Сьюзи Чарнас - «Если», 1998 № 01

В современной Вселенной гравитация вакуума либо полностью отсутствует, либо чрезвычайно мала. Но в начальный период расширения она должна была достигать огромной величины. Такое состояние получило название «ложного вакуума». Это мощное отталкивание обладало столь большой силой, что вызвало стремительное расширение первоначального сгустка. В 1980 году такой процесс, названный «инфляционным расширением» или «инфляцией», был впервые подробно рассмотрен Аланом Гутом из Массачусетского технологического института в США.

И именно в теории инфляционного расширения наконец получила объяснение однородность Вселенной на больших расстояниях. До начала инфляции внутри исходного сгустка в близких точках должны были установиться приблизительно сходные физические условия. В период же раздувания эти точки оказались стремительно разнесенными на огромные расстояния. И хотя стадия инфляции длилась около 10 -30с, за этот исчезающе малый промежуток времени объем Вселенной, как показывают расчеты, возрос примерно в 10 50раз! В течение этого времени каждые 10 -34с все области Вселенной удваивали свои размеры, и этот процесс продолжался в геометрической прогрессии. Все части Вселенной стремительно разлетались. Это и был Большой Взрыв. В конце процесса исчезло гравитационное отталкивание вакуума, сменившись обычной гравитацией, замедлившей стремительное расширение…

Классическая физика рассматривала Вселенную как гигантский часовой механизм, заведенный раз и навсегда. Квантовая физика разрушила подобную схему. Оказалось, что на атомном уровне материя и ее движение неопределенны и непредсказуемы. Разумеется, это не означает, что квантовый мир полностью свободен от причинности, но она проявляется отнюдь не однозначным образом. Главная особенность «квантового поведения», которое лежит в основе строения материи, — утрата строгой «железной» причин-но-следственной связи…

В конце фазы инфляции Вселенная была пустой и холодной. Однако затем произошел грандиозный всплеск энергии, обусловленный ее колоссальными запасами в ложном вакууме. По образному выражению Сиднея Коулмена из Гарвардского университета, в этот момент совершился квантовый скачок из «ничего во Время». И современное «пространство-время» есть не что иное, как реликт этой эпохи. С этого момента дальнейшая эволюция происходила в соответствии с теорией горячей расширяющейся Вселенной. Таким образом, «пустое» пространство самопроизвольно взорвалось, благодаря отталкиванию, присущему ложному вакууму.

Еще в V веке до нашей эры в эпоху Парменидов возникла идея, согласно которой «из ничего не родится ничто». И оказалась одной из самых устойчивых идей, которая прошла через столетия и в почти неизменном виде сохранялась в естествознании до последнего времени. Всего около десяти лет назад мысль о возможности самопроизвольного возникновения вещества или энергии «из ничего» в результате чисто физических процессов считалась подавляющим большинством ученых абсолютно неприемлемой. К тому же повседневный житейский опыт как будто убеждает в том, что одни предметы или объекты всегда образуются из других предметов или объектов…

Однако с появлением теории инфляционной Вселенной закономерно возник сакраментальный вопрос: откуда взялась энергия, необходимая для инфляционного расширения? Ведь существует закон сохранения энергии, а энергия начальной Вселенной была равна нулю! Однако в дальнейшем выяснилось, что закон сохранения энергии в его обычной форме к инфляционной Вселенной не применим. Сам процесс инфляционного расширения формирует возрастание энергии вакуума. И лишь квантовый распад ложного вакуума положил этому предел.

Как мы помним, известный барон вытянул себя из болота за собственные волосы. Самосоздающаяся Вселенная очень напоминает барона — она тоже «вытянула» себя за собственные волосы. Этот процесс получил название «бутстрэпа». Благодаря своей квантовой природе Вселенная сама возбудила в себе энергию, которая была необходима для «создания» и «оживления» материи, а также инициировала породивший ее взрыв. Этому космическому бутстрэпу мы и обязаны своим существованием.

Однако остается самый главный вопрос: что было и что происходило до инфляции? Иными словами, каким образом пространство и ложный вакуум могли возникнуть «из ничего»? Возможно, состояние ложного вакуума, предшествовавшее инфляции, оказалось предпочтительным благодаря характерным для него экстремальным условиям. Но так или иначе, Вселенная реально возникла, и квантовая физика представляет собой единственную область современной науки, которая позволяет рассматривать события, происходящие без видимых причин.