пузыри как прелюдию к тому, что станет целью вашего последнего путешествия. Но, перед тем как попасть туда, прежде чем вернуться к видимой Вселенной и увидеть, где могут скрываться эти знаменитые струны, что они из себя представляют и что они означают для нашей реальности, давайте попробуем посмотреть, сможем ли мы заглянуть за пределы эпохи инфляции, используя полученные знания.

Для тех, кто спросит: «Как же возникла Вселенная?» – сценарий вечной инфляции может показаться не совсем удовлетворительным, ибо у него действительно нет никакого начала. Это – всегда пузыри.

Но могут быть и другие возможности.

Я не могу перечислять их здесь все. Упомяну лишь об одной. Исторически самой первой.

Эпоха инфляции существовала до Большого взрыва.

Согласно вечной инфляции, бесконечное количество вселенных всегда было, есть и будет рождаться, и нашей Вселенной просто случилось стать нашей. Теперь давайте просто представим себе одну вселенную, с одним «началом» (что бы оно ни означало) и с одной эпохой инфляции.

И давайте перемотаем время назад, начиная с Большого взрыва.

Вот Большой взрыв: бум!

А до него была инфляция. Взглянем на нее задом наперед, она – это драматический коллапс.

А до нее… и теперь у нас проблема.

Стена Планка, Планковская эпоха, где и когда пространство и время перестают иметь смысл.

Стена Планка находится на расстоянии около 380 тысяч лет до поверхности последнего рассеяния, поверхности в конце Вселенной, и, если нам позволено сделать такое предположение, где-то через время Планка после того, что мы могли бы назвать нулевым моментом времени.[62] Но мы не позволим себе это сделать. Мы не можем достигнуть нулевого момента времени внутри нашей Вселенной. Мы не можем говорить о времени там, где (или когда) оно не существовало. Говорить о времени «перед» или «до» эпохи Планка не имеет никакого смысла. Для этого действительно необходима квантовая гравитация с неизвестным объемом новых концепций для замены пространства и времени квантовым нечто. Трудная задача, сродни поиску начальных условий существования нашей реальности. Трудная, но не невозможная. Стивен Хокинг и американский физик-теоретик Джеймс Хартл решали около 30 лет назад именно эту проблему. Они были первыми учеными, занявшимися ею. А теперь о том, чего они достигли. Представьте свою мини-копию в новорожденной Вселенной. Вселенной, в которой пространство и время только начали обретать смысл. Она крошечная. Немного крупнее планковских размеров, но не большая. Вы находитесь внутри, и вы тоже крошечный.

И вы не можете видеть много.

Все, что происходит в масштабах, меньших длины Планка, находится за пределами пространства и времени и потому скрыто от вашего взгляда.

Вы там, мельче крошечных размеров, в необычайно молодой Вселенной и практически слепой… но подождите… разве это не напоминает вам ситуации, в которых вы оказывались раньше?

Посещая квантовый мир, разве вы не переключались по методике йогов, закрыв глаза, чтобы не взаимодействовать ни с чем и получить доступ к тому, что скрыто от глаз? При изучении внутренних частей атомов вам, чтобы догадаться, что происходит вокруг, на самом деле пришлось каким-то образом стать йогом. А чтобы понять обнаруженное таким образом, вы узнали, что в квантовом мире, когда природа и ее коты оставлены без контроля, все квантовые возможности происходят одновременно.

А это еще хуже.

Это вам не невидимые коты или частицы, это – прошлое всей нашей Вселенной, скрытое стеной, отмечающей само рождение известных нам пространства и времени. Эта стена, стена Планка, теперь везде вокруг вас, и то, что лежит за ее пределами, недоступно для ваших чувств.

Следовательно, согласно квантовому закону, стена Планка скрывает суперпозицию всех квантовых возможностей.

Возможностей чего? – можете спросить вы.

Ну хорошо, возможностей прошлого.

Там – молодая Вселенная сама по себе, в целом, скрытая от глаз стеной Планка, и такая молодая Вселенная обязана соблюдать там одно из золотых правил квантового мира: пока никто не смотрит, все возможности могут происходить – и происходят.

Хокинг применил эту идею к новорожденной Вселенной.

Но он не мог использовать время, которое мы знаем и используем каждый день. Никто не имеет права использовать его за пределами планковской системы измерения. Так что Хокинг превратил его в нечто другое, легче поддающееся манипуляциям, в так называемое мнимое время. С его помощью он затем рассмотрел все возможные истории прошлого Вселенной, все истории прошлого, которые никто не может видеть изнутри.