Всю весну в астрономическо-физической среде волнение: кажется, удалось обнаружить загадочные гравитационные волны, предсказанные еще Эйнштейном. Открытие тянет на Нобелевскую премию. «Вокруг света» выяснил, поможет ли оно найти другие Вселенные и наших двойников

Фото №1 - Вселенская рябь

Телескоп BICEP2 был создан на основе своего предшественника BICEP1, к которому присоединили новые детекторы

ЭКСПЕРТ
Борис Штерн

Фото №2 - Вселенская рябь

Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН (Троицк) и астрокосмического центра ФИАН

Можно в двух фразах описать, что именно открыли и почему это важно?

Работа исследователей, которые обрабатывают данные телескопа BICEP2, — претензия на открытие реликтовых гравитационных волн. Они родились еще до Большого взрыва, около 10–35 секунд после образования Вселенной и возникновения времени. В первые мгновения сформировались зародыши пространства размером 10–30 сантиметров, за неимоверно малые доли секунды они раздулись на 30 порядков (30 порядков — единица с 30 нулями. — Прим. «Вокруг света»), а может быть, и на все 100. Такое сверхбыстрое расширение породило гравитационные волны, а сам процесс назвали инфляцией.

А когда же произошел Большой взрыв?

Момент окончания инфляции и есть Большой взрыв. Вся видимая сегодня Вселенная тогда была диаметром около одного сантиметра. Открытие гравитационных волн стало последним штрихом в картине образования Вселенной, придуманной теоретиками.

Кстати, теорию инфляции в современном виде создал наш соотечественник Андрей Линде, который сейчас трудится в Стэнфорде, а ее «рабочий» вариант предложил Алексей Старобинский.

Откуда взялась материя, из которой после Большого взрыва образовались звезды и галактики?

В буквальном смысле из ничего. До рождения материи существовал «тяжелый» вакуум. У него были колоссальные положительная и отрицательная энергии, но их сумма равнялась нулю. Крошечный пузырек вакуума раздулся до размеров Вселенной, но суммарная энергия осталась нулевой.

Как можно представить себе гравитационные волны?

Это были крошечные флуктуации (отклонения состояния) изначального вакуума. Вселенная расширилась, и флуктуации растянулись на миллионы световых лет, так что пространство как бы покрылось легкой рябью. Заметить ее непосредственно мы не можем. Но, анализируя излучение, оставшееся во Вселенной с эпохи Большого взрыва, астрономы заметили неоднородности, оставленные гравитационными волнами. Полученное значение несколько больше того, что предполагали физики, анализируя данные других экспериментов, но в течение года-полутора мы получим новые данные и поймем, ошиблись авторы нынешнего открытия или нет.

Если Вселенные могут образовываться из ничего, почему они не появляются, скажем, у меня в шкафу?

Потому что сейчас пространство уже плоское, и плотность вакуума в нем ничтожна.

То есть рождения новых Вселенных не предвидится?

Теория говорит, что они рождаются постоянно. Например, в черных дырах, когда вещество сверхновых звезд коллапсирует и сжимается до той же плотности, которая была до Большого взрыва. В таких условиях может рождаться бесконечное число новых Вселенных.

Фото №3 - Вселенская рябь

BICEP2 находится на Южном полюсе — в небе над ним почти нет паров воды и пыли, что очень важно для наблюдений

Есть способ как-то попасть в них?

Нет, так как координаты нашего пространства упираются в центр черной дыры и не могут быть продолжены дальше. То есть другие Вселенные существуют независимо от нашей. Но теоретически кроме черных дыр есть похожие на них «кротовые норы», связывающие нас с другими Вселенными. И если бы какой-то чрезвычайно плотный объект нырнул в такую нору, он мог бы вынырнуть в одной из «чужих» Вселенных. Есть гипотеза, что, раз уж Вселенных бесконечно много, в одной из них должна быть планета Земля и двойники всех нас.

Для этого нужно, чтобы Вселенная была дискретной, то есть чтобы у нее было конечное число состояний. Тогда можно точно попасть в то же состояние, в нашем случае — сформировать такую же Землю. Но, по-видимому, Вселенная, как говорят физики, континуальна, то есть не описывается конечным числом состояний. Малейшее отклонение какого-либо параметра со временем увеличивается и дает колоссальный эффект. Это иногда называют эффектом бабочки, и из-за него невозможно два раза воспроизвести одну и ту же ситуацию, даже несмотря на то, что Вселенных бесконечно много.

Фото: ANTHONY TURNER, JPL; SVEN LIDSTROM, NATIONAL SCIENCE FOUNDATION, Наталия Демина

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 5, май 2014