Реакция на инфляцию

Хотя Гут был уверен в том, что инфляционная теория верна, он не-
сколько нервничал, когда начал читать первые публичные лекции.
Когда в 1980 году он представил свою теорию, то признался: «Я все
еще беспокоился о том, что некоторые заключения в теории могли
быть неверны. И побаивался, что покажусь незрелым космологом».
Но его теория была столь изящна и мощна, что физики всего мира
незамедлительно уяснили всю ее важность. Нобелевский лауреат
Марри Гелл-Манн воскликнул: «Вы решили важнейшую проблему
космологии!» Другой нобелевский лауреат Шелдон Глэшоу по
секрету сообщил Гуту, что Стивен Вайнберг был «взбешен», когда
услышал об «инфляции». Гут взволнованно спросил: «У Стива были
какие-то возражения по поводу теории?» Глэшоу ответил: «Нет,
просто он жалел, что сам до нее не додумался». Ученые задавались во-
просом, как они могли упустить такое простое решение. Теорию Гута
восторженно приняли физики-теоретики, пораженные ее размахом.

Новая теория расширила и перспективы Гута на получение рабо-
ты. Когда-то из-за большой конкуренции на рынке труда он лицом
к лицу столкнулся с безработицей. «Я находился в критической
ситуации в смысле трудоустройства», — признавался он. Внезапно
на него посыпались предложения из лучших университетов, но

Массачусетский технологический институт, который он выбрал с
самого начала, не прислал ему приглашения. Тогда же Гут прочитал
записочку-предсказание, запеченную в печенье, которая гласила:
«Если вы не слишком застенчивы, то прямо перед вами находится
волнующая возможность». Это предсказание придало ему мужества
позвонить в Массачусетский технологический институт и осведо-
миться о возможности получения работы. Он был ошеломлен, когда
через несколько дней ему перезвонили из института и предложили
должность профессора. В следующем печенье он обнаружил вот
такое предсказание: «Не нужно действовать под влиянием момен-
та». Не обратив внимания на совет, он решил принять предложение
МТИ. «В конце концов, что может знать китайское печенье?» —
спросил он себя.

Однако возникли серьезные проблемы. Астрономы были не
слишком очарованы теорией Гута, поскольку в ней зияла пробоина;
она давала неверный прогноз со. Тот факт, что со относительно близ-
ка к 1, мог объясняться теорией инфляции. Однако инфляционная
теория шла намного дальше и предсказывала, что со (или со плюс
л) должна в точности равняться 1, что соответствовало плоской
Вселенной. В следующие годы по мере того, как накапливалось все
больше экспериментальных данных о расположении темной мате-
рии во Вселенной, значение со несколько сдвинулось, поднявшись с
0,1 до 0,3. Но это значение все еще было потенциально опасным для
теории инфляции. Хотя в течение следующего десятилетия физики
посвятили теории инфляции более трех тысяч работ, для астрономов
она оставалась странной. Им казалось, что имеющиеся у них данные
исключают возможность инфляции Вселенной.

Некоторые астрономы жаловались, что физики, занимающиеся
теорией частиц, настолько захвачены красотой теории инфляции,
что готовы пренебречь экспериментальными фактами. (Астроном
Роберт Киршнер из Гарварда писал: «Эта «инфляционная» тео-
рия звучит безумно. Тот факт, что ее серьезно воспринимают люди,
которые пользуются заслуженным авторитетом, не превращает ее
автоматически в правильную». Роджер Пенроуз из Оксфорда назвал
теорию инфляции «модой, которую специалисты, занимающиеся
физикой высоких энергий, навязали космологам. Даже муравьеды
думают, что их детеныши прекрасны».)

Сам же Гут верил: рано или поздно подтвердится, что Вселенная
плоская. Но его и вправду беспокоил тот факт, что в изначальной
картине наблюдался маленький, но очень серьезный недостаток,
который и до сих пор не до конца объяснен. Теория инфляции иде-
ально подходила для решения глубоких космологических проблем.
Проблема заключалась в том, что Гут не знал, как «выключить» ин-
фляцию.

Представьте, что вы поставили на огонь чайник и температура
воды в нем подходит к точке кипения. Как раз перед тем, как закипеть,
она мгновенно переходит в состояние высокой энергии. Она стре-
мится закипеть, но не может, потому что для образования пузырьков
ей требуется какая-то неравномерность, инородное тело. Но когда
пузырек образуется, он быстро переходит в состояние низкой энер-
гии чистого вакуума, и чайник наполняется пузырьками. В конце
концов пузырьки становятся такими большими, что сливаются, пока
чайник не наполняется однородным паром. Когда все пузырьки сли-
ваются, фаза перехода воды в пар завершена.

В изначальной картине Гута каждый пузырек представлял из себя
частичку нашей Вселенной, расширяющейся из вакуума. Но когда Гут
провел расчеты, он обнаружил, что пузырьки не сливаются должным
образом, тем самым оставляя Вселенную невероятно комковатой.
Иными словами, по его теории оставался полный чайник пузырьков
пара, которые никогда не сольются вместе, чтобы образовать полный
чайник однородного пара. Чайник кипящей воды Гута, казалось, ни-
когда не превратится во Вселенную сегодняшнего дня.

В1981 году АндрейЛинде из Института П. Н. Лебедева в России, а
также Пол Дж. Штайнхардт и Андреас Альбрехт из Пенсильванского
университета нашли способ разрешить эту загадку, поняв, что если
одиночный пузырекложного вакуума будет расширяться достаточно
долго, то в конце концов он заполнит весь «чайник» и создаст одно-
родную Вселенную. Иными словами, наш мир может быть побочным
продуктом одиночного пузырька, который расширился и заполнил
Вселенную. Тогда не понадобилось бы большое количество пузырь-
ков, которые должны слиться и заполнить чайник однородным па-
ром. Достаточно было бы одиночного пузырька, при условии, что он
расширялся бы достаточно долго.

Вернемся к аналогии с плотиной и ложным вакуумом. Чем шире
плотина, тем больше времени понадобится воде, чтобы ее прорвать.
Если стена плотины достаточно толстая, то время, нужное воде, что-
бы пройти сквозь плотину, может быть произвольно долгим. Если
Вселенная может расшириться в 10⁵⁰ раз, то у одиночного пузырька
достаточно времени решить проблемы горизонта, плоскостной
Вселенной и монополя. Иными словами, если процесс туннелиро-
вания достаточно замедлен, то Вселенная расширяется достаточно
долго, чтобы стать плоской и чтобы по ней распространились моно-
поли. Но это все же не решает вопрос: какой механизм может про-
длить инфляцию такого большого масштаба?

В конце концов, эта трудная проблема стала известна как «про-
блема мягкого выхода», то есть как расширять Вселенную достаточ-
но долго, чтобы один-единственный пузырек смог образовать цели-
ком всю Вселенную. За несколько лет было предложено по крайней
мере 50 различных способов решения «проблемы мягкого выхода».
(Это обманчиво простая задача. Я сам пытался найти несколько
решений. Было относительно легко создать расширение умеренных
масштабов в ранней Вселенной. Но чрезвычайно трудно заставить
Вселенную расшириться в 10⁵⁰ раз. Конечно, можно просто вписать
цифру 10⁵⁰, но это будет искусственно и натянуто.) Иными словами,
общепринятым было мнение, что процесс инфляции решает пробле-
му монополя, горизонта и плоскостности Вселенной, но никто точно
не знал, что вызвало инфляцию и что ее остановило.

Хаотическое расширение
и параллельные вселенные

Физика Андрея Линде нисколько не беспокоил тот факт, что никто не
торопился с решением проблемы мягкого выхода. Линде признавал-
ся: «У меня было такое чувство, что Бог просто не мог не воспользо-
ваться такой возможностью упростить свою работу».

В конце концов Линде предложил новый вариант теории инфля-
ции, который, казалось, не содержал некоторых недостатков пре^:
дыдущих версий. Он представлял Вселенную, в которой в различных
временных и пространственных отрезках происходят спонтанные

нарушения. В каждой точке, где происходит нарушение, возникает,
Вселенная, которая расширяется. Большую часть времени расши-'
рение незначительно. Но поскольку процесс беспорядочен, в конце
концов возникает пузырек, расширение которого длится достаточно
долго для того, чтобы создать нашу Вселенную. Из этого логически
вытекает, что расширение является длительным и вечным, большие
взрывы случаются постоянно, одни вселенные отпочковываются
от других вселенных. Согласно этому сценарию, вселенные могут
«распускаться бутонами» других вселенных, создавая тем самым
«Мультивселенную».

Согласно этой теории, спонтанное нарушение может произойти
где угодно в нашей Вселенной, став причиной того, что от нашей
Вселенной отпочкуется еще одна. Это также означает, что и наша
Вселенная могла отпочковаться от другой вселенной. Согласно хао-
тической инфляционной модели, Мультивселенная вечна, даже если
не вечны отдельные вселенные. В некоторых вселенных значение
ш может быть очень большим, и тогда они немедленно прекратят
свое существование в результате Большого Сжатия после Большого
Взрыва. В других вселенных это значение может быть совсем близ-
ким к нулю, в результате чего они будут расширяться вечно. В конце
концов в Мультивселенной начинают доминировать те вселенные,
которые стремительно расширяются.

Оглядываясь назад, можно сказать, что сама идея существования
параллельных вселенных буквально навязана нам. Инфляционная те-
ория представляет собой синтез традиционной космологии с дости-
жениями в области физики элементарных частиц. Будучи квантовой
теорией, физика частиц утверждает, что существует ограниченная
вероятность происхождения маловероятных событий, таких, как
создание параллельных вселенных. Таким образом, как только мы
признаем возможность создания одной Вселенной, мы тем самым
откроем двери возможности создания бесконечного множества
параллельных вселенных. К примеру, вспомните о том, как квантовая
теория описывает электрон. Вследствие нестабильности электрон
не существует ни в одной отдельно взятой точке, а существует во
всех возможных точках вокруг ядра. Это электронное «облако»,
окружающее ядро, представляет электрон, находящийся во многих
положениях одновременно. Это основа всей химии, позволяющая

электронам связывать молекулы между собой. Наши молекулы не рас-
творяются, потому что вокруг них танцуют электроны, удерживая их
в целостности. Подобным образом и наша Вселенная была когда-то
меньше электрона. Применяя квантовую теорию ко Вселенной, мы
вынуждены признать, что Вселенная существует одновременно во
многих состояниях. Иными словами, допустив применение кванто-
вых флуктуации ко Вселенной, мы почти вынуждены признать воз-
можность существования параллельных Вселенных. Похоже, выбор
у нас невелик.