2. 10–43 с – эпоха теории великого объединения
Произошло нарушение симметрии, что стало причиной образования стремительно расширяющегося пузырька. По мере того как пузырек рос, четыре фундаментальных взаимодействия стремительно отделились друг от друга. Гравитация первой отделилась от трех остальных взаимодействий, вызвав ударную волну во всей Вселенной. Изначальная симметрия сверхсилы была нарушена и превратилась в симметрию меньшего порядка, которая, возможно, содержала в себе симметрию теории великого объединения SU (5). Оставшиеся сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия были все еще объединены симметрией теории великого объединения. На этом этапе Вселенная расширилась в невероятное количество раз (возможно, в 1050), и расширение это было вызвано неизвестными до сих пор причинами; пространство расширялось со скоростью, астрономически большей, чем скорость света. Температура была 1032 градусов
[21].
3. 10–34 с – конец инфляции
Температура упала до 1027 градусов, когда сильное взаимодействие отделилось от двух других сил. (Группа симметрии теории великого объединения распалась на SU (3) × SU (2) × U (l).) Инфляционный период завершился, дав Вселенной возможность идти по пути стандартного расширения Фридмана. Вселенная состояла из горячего плазменного «супа» свободных кварков, глюонов и лептонов. Свободные кварки превратились в нынешние протоны и нейтроны. Наша Вселенная была еще довольно маленькой, размером всего лишь с сегодняшнюю Солнечную систему. Вещество и антивещество аннигилировали, но существовал крошечный перевес вещества над антивеществом (1 миллиардная доля), в результате которого и осталась вся окружающая нас материя. (Этот энергетический диапазон, как мы надеемся, будет дублирован в течение нескольких следующих лет ускорителем частиц – Большим адронным коллайдером
[22].)
4. 3 минуты – образование ядер
Температуры упали достаточно низко для образования ядер, которые теперь не разрывало сильным жаром. Водород синтезировался в гелий (создав сегодняшнее массовое соотношение: 75 % водорода к 25 % гелия). Образовались ничтожные количества лития, но синтез более тяжелых элементов прекратился, потому что ядра с 5 частицами были слишком неустойчивы. Вселенная была непрозрачной, свет рассеивался свободными электронами. Этот момент отмечает конец первозданного огненного шара.
5. 380 000 лет – возникновение атомов
Температура упала до 3000 К. Атомы, которые формировались электронами, окружающими ядра, больше не разрывало жаром. Фотоны теперь могли свободно передвигаться, не будучи поглощенными. Это и есть то самое излучение, которое было измерено спутниками СОВЕ и WMAP. Вселенная, когда-то непрозрачная и наполненная плазмой, стала прозрачной. Небо вместо белого стало черным.
6. 1 млрд лет – звезды отвердевают
Температура упала до 18 градусов. Начали формироваться квазары, галактики и галактические скопления, в большинстве своем представляющие побочный продукт многочисленных крошечных волн в первоначальном облаке пламени. В звездах начали «печься» легкие элементы, такие как углерод, кислород и азот. Взрывающиеся звезды извергали в небеса элементы с атомным весом выше железа. Это самая отдаленная эпоха, которую мы можем исследовать с помощью космического телескопа «Хаббл».
7. 6,5 млрд лет – расширение де Ситтера
Расширение Фридмана завершается, и Вселенная постепенно ускоряет свое расширение и входит в фазу ускорения, которая называется расширением де Ситтера, вызванным загадочной антигравитационной силой, природа которой не раскрыта и до сегодняшнего дня.
8. 13,7 млрд лет – сегодня
Настоящее. Температура упала до 2,7 градуса. Мы наблюдаем сегодняшнюю Вселенную, состоящую из галактик, звезд и планет. Расширение Вселенной продолжает стремительно ускоряться.
Будущее
Хотя сегодня инфляционная теория способна объяснить так много загадок Вселенной, это еще не служит доказательством того, что она верна. (Кроме того, недавно были предложены конкурирующие теории, как мы увидим в главе 7.) Данные, касающиеся сверхновых звезд, предстоит еще проверять и проверять, принимая во внимание такие факторы, как пыль и аномалии, возникающие при образовании сверхновых
[23]. «Дымящимся пистолетом» (то есть последней, явной уликой), который окончательно подтвердит или опровергнет инфляционный сценарий, являются гравитационные волны, возникшие в момент Большого взрыва. Подобно микроволновому фону, гравитационные волны должны по-прежнему распространяться по Вселенной и, по сути, могут быть обнаружены при помощи детекторов гравитационных волн, как мы расскажем в главе 9. Теория инфляции содержит некоторые предположения относительно природы этих гравитационных волн, и детекторы должны обнаружить их.
Но один из наиболее интригующих прогнозов теории инфляции не может быть проверен прямым путем. Этот прогноз – существование в Мультивселенной дочерних вселенных, которые живут по несколько иным физическим законам. Чтобы осознать все, что влечет за собой факт возможного существования Мультивселенной, необходимо прежде всего понять, что теория инфляции полностью укладывается в причудливые уравнения Эйнштейна и квантовой теории. Согласно теории Эйнштейна, существование многочисленных вселенных является возможным, а по квантовой теории у нас даже есть средства для передвижения между ними. И в рамках новой М-теории мы можем обрести окончательную теорию, которая поможет раз и навсегда решить вопрос о параллельных вселенных и путешествии во времени.
Часть II
Мультивселенная
Глава 5
Порталы в другие измерения и путешествие во времени
В недрах каждой коллапсирующей черной дыры могут таиться семена новой расширяющейся Вселенной.
Сэр Мартин Рис
Черные дыры могут стать проходами в какое угодно время. Если бы нам пришлось прыгнуть в черную дыру, то предполагается, что мы бы появились в другой части Вселенной и в другой временной эпохе… Черные дыры могут быть вратами в Страны чудес. Но есть ли там Алисы и белые кролики?
