ИЗ «НИЧЕГО»?
Может показаться парадоксальным, что целая Вселенная протяженностью 10 млрд св. лет (которая, возможно, расширится еще дальше, за пределы нашего горизонта) могла появиться из бесконечно малой крупицы. Это возможно потому, что, сколько бы Вселенная ни раздувалась, ее полная энергия по-прежнему может быть равна нулю. Согласно знаменитому уравнению Эйнштейна, все имеет энергию, равную mc2. Но все также имеет и отрицательную энергию из-за тяготения. Нам нужна энергия, чтобы выбраться за пределы земного притяжения, т. е. нам нужно сжечь достаточно ракетного топлива, чтобы достичь скорости 11,2 км/с. Таким образом, по сравнению с астронавтом в космосе на Земле мы испытываем дефицит энергии. Но этот дефицит (который можно назвать «потенциальной гравитационной энергией») с учетом того, что все во Вселенной складывается, может достичь значения минус mc2. Другими словами, Вселенная создает для себя такую глубокую «гравитационную яму», что все в ней имеет отрицательную гравитационную энергию, которая точно компенсируется ее энергией массы покоя. Поэтому энергия, затраченная на раздувание нашей Вселенной, на самом деле может быть равной нулю.
Специалисты по космологии иногда заявляют, что Вселенная могла развиться «из ничего». Но они должны внимательно относиться к своим словами, особенно когда обращаются к философам. Со времен Эйнштейна мы понимаем, что пустое пространство может иметь искривленную и деформированную структуру. Даже сжатая до «точки», она таит в себе частицы и силы, а это куда больше, чем философское «ничто». Когда-нибудь физики-теоретики, возможно, смогут написать фундаментальные уравнения, описывающие физическую реальность. Но физики никогда не объяснят того, что «вдыхает огонь» в уравнения и делает их реальностью в настоящем космосе. Фундаментальный вопрос «Почему есть что-то, а не ничто?» остается в ведении философов. И возможно, мы можем дать им мудрый ответ в духе Людвига Витгенштейна
[39]: «О чем невозможно говорить, о том следует молчать».
ЗА ЛИНИЮ ГОРИЗОНТА, К МУЛЬТИВСЕЛЕННОЙ
Долгосрочные прогнозы, описанные в главе 7, на самом деле основаны на предположении, которое мы не можем проверить, а именно на том, что те участки Вселенной, которые сейчас находятся вне нашего горизонта, похожи на то, что мы наблюдаем. Если вы находитесь в середине океана, вы не ожидаете, что земля находится сразу за горизонтом, но знаете, что океан не бесконечен и вы в конце концов причалите к континенту. Подобным же образом мы можем ошибаться, считая, что наша Вселенная бесконечно простирается в любую сторону одинаковым образом. Возможно, мы живем в пузыре с низкой плотностью, достаточно большом, чтобы его край лежал за нашим теперешним горизонтом, но окруженным куда более крупным районом, который в конце концов схлопнется вокруг нас. Не стоит ждать каких-либо резких перемен сразу за горизонтом; с другой стороны, нет никаких гарантий того, что мы можем экстраполировать местные условия на бесконечность.
Одно из самых важных значений раздувания состоит в том, что оно грандиозно и наглядно расширило наши представления о Вселенной. Чтобы объяснить Вселенную, которую мы видим, инфляция должна быть достаточно интенсивной, чтобы объяснить наличие 1078 атомов в пределах досягаемости наших телескопов. Но это всего лишь минимум. Возможно, для того, чтобы остановить начавшееся раздувание, потребуется много времени (физики-теоретики говорят об этом как о проблеме «изящного выхода» из инфляции). В самом деле, большинство версий теории инфляции предполагают, что количество «удвоений» должно быть намного больше, чем то, которое нужно, чтобы объяснить наблюдаемую нами Вселенную. В главе 1 мы рассмотрели последовательность «кадров» нашей Вселенной, каждый из которых охватывает в 10 раз больший масштаб. Если начинать с масштабов, привычных нам в обычной жизни, то 25 «кадров» приводят нас к границе того, что мы видим сегодня. Эта граница, по существу, установлена тем, какое расстояние может пройти свет за 10 млрд лет или около того с тех пор, как образовались первые галактики. Но теоретики инфляции представляют себе настолько более крупную Вселенную, что она может вместить в себя миллионы кадров, каждый из которых увеличен в десять раз, пока достигнет какого-то «края». Это колоссальное расширение пространства невозможно охватить умом (для меня, по крайней мере). Разрыв в масштабах между микромиром и горизонтом видимой нами Вселенной – это ничто по сравнению с разрывом с реальными границами Вселенной. Хотя она и не бесконечна, наша территория пространства и времени простирается гораздо дальше того, что мы можем видеть. Для того чтобы записать время, за которое свет с «края» Вселенной доберется до нас, потребуется не просто десять нулей и даже не сотня нулей, а миллионы.
Но это еще не все. Даже эта колоссальная Вселенная, имеющая объем, для выражения которого потребуется число в миллион знаков, может оказаться не «всем, что есть». Это результат одного эпизода инфляции, но этот эпизод – Большой взрыв – может сам по себе быть всего лишь одним событием в бесконечной серии. Можно отметить, что это естественное следствие из «вечной инфляции» особенно поддерживал космолог из России Андрей Линде. По этому сценарию, который требует особых (хотя и по-прежнему умозрительных) предположений о физических процессах при экстремальной плотности, у космоса может быть бесконечное прошлое. Участки, где раздувание не кончается, всегда растут достаточно быстро, чтобы обеспечить семена других Больших взрывов. Есть варианты этих гипотез, согласно которым эпизод инфляции может произойти внутри черной дыры, создав новые участки пространства-времени, не связанные с нашим собственным.
В этом месте позвольте мне добавить одно семантическое замечание по поводу определения слова «вселенная». Его правильное определение – это, конечно, «все, что есть». В этой главе я заявляю, что сущность, традиционно называемая Вселенной, – то, что изучают астрономы, или то, что осталось от Большого взрыва, – может быть одной из целого ряда сущностей, каждая из которых, возможно, началась со своего собственного Большого взрыва. Педанты могли бы захотеть называть Вселенной весь этот ансамбль. Но я думаю, что будет меньше путаницы, если оставить термин «вселенная» для того понятия, которое ему традиционно соответствует, хотя тогда потребуется новое слово «мультивселенная» для обозначения всего ансамбля «вселенных» – к этому понятию я вернусь в главе 11.
ГЛАВА 10
ТРИ ИЗМЕРЕНИЯ (И БОЛЬШЕ)
Земля (орбита Земли) есть мера всех орбит. Вокруг нее опишем додекаэдр. Описанная вокруг додекаэдра сфера есть сфера Марса. Вокруг сферы Марса опишем тетраэдр. Описанная вокруг тетраэдра сфера есть сфера Юпитера. Вокруг сферы Юпитера опишем куб. Описанная вокруг куба сфера есть сфера Сатурна. В сферу Земли вложим икосаэдр. Вписанная в него сфера есть сфера Венеры. В сферу Венеры вложим октаэдр. Вписанная в него сфера есть сфера Меркурия. Теперь у нас есть объяснение количеству планет.
