Множественные вселенные

У реликтового излучения есть одна странность. Почему оно такое однородное? Спектр излучения, попадающего в наши детекторы, характеризуется одной и той же температурой – на 2,725° выше абсолютного нуля. Когда фотоны отправлялись в свое путешествие, приблизительно через 370 000 лет после Большого взрыва, у них была гораздо более высокая температура, около 3000°, при которой электроны и ядра объединялись в атомы. По мере расширения пространства фотоны охлаждались, то есть их энергия, определяемая частотой их колебаний, постепенно падала, пока не достигла нынешнего уровня, на котором мы обнаруживаем такие фотоны в микроволновой области электромагнитного спектра.

Но почему все фотоны имеют приблизительно одинаковую температуру? Когда два объекта с разными температурами вступают в контакт друг с другом, они передают энергию таким образом, что со временем их температура становится одинаковой. Это объяснение казалось бы подходящим, если бы не одно слово в предыдущем предложении – «контакт». Контакт возможен только со скоростью света. Расстояния в пространстве были такими, что для производимой со скоростью света передачи информации о температуре на другую сторону расширяющейся Вселенной не хватило бы времени.

Единственное кажущееся разумным объяснение таково: две точки пространства могли достичь одинаковой температуры, только если они были в течение достаточного времени расположены ближе друг к другу, чем предполагала наша модель расширяющейся Вселенной. В начале 1980-х гг. американский космолог Алан Гут предложил возможное решение этой проблемы. На ранних стадиях существования Вселенной расширение пространства не было быстрым. Сначала расширение происходило медленно, что и позволило пространству достичь единой температуры. После этого наступил этап чрезвычайно быстрого расширения пространства, называемый теперь стадией инфляции. Предполагается, что такая инфляция была вызвана антигравитационным, так называемым инфлатонным, полем, которое обеспечило экспоненциально быстрое расширение пространства. Согласно современной модели, стадия быстрой инфляции продолжалась недолго – всего около 10^–36 секунды, то есть одной миллиардной одной миллиардной одной миллиардной одной миллиардной доли секунды. Однако считается, что за это время инфлатонное поле увеличило пространство в 10⁷⁸ раз. Как будто бы было высвобождено накопленное давление, а после этого высвобождения скорость расширения Вселенной снизилась до более умеренного уровня, который мы с тех пор и наблюдаем.

Эта модель позволяет объяснить, почему Вселенная представляется нам плоской и по большей части весьма однородной. Наблюдаемые нами крупные отклонения от однородности – галактики и пустые пространства – на самом деле представляют собой результат мельчайших квантовых флуктуаций в малом участке пространства, раздутом этой чрезвычайно сильной инфляцией. Инфляцией также можно объяснить кажущуюся плоскостность Вселенной: она должна была разгладить практически всю заметную кривизну, существовавшую в ранней Вселенной.

Математический аппарат, который разработали для объяснения такой инфляции Андрей Линде, работающий сейчас в Стэнфорде, и Александр Виленкин[82] из университета Тафтса, приводит к поразительному предсказанию. Из него следует, что инфляция может не быть одиночным событием: инфляция пространства, подобная произошедшей в нашей Вселенной, могла случиться и в других областях космоса. Квантовые флуктуации, происходящие во всем пространстве, приводят к возникновению в некоторых местах инфлатонного поля, создающего огромные вселенные. Иначе говоря, могут существовать и другие вселенные, подобные нашей, а пространство тогда должно быть похоже на швейцарский сыр, дырки в котором соответствуют разным вселенным.

Сможем ли мы когда-либо узнать, насколько справедливо такое описание Вселенной? Не сочиняем ли мы внутренне непротиворечивые теории, которые даже могут соответствовать истине, однако не поддаются никакой проверке? Возможности нашего познания, по-видимому, ограниченны даже в нашей собственной Вселенной. Как же можно даже надеяться выяснить, существуют ли эти другие вселенные в реальности или только в фантазиях физиков-теоретиков?

Исследования существования таких других вселенных сосредоточены на возможности их взаимодействия с нашей Вселенной, в ходе которого они могли бы оставить какие-либо следы. Можно ли получить от реликтового излучения свидетельства того, что наша Вселенная в процессе своего формирования сталкивалась с другими вселенными? Высказывались предположения о том, что такими столкновениями могли быть вызваны перепады температур на карте ранней Вселенной, но, как признает одна из исследовательских групп Университетского колледжа Лондона, изучающая такую возможность, «одна из многочисленных дилемм, с которыми сталкиваются физики, состоит в том, что человек очень хорошо умеет выискивать закономерности в данных, которые могут быть результатом простого совпадения». Тем не менее эти исследования не лишены надежды. Обнаружение свидетельств существования соседних вселенных не является заведомо недостижимой целью. Такое знание может быть возможно. Трудность состоит в выяснении того, каким образом эти другие вселенные могли воздействовать на то, что не выходит за пределы нашего горизонта видимости.