Мечта Эйнштейна. В поисках единой теории строения

Мы уже видели, что у каждой частицы есть античастица; например, в случае электрона – это позитрон. При взаимодействии частицы и античастицы происходит аннигиляция с выделением одного или большего числа фотонов. Другими словами, вещество превращается в энергию.

Мы также видели, что в ранней Вселенной особую роль играло рождение пар. При тогдашних очень высоких энергиях пары частиц рождались в изобилии. Более того, при испарении чёрных дыр также рождаются пары, и чем меньше и горячее становятся чёрные дыры, тем быстрее они испаряются. Короче говоря, во Вселенной должна быть симметрия между частицами и античастицами. Тут же, естественно, возникает вопрос: сохранилась ли эта симметрия во Вселенной до настоящего времени? Отвечать, видимо, следует «нет». Если бы симметрия сохранилась, то мы обнаружили бы значительное количество антивещества в космических лучах, однако там его очень мало.

А не могут ли звёзды или даже галактики целиком состоять из антивещества? В общем, да, если поблизости нет обычного вещества, иначе от антивещества скоро ничего не осталось бы. Если бы Земля и наши тела состояли из антивещества, то неприятностей следовало бы ждать от вещества, хотя оно тоже, видимо, было бы редкостью. Кстати, по виду нельзя сказать, состоит ли галактика из антивещества, однако, так как свидетельств тому нет, а из современных теорий следует, что доминирует во Вселенной обычное вещество, большинство астрономов считает, что так оно и есть.

Правда, не все учёные с этим согласны, поэтому был предложен ряд космологических теорий, основанных на предположении о равноправии вещества и антивещества во Вселенной. Одна из наиболее известных – теория, предложенная О. Клейном и X. Альвеном. Они предположили, что когда-то Вселенная представляла собой «метагалактику» – гигантскую сферу (около триллиона световых лет в поперечнике), состоявшую из равного количества отделённых друг от друга частиц и античастиц. Постепенно под действием взаимного притяжения её частей метагалактика начала сжиматься. Однако даже при такой простой картине сразу возникают трудности – не известно, существует ли притяжение между веществом и антивеществом; возможно, между ними возникает отталкивание. Но вернёмся к теории. Метагалактика продолжала сжиматься, становясь всё меньше и меньше, пока не началась аннигиляция. При этом выделялась колоссальная энергия, и сжатие происходило так стремительно, что остановить его было очень трудно. Наконец, в результате накопления энергии сжатие прекратилось и началось постоянное расширение, которое и наблюдается сегодня.

Хотя теория и интересна, она наталкивается на ряд трудностей. В частности, в её рамках не удаётся адекватно объяснить наличие реликтового излучения. Остаётся открытым вопрос о размерах метагалактики и о том, в чём она существовала.

Помимо обсуждавшихся выше есть ещё ряд альтернативных теорий, но большинство из них учёные не принимают всерьёз, поэтому мы не будем их касаться, сделав исключение лишь для теории «старения света». В ней предполагается, что Вселенная на самом деле не расширяется, а красное смещение спектральных линий далёких галактик вызвано «старением» света, идущего до нас миллиарды лет. Сейчас у этой теории практически нет сторонников.

Другие вселенные

Как уже упоминалось, согласно инфляционной теории, помимо нашей Вселенной, может существовать множество, возможно, бесконечное количество, других. Однако есть они или нет – нам практически безразлично, поскольку считается, что мы полностью отрезаны от них. Уже говорилось и об идее Хойла, согласно которой Вселенная разделена на «отсеки», но и в этом случае границы между ними непреодолимы.

Представление о существовании других вселенных, особенно если они принципиально ненаблюдаемы, хотя и может показаться странным, но не ново. Ещё в 1961 году его обсуждал Роберт Дикке. Но в то время учёные, видимо, ещё не созрели для восприятия такой идеи, и она прошла почти незамеченной. Лишь в 1973 году, когда Хокинг и Коллинз возродили её в своей статье, к этой идее стали относиться серьёзней. Хокинг и Коллинз предположили, что может существовать бесчисленное множество вселенных, развивающихся при различных начальных условиях.

В одних вариантах теорий остальные вселенные существуют параллельно во времени с нашей, в других – нет. В одной из популярных версий новые вселенные ответвляются от существующих, рождая себе подобные. Интересно, что идея о многих вселенных не ограничивается космологией, а находит отражение и в квантовой механике. Недавно большое внимание привлекла квантовомеханическая модель, предложенная ещё в 1957 году Хью Эвереттом, работавшим тогда в Принстонском университете. Эверетт выдвинул её, пытаясь обойти некоторые трудности, связанные с причинностью. В этой модели новые вселенные отпочковываются от существующей каждый раз, когда на атомном уровне происходит случайное событие, так что в итоге появляется бесконечное множество вселенных.