Журнал «Вокруг Света» №08 за 2009 год

Этот подход был применен к так называемой космологической постоянной, которая характеризует плотность энергии нашего вакуума. Значение этой постоянной, полученное из астрономических наблюдений, оказалось в хорошем согласии с предсказаниями, основанными на концепции Мультиверса. Это стало первым свидетельством существования там, за горизонтом, поистине колоссальной вечно инфлирующей Вселенной. Это свидетельство, конечно, косвенное, каким только и могло быть. Но если нам посчастливится сделать еще несколько удачных предсказаний, то новую картину мира можно будет признать доказанной за пределами разумных сомнений.

Что было до большого взрыва?

А было ли у Вселенной начало? Мы описали безгранично расширяющийся космос, порождающий все новые «большие взрывы», но хотелось бы знать, всегда ли Вселенная была такой? Многие находят такую возможность весьма привлекательной, поскольку она избавляет от некоторых трудных вопросов, связанных с началом Вселенной. Когда Вселенная уже существует, ее эволюция описывается законами физики. Но как описывать ее начало? Что заставило Вселенную появиться? И кто задал ей начальные условия? Было бы весьма удобно сказать, что Вселенная всегда пребывает в состоянии вечной инфляции без конца и без начала.

Эта идея, однако, сталкивается с неожиданным препятствием. Арвинд Борд и Алан Гут доказали теорему, которая утверждает, что хотя инфляция вечна в будущем, она не может быть вечной в прошлом, а это значит, что у нее должно быть какое-то начало. И каково бы оно ни было, мы можем продолжать спрашивать: а что было до того? Получается, что один из основных вопросов космологии — с чего началась Вселенная? — так и не получил удовлетворительного ответа.

Единственный предложенный до сих пор способ обойти эту проблему бесконечной регрессии состоит в том, что Вселенная могла быть спонтанно создана из ничего. Часто говорят: ничто не может появиться из ничего. Действительно, материя обладает положительной энергией, и закон ее сохранения требует, чтобы в любом начальном состоянии энергия была такой же. Однако математический факт состоит в том, что замкнутая вселенная обладает нулевой энергией. В общей теории относительности Эйнштейна пространство может быть искривленным и замыкаться на себя подобно поверхности сферы. Если в такой замкнутой вселенной двигаться все время в одну сторону, то в конце концов вернешься туда, откуда стартовал, — точно так же, как возвращаешься в исходную точку, обойдя вокруг Земли. Энергия материи положительна, но энергия гравитации — отрицательна, и можно строго доказать, что в замкнутой вселенной их вклады в точности компенсируют друг друга, так что полная энергия замкнутой вселенной равна нулю. Другая сохраняющаяся величина — электрический заряд. И тут тоже оказывается, что полный заряд замкнутой вселенной должен быть нулевым.

Если все сохраняющиеся величины в замкнутой вселенной равны нулю, то ничто не препятствует ее спонтанному появлению из ничего. В квантовой механике любой процесс, который не запрещен строгими законами сохранения, с некоторой вероятностью будет происходить. А значит, замкнутые вселенные должны появляться из ничего подобно пузырькам в бокале шампанского. Эти новорожденные вселенные могут быть разного размера и заполнены разными типами вакуума. Анализ показывает, что наиболее вероятные вселенные имеют минимальные начальные размеры и наивысшую энергию вакуума. Стоит появиться такой вселенной, как немедленно под влиянием высокой энергии вакуума она начинает расширяться. Именно так и начинается история вечной инфляции.

Космология Блаженного Августина

Следует оговориться, что аналогия между возникающими из ничего вселенными и пузырьками шампанского не совсем точна. Пузырьки рождаются в жидкости, а у вселенной нет никакого окружающего пространства. Зародившаяся замкнутая вселенная — это и есть все имеющееся пространство. До ее появления никакого пространства не существует, как не существует и времени. В общей теории относительности пространство и время связаны в единую сущность, называемую «пространством-временем», и время начинает свой отсчет лишь после того, как появляется Вселенная.

Нечто подобное много столетий назад было описано Августином Блаженным. Он пытался понять, что делал Бог до того, как создал небеса и землю. Свои размышления над этой проблемой Августин изложил в замечательной книге «Исповедь». Вывод, к которому он в итоге пришел, состоит в том, что Бог должен был создать время вместе со Вселенной. До того не было времени, а значит, бессмысленно спрашивать, что было раньше. Это очень похоже на ответ, который дает современная космология.

Вы можете спросить: что заставило Вселенную появиться из ничего? Как это ни удивительно, никакой причины не требуется. Если взять радиоактивный атом, он распадется, и квантовая механика предсказывает вероятность его распада за определенный интервал времени, скажем, за минуту. Но если спросить, почему атом распался именно в данный конкретный момент, а не в другой, то ответ будет состоять в том, что не было никакой причины: этот процесс совершенно случаен. Аналогично не требуется причины и для квантового создания Вселенной.

Законы физики, которые описывают квантовое рождение Вселенной, — те же самые, что описывают ее последующую эволюцию. Из этого, по-видимому, следует, что законы существовали в некотором смысле прежде, чем возникла Вселенная. Иными словами, законы, похоже, не являются описанием Вселенной, а обладают неким платоновским существованием, помимо самой Вселенной. Мы пока не знаем, как это понимать.

Об авторе

Александр Виленкин — директор Института космологии в Университете Тафтса (Бостон, штат Массачусетс). Он окончил Харьковский университет в 1971 году, в 1976-м эмигрировал из СССР, в 1978-м стал профессором Университета Тафтса. Виленкин — один из ведущих современных космологов, автор концепции вечной инфляции, появившейся как развитие инфляционной космологии Алана Гута, совместно с которым написал ряд научных работ. Известна полемика между Александром Виленкиным и Стивеном Хокингом по вопросу о том, как именно случилось квантовое рождение Вселенной. Виленкин является сторонником антропного принципа, согласно которому существует множество вселенных и лишь немногие из них пригодны для жизни разумных обитателей. Причем Виленкин считает, что из антропного принципа можно получить нетривиальные предсказания, позволяющие подтвердить существование недоступных наблюдению вселенных. Бурные дискуссии вызвала научно-популярная книга Александра Виленкина «Мир множества миров: в поисках других вселенных», опубликованная на английском языке. В этом году она выходит на русском.

Александр Виленкин

Страна, которой нет

Принято считать, что на всей территории Сомали свирепствуют голод, нищета и насилие. Республика Сомалиленд — одно из непризнанных государств, возникших на землях некогда единой страны, — исключение. Здесь война закончилась еще в 1991 году, а нынешний хрупкий мир если и не привлек толпы туристов, то по крайней мере позволил путешествовать без бронежилета тем немногим, кто решил посмотреть на эту страну.

В Сомалиленд не летают пассажирские самолеты. По крайней мере в Аддис-Абебе, столице соседней Эфиопии, так говорят все. «Но ты можешь полететь на грузовом со своими, — сказал мне кто-то. — С русскими». Летчики, которых здесь по старой памяти называли русскими, на самом деле были украинцами. Еженедельно они вылетали из пустынного эфиопского городка Дыре-Дауа в сторону столицы Сомалиленда — Харгейсы. Их самолеты не были рассчитаны на транспортировку пассажиров. Они везли кат — побеги произрастающего в Эфиопии слабонаркотического растения, листья которого в Сомалиленде жевали практически все: мужчины на улицах, женщины и дети по домам. «Они возьмут тебя бесплатно, — пообещали мне. — Это же твои братья». Я кивнул, но все равно сел в автобус.

Прямых маршрутов не было: на пути от Аддис-Абебы к сомалийской границе транспорт приходилось менять трижды, и его без того чудовищное состояние при каждой пересадке только ухудшалось. Последний автобус, который вез меня из буйного эфиопского городка Джиджига в приграничную деревню Тог-Ваджале, более походил на мчащийся по горам мусорный контейнер. Он подскакивал на крупных камнях, заваливался на поворотах, бессильно ревел на подъемах и скрипел стертыми тормозами на спусках.

Потом горы закончились. Контейнер скатился в долину и в последнем рывке добрался до Тог-Ваджале. «Я еду в Сомали», — сказал я разморенному жарой пограничнику. Это был первый эфиоп, который не вздрогнул при этом слове: все, кому я до этого сообщал о своем намерении, смотрели на меня как на сходящего в ад. Но здесь, в полукилометре от границы, иррациональный страх уступал место обычной апатии. «Вы едете в Сомалиленд», — лениво поправил меня пограничник и поставил в паспорт смазанный выездной штамп. Там, с противоположной стороны границы, тоже была Тог-Ваджале — такая же низкая, маленькая и пыльная. Между двумя Тог-Ваджале — эфиопской и сомалилендской — лежали 300 метров ничьей земли. Утоптанная до плотности асфальта, она была покрыта толстым слоем полуистлевших полиэтиленовых пакетов и пластиковых бутылок. Подрывая их своими узкими мордами, по ничьей земле бродили в поисках пищи чьи-то козы. Среди коз взад и вперед проносились быстрые подростки с садовыми тележками. Из Эфиопии в Сомалиленд тележки шли доверху груженными различным товаром.