В рамках модели безграничной вселенной Хокинга другие миры гнездятся в особой форме пространства, где измерений не три, как мы привыкли, а больше: ведь поверхность сферы – это двумерная поверхность, свернутая в третьем измерении, а пространство-время четырехмерно; чтобы свернуть что-то в замкнутую поверхность, всегда требуется дополнительное измерение. Но есть и другая модель, точнее, разновидность моделей, разработанных на основе инфляционного сценария и позволяющих по-другому представить себе совокупность множества миров, не выкручивая мозги в попытках постичь геометрии пяти и более измерений (четыре пространственных плюс одно временное).
Хотя сам Хокинг высказывал сомнения относительно этой гипотезы, получившей название «продолжающейся инфляции», на самом деле она основана на его революционном открытии 1974 года – на том, что черные дыры взрываются.
Согласно сценарию инфляции, сразу после планковского времени вакуум как таковой был в «ложном» состоянии – возбужденный и полный энергии, как переохлажденная вода. Когда ложный вакуум переходит в стабильное состояние более низкой энергии, избыток энергии и высвобождается в виде феноменального рывка расширения (инфляции), и происходит равномерный Большой Взрыв, из которого развивается вселенная в привычном нам виде. А теперь представим себе, что этот переход происходит не везде одновременно.
Почти сразу после того, как Алан Гут выдвинул теорию инфляции, другие ученые, в том числе Алексей Старобинский и Андрей Линде, обнаружили, что разные области первоначального ложного вакуума, вероятно, переходили в состояние низкой энергии независимо друг от друга. Это примерно как откупорить бутылку лимонада: в жидкости сразу появятся мириады пузырьков – и каждый пузырек можно считать областью стабильного вакуума, который расширяется сам по себе. Однако в отличие от пузырьков в лимонаде каждый пузырек в вакууме продолжает расширяться, пока жидкость не исчезнет и не останутся только пузырьки.
Такая вероятность натолкнула на серьезные технические вопросы к ранним версиям сценария инфляции, поскольку при слиянии пузырьков возникло бы возмущение, которое распространилось бы на все слившиеся пузырьки. Если бы Вселенная, в которой мы живем, образовалась подобным способом, она не была бы идеально однородной, поскольку возмущения оставили бы следы, например, в реликтовом микроволновом излучении.
Это можно обойти. Самому Хокингу больше всего нравится мысль о «хаотичной инфляции», в ходе которой мир вне нашей Вселенной (бесконечная метавселенная) находится в полном беспорядке – одни области расширяются, другие сжимаются, одни холодные, другие горячие. В такой хаотичной метавселенной наверняка нашлись бы области, подходящие для инфляции. Так что, согласно такой картине, мы просто случайно очутились во Вселенной, порожденной случайным всплеском среди хаоса.
Однако своим существованием мы хаосу не обязаны. Не исключено, что мы живем в пузырьке, который не слился с соседями – точнее, еще не слился (если читателю кажется, что это совсем уж неправдоподобное совпадение, в дальнейшем он убедится, что это не так). А может быть, есть какой-то закон физики, который запрещает пузырькам формироваться в «жидкости» слишком тесно. И вот здесь можно привлечь гипотезу об излучении Хокинга.
Как мы знаем из главы 9, излучение Хокинга вызвано взаимодействием квантовых эффектов и гравитации на горизонте вокруг черной дыры. Однако Хокинг и его коллега Гари Гиббонс, с которым у него был общий кабинет в Кембридже в конце 1970-х, обнаружили, что такое излучение вырабатывается на любом подобном горизонте – не обязательно вокруг черной дыры.
Вселенная расширяется таким образом, что чем дальше друг от друга отстоят две области, тем быстрее они разбегаются друг от друга. Поэтому области пространства, достаточно далекие друг от друга, не могут «общаться» посредством световых лучей (да и чего угодно), поскольку пространство между ними расширяется быстрее скорости света. Если свет не может дойти от одной области до другой, значит, где-то есть горизонт, который свет не может пересечь, и этот горизонт разделяет две области пространства точно так же, как горизонт вокруг черной дыры отделяет все, что внутри, от всего, что снаружи.
Хокинг и Гиббонс показали, что подобного рода горизонт тоже излучает, как и горизонт черной дыры, и излучение распространяется от горизонта в обе стороны. В сегодняшней Вселенной, растянутой в результате расширения, воздействие этого излучения ничтожно, но на ранних этапах расширения Вселенной оно, вероятно, играло более значительную роль. Расширение Вселенной неуклонно замедляется, поскольку тяготение всего вещества во Вселенной стремится стянуть все обратно – в Большое Сжатие. Поэтому раньше, в юной Вселенной, темп расширения был гораздо выше, и воздействие излучения Хокинга с горизонтов было более заметным. Давным-давно даже стремительно расходящиеся области пространства еще не успели отдалиться друг от друга и располагались гораздо теснее.
Ричард Готт из Принстонского университета с готовностью подхватил гипотезу о том, что излучение с горизонтов могло повлиять на расширение Вселенной, и сумел сочетать ее с гипотезой инфляции. Ее изучал и Андрей Линде, но особенно не распространялся о своих находках – в отличие от общительного энтузиаста Готта.
Оказалось, что при определенных условиях излучение Хокинга в объеме пространства, заполненном такими горизонтами, порождает энергию, которая подпитывает инфляцию и заставляет Вселенную (точнее, метавселенную) расширяться сверхбыстро. Сверхбыстрое расширение создает новые горизонты, те, в свою очередь, испускают больше излучения – получаем сверхбыстрое расширение в процессе непрерывной инфляции, которая сама себя обеспечивает. Пузыри обычного низкоэнергичного стабильного вакуума, формирующиеся в безбрежном море инфляционного расширения, растут медленнее, поэтому, даже если два пузырька образуются по соседству, стремительное расширение разделяющего их ложного вакуума метавселенной не даст им слиться.
Однако при мысли о том, что это за «определенные условия», голова идет кругом. Температура излучения Хокинга должна быть около 1031 K, а плотность массы-энергии в ложном вакууме еще того поразительнее – 1093 граммов на кубический сантиметр. И вот в этом невероятном, стремительно расширяющемся ложном вакууме и возникают пузыри стабильного вакуума – и каждый из них превращается в самостоятельную вселенную.
По такому сценарию вселенная не одна – их бесконечно много, и они навеки разделены непроходимыми преградами сверхплотного ложного вакуума. В каком-то смысле эта гипотеза лишена смысла. Существование других вселенных, которые мы никогда не сможем пронаблюдать, вселенных, в принципе никак не влияющих на нашу, – предмет разговора для философа, а не для астрофизика. Однако оказывается, что создать вселенную можно разными способами, и по некоторым сценариям вселенные вполне могут взаимодействовать, а это уже заинтересует кого угодно, не только философов и астрофизиков.
* * *
Все эти разговоры о сверхплотности и сверхэнергии и смелые заявления о числах вроде 1093 граммов на кубический сантиметр заставляют задуматься о том, сколько же всего массы-энергии содержится в нашем пузырьке-вселенной (если, конечно, считать, что в каком-то из этих сценариев есть зерно истины). Ответ еще удивительнее: ноль. Оставим же философам беседовать о постоянной инфляции и вернемся к хокинговской модели вселенной, чтобы разобраться, как такое может быть.
