Маленькая книга о Большом взрыве

Альтернативные решения космологических проблем также предлагались довольно часто. Одно из них предполагает, что условия, необходимые для зарождения жизни и эволюции, могли сложиться лишь в условиях почти плоской Вселенной. Дело в том, что слишком «закрытые» вселенные почти сразу же после возникновения должны переходить в стадию сжатия – за века до того, как начали бы формироваться галактики. С другой стороны, слишком «открытые» вселенные также не дают галактикам возможности сформироваться. Следовательно, единственное, что нам остается, – это наблюдать наш космос таким, какой он есть, поскольку мы непосредственно в нем находимся. Это еще один пример антропного мышления, о котором мы поговорим подробнее в главе 15. Как правило, физики относятся к подобным аргументам со скепсисом, поскольку нет никакой возможности до конца убедиться в их истинности. Учитывая, что в нашем распоряжении находится лишь одна единственная Вселенная, все, что мы можем, – обратить внимание на некоторые сложности, связанные с инфляционной картиной мира.

Более доступная иллюстрация той же дилеммы вытекает из факта, что в современной Вселенной преобладает темная энергия. Если темная энергия и правда служит космологической постоянной – и, следовательно, остается постоянной, – то со временем, когда в результате расширения Вселенной материя и излучение в ней растворятся, нетронутой останется лишь она. Даже энергия, поддерживаемая кривизной пространства, в итоге исчезнет, после чего Вселенная станет плоской. В таком случае скажут ли космологи того далекого будущего, что проблемы плоскостности не существует, потому что космологическая постоянная обеспечивает механизм, делающий ее плоской? Скажут ли они, что проблема плоскостности – это и есть проблема космологической постоянной, потому что плоскостность Вселенной зависит от размера этой постоянной?

А может, к тому моменту все звезды во Вселенной уже погибнут, не оставив ни одного космолога, который мог бы об этом подумать?

Можем ли мы предложить альтернативу инфляционной теории?

<p>13</p><p>Сжатия и отскоки</p>

Теперь, приближаясь к моменту, когда t

= 0, вы можете спросить, что предшествовало Большому взрыву? Или, возможно, вы хотите узнать, предшествовало ли Большому взрыву Большое сжатие? А может, вы и есть тот слушатель из введения, который в конце лекции поднимается на сцену, чтобы задать один из вопросов, еще более расхожих, чем «Находимся ли мы в центре Вселенной?» или «Куда Вселенная расширяется?».

Вопрос, что предшествовало Большому взрыву, абсолютно естественен, и космологи не перестают биться над ним с тех пор, как было открыто расширение Вселенной. На этот счет было высказано множество предположений, однако точного ответа получить так и не удалось. Теории, в рамках которых периоды расширения Вселенной чередуются с периодами сжатия, известны как циклические модели, или «отскакивающие», причем в последнее десятилетие их вновь начали рассматривать как возможную альтернативу инфляционной теории.

Концепция циклической Вселенной чрезвычайно подкупает именно тем, что избавляет нас от вопроса, каким образом давным-давно Вселенная могла возникнуть буквально из ниоткуда. В математическом плане это означает, что нам не нужно определять условия, в которых возникла Вселенная, потому что как такового возникновения не было. Впрочем, представить себе Вселенную, вечно колеблющуюся между расширением и сжатием, тоже не так-то просто.

Проблемой циклических моделей всегда оставалась сингулярность Большого взрыва. Что ж, здесь закрыть на нее глаза не получится. Космическая модель Фридмана предполагает, что в самом начале Большого взрыва температура, давление, плотность и скорость расширения Вселенной были бесконечны. Эта бесконечность оборачивается для нашей стройной системы настоящей катастрофой – более страшной, чем чума или экономический кризис, которые, по крайней мере, имеют свойство заканчиваться. Большой взрыв заставляет все уравнения относительности гореть синим пламенем, и в итоге мы просто не можем – и, вероятно, не сможем – ответить на вопрос, что же ему предшествовало. Сам Фридман утверждал, что уравнения Эйнштейна допускают колебание Вселенной, но при этом он вообще не учитывал сингулярность. Когда в начале 1930-х годов физик Ричард Толмен предложил более детализированную циклическую модель Вселенной, он заметил, что с сингулярностью действительно связан ряд серьезных трудностей, но, вероятно, произошло какое-то чудо, позволившее Вселенной продолжить расширяться после Большого сжатия.

* * *