Прошедшее XX столетие без преувеличения можно назвать самым революционным столетием в истории науки. Оно подарило нам квантовую механику, специальную и общую теории относительности, стандартную теорию элементарных частиц, теорию струн, генетику и генную инженерию, электронные средства коммуникаций и информационные технологии, коренным образом изменившие наш быт. Однако самое, пожалуй, удивительное достижение XX столетия: мультиверсальная космологическая картина мира, созданная бывшим нашим соотечественником, советским физиком, называемым на Западе «русским магом» — Андреем Дмитриевичем Линде. И хотя «мультиверсальная космология» была логическим продолжением релятивистской космологии, созданной в первой половине XX столетия, её следствия принципиально отличались от того, что «рисовала» релятивистская картина мира.
Вселенная, как Афродита, родилась из пены…
Релятивистская космология опиралась на
Однако в 1922 году советский математик
Решающим аргументом в пользу космологии Эйнштейна–Фридмана стало открытие в 1967 году реликтового микроволнового излучения , соответствующего температуре около 3 градусов Кельвина, как и предсказывала теория. Казалось, что после этого никаких сомнений в правильности «горячей модели Вселенной» быть не может. Всё, что теория предсказывала: красное смещение в спектрах удалённых объектов, реликтовое микроволновое излучение, соотношение химических элементов во Вселенной и её
Наиболее существенными среди этих «сложностей» были
Впоследствии выяснилось, что путь к новой теории был намечен в работе 1973 года сотрудника киевского Института теоретической физики П. И. Фомина. В качестве первичного состояния материи, из которой возникла Вселенная, он ввел квантовый флуктуирующий физический вакуум. Эта идея оказалась крайне плодотворной, другой столь же плодотворной идеей стала гипотеза, что на самых ранних этапах своей эволюции Вселенная расширялась не по степенному закону, как следовало из релятивистской космологии, а по показательному. (Впрочем,
Наша Вселенная рождается из квантовых флуктуаций высокоэнергетического физического вакуума , чем-то похожего на обычную пену на поверхности кипящей воды. Пузырьки физического вакуума то и дело возникают и лопаются, достигнув так называемого планковского размера в 10-33 см. Причём геометрические и даже топологические свойства разных пузырьков сильно различаются. Внутри них могут быть различные свойства пространства и времени — например, пространственная размерность может отличаться от трех, а временная — от единицы. Аналогичная несхожесть может проявляться и в свойствах материи.
Конечно, в таком маленьком пузырьке материя может существовать в очень специфическом состоянии, описываемом единственным параметром, который называют скалярным полем. При определенных значениях этого поля пузырек не исчезает, достигнув планковского размера, а, напротив, начинает со все увеличивающейся скоростью раздуваться. Стадия экспоненциального расширения очень коротка даже по квантовым меркам — порядка 10-35 с., однако за это время пространство пузырька раздувается до огромных размеров — от 10-33 см до 10104 см или даже больше. Когда экспоненциальное раздувание оканчивается, дальнейшая эволюция проходит в соответствии со «старой» моделью «горячей Вселенной». В итоге, из одного крошечного пузырька высокоэнергетического физического вакуума рождается Вселенная, в которой нам теперь приходится жить.
…И родилась не одна: у нее множество сестер и братьев!
Однако главная «изюминка» теории Линде отнюдь не в том, что она предлагает новые детали эволюции нашей Вселенной в течение первых 10-35 с. её существования. Гораздо более важное следствие теории Линде в том, что акт возникновения Вселенной оказывается отнюдь не единичным: раздувается не один пузырек, а огромное количество пузырьков с самыми различными свойствами. В момент начала экспоненциального раздувания эти свойства «фиксируются», и из локальных, квантовых, становятся глобальными для каждой из раздувшихся областей пространства.
Эти области изолированы друг от друга, и с полным правом мы можем назвать их другими вселенными с различными геометрическими и физическими свойствами, а ту область пространства, которую наблюдаем мы (на самом деле мы наблюдаем лишь её ничтожную часть) — нашей Вселенной. Согласно теории Линде, процесс раздувания пузырьков квантовой пены не ограничен во времени, он не имеет начала и не будет иметь конца. Таким образом, мы приходим к принципиально иной картине мира, чем все те, с которыми было знакомо человечество до этого.
В предельно больших масштабах мир не однороден, он представляет собой совокупность различных областей пространства с различными фундаментальными и даже, можно сказать,
Эта проблема всегда волновала человеческий ум, но особую актуальность она приобрела в середине ХХ столетия, в связи с формулировкой рядом отечественных и зарубежных учёных так называемого антропного принципа . Согласно этому принципу, человек и общество представляют собой сложную, высокоорганизованную систему, для возникновения и функционирования которой необходим комплекс специфических физико-космологических условий. Этот комплекс очень объёмен, начиная от размерности пространства и времени, заканчивая соотношением масс, зарядов и других параметров элементарных частиц и величинами универсальных физических постоянных, причём по мере развития науки «список» таких условий всё время расширяется. Относительно небольшое (в среднем порядка 10%) нарушение баланса этих постоянных меняет физические условия нашей Вселенной настолько, что существование человека и вообще разумной жизни в ней делается просто невозможным. Такое точное соответствие их друг другу получило в физике название подгонки.
Можно считать, что причина этой подгонки — случай. Но вероятность такого события меньше чем 10-100 . Подобная оценка даёт «козырь в руки» теологам всех направлений, позволяя утверждать, что если случайно такое событие невозможно, то акт творения Вселенной был целенаправленным и продуманным творцом всего сущего. Но есть ещё один, атеистический вариант, который в 1978 году сформулировал австралийский астрофизик Брендон Картер (
Таким образом, если возникает и существует множество вселенных с различными свойствами, то вполне вероятно, что хотя бы у одной из них свойства благоприятствуют возникновению и длительному существованию сложных высокоорганизованных систем, в том числе и человека и общества. Таким образом, атеистическое решение проблемы «подгонки» свойств нашего мира под существование человека предполагает актуальное наличие множества вселенных с различными свойствами. Напомним, что Картер сформулировал свою гипотезу «ансамбля миров» в 1978 году, а Линде независимо от него основы теории Мультиверсума — в 1983-м, однако именно теория Мультиверсума дала теоретическое обоснование атеистической формулировке антропного принципа, а сам антропный принцип в приложении к теории Мультиверсума способен самостоятельно обладать предсказательной силой.
Осталось только выяснить, как можно было бы проверить теорию Линде в наблюдениях. С учётом необычности этой теории и её новизны, вопрос о том, насколько всё предлагаемое ею соответствует объективной реальности, вполне актуален. Того, что она решает проблемы и устраняет парадоксы, присущие предшествующей космологии, ещё недостаточно, чтобы приписать ей какую-либо предсказательную силу — способность предсказать новые явления, не предсказанные другими теориями. Долгое время после возникновением теории Мультиверсума вопрос о её предсказательной силе оставался открытым. Однако по мере развития и самой теории, и астрономических наблюдательных данных, «туман постепенно прояснился». В начале 1990-х годов были получены и обработаны наблюдательные данные с советского (
Результаты этих исследований показали, что оно имеет небольшие (в космологических масштабах) неоднородности, названные «анизотропией реликтового излучения». Эти наблюдательные данные в точности совпали с теоретическими расчётами «следов» , которые должны были оставить квантовые колебания физического вакуума в стремительно (экспоненциально) расширяющемся пространстве Вселенной в самые первые мгновения её существования. Иными словами, анизотропия реликтового излучения является наблюдательным подтверждением возникновения нашей Вселенной из физического вакуума и инфляционного (экспоненциального) расширения пространства нашей Вселенной на ранних этапах своей эволюции. Именно с учётом этого в 2006 году группе американских учёных за это открытие была присуждена Нобелевская премия по физике. Строго говоря, это открытие необходимо рассматривать не как прямое наблюдательное подтверждение теории Мультиверсума, а только как косвенное, поскольку, кроме инфляционной теории хаотической инфляции Линде, существуют и другие инфляционные сценарии. Однако с учётом специфики космологии, а тем более космологии, изучающей события, отстоящие от нас во времени на миллиарды лет, сам факт наблюдательного обнаружения «следов» инфляционного расширения весьма значителен, и не вызывает сомнения, что рано или поздно учёные смогут предъявить и другие наблюдательные доказательства, подтверждающие одну из самых удивительных теорий современной науки — теорию Мультиверсума Андрея Линде.