Маленькая книга о Большом взрыве

Возможно, вы спросите, могут ли подобные модели справиться с космологическими проблемами, ради решения которых и была разработана инфляционная теория. Некоторые могут, причем делают это одинаково.

Чтобы объяснить, как им это удается, я должен буду признаться, что краткое объяснение того, как инфляционная модель справляется с проблемой плоскостности (что Вселенная просто раздулась на 27 порядков в мгновение ока, чтобы казаться плоской, как я утверждал в главе 11), – неправда (даже несмотря на то, что ее повсеместно повторяют космологи). Когда мы стоим на пляже и смотрим на океан, Земля кажется нам плоской именно потому, что горизонт находится лишь в нескольких километрах от нас – расстояние, сильно уступающее размеру Земли. Но если бы мы стояли на вершине горы, чья высота сравнима с радиусом Земли, мы бы отчетливо обозревали кривизну Вселенной.

Таким образом, плоскостность относительна, и расстояние, отделяющее нас от горизонта, всегда нужно сравнивать с размером Земли. Если горизонт много меньше радиуса Земли, Земля кажется нам плоской. Равным образом в сжимающемся космосе горизонт всегда будет сужаться быстрее, чем Вселенная, из-за чего Вселенная выглядит даже более плоской, чем перед Большим взрывом.

То же самое справедливо и в отношении теорий Большого отскока. Вселенная в момент Большого сжатия будет казаться нам все более и более плоской, ведь обозреваемые нами расстояния также будут становиться все меньше и меньше. Этот маленький, плоский кусочек пространства-времени и станет нашей Вселенной после отскока.

Проблема горизонта решается соответствующим образом. Если представить Вселенную в далеком прошлом, когда она начала сжиматься еще в предыдущем цикле, все ее составляющие должны были быть способны взаимодействовать друг с другом, потому что находились в пределах космологического горизонта. По мере того как Вселенная сжималась перед коллапсом, горизонт сжимался все быстрее, и ограниченный им маленький участок становился новой Вселенной после резкого скачка, как он делал в теории инфляции. А поскольку все частицы внутри этого небольшого клочка пространства-времени взаимодействовали еще до момента отскока, получается, что проблемы горизонта больше не существует.

В современных теориях Большого отскока поражает одна особенность – чтобы вышеописанные проблемы решались, сжатие должно происходить очень медленно, при этом фаза сжатия не обязательно будет отражением фазы расширения. В некоторых моделях Вселенная даже не обязательно должна сжиматься. Более того, как было вскользь упомянуто в предыдущей главе, экспоненциальное расширение не единственный механизм, способный создавать спектр Land O’Lakes у реликтового излучения. С точки зрения математики медленное сжатие некоторых моделей делает абсолютно то же самое.

Также не стоит забывать, что предсказанные инфляционной моделью, но не обнаруженные гравитационные волны, предположительно должны были возникнуть в результате флуктуаций, появившихся в эпоху квантовой гравитации. Но поскольку в теориях Большого отскока эта эпоха не предусматривается, то и первичных гравитационных волн в них тоже нет. Множественность вселенных, этот непослушный отпрыск квантовых флуктуаций, также не находит себе места в теориях Большого отскока.

В настоящее время гипотезы отскакивающих, или циклических, вселенных служат темой активных научных исследований. Тем не менее история учит нас, что активные области исследований могут быть оставлены и забыты в мгновение ока. Впрочем, пока еще рано окончательно решать, избавляет ли нас Большой отскок от головной боли, вызванной инфляционной теорией, поэтому на сегодняшний взгляд теория отскоков выглядят привлекательной и жизнеспособной альтернативой.

Как понять, отражают ли эти теории реальность?

<p>14</p><p>При чем здесь квантовая гравитация?</p>

Итак, с момента Большого взрыва прошло 10^-43 секунд. Самое время – если время что-то значит – разработать теорию квантовой гравитации. Космологи будут вынуждены это сделать, если окажется, что отскакивающие Вселенные не способны избежать сингулярности. Все же главной причиной создания теории квантовой гравитации является не столько сингулярность, сколько многовековая убежденность физиков в том, что все силы природы должны быть объединены в одну большую конструкцию – единую теорию поля.

Поскольку пока не удалось зафиксировать данные наблюдений, которые противоречили бы общей теории относительности, мы можем сказать, что она корректна настолько, насколько это возможно для научной теории. Все же общая теория относительности остается классической теорией, не учитывающей квантового феномена. Доказательства современной квантовой теории поля столь же надежны, как и у общей теории относительности, однако эта теория не включает в себя гравитацию. Споры о том, какую теорию выбрать, продолжаются до сих пор.