Брайан Китинг - Гонка за Нобелем. История о космологии, амбициях и высшей научной награде

Несколько недель после пресс-конференции члены команды BICEP2 наслаждались ее послесвечением. Им пророчили вторую Нобелевскую премию за инфляцию. Вторую? Возможно, вас это удивит, но за несколько десятилетий до BICEP2 Нобелевская премия за исследование инфляции уже была вручена, хотя речь шла об инфляции иного рода. Экономист Милтон Фридман выдвинул гипотезу, что уровень безработицы зависит от темпов денежной инфляции.

Открытие BICEP2, подтверждавшее космическую инфляцию, подкрепило предположения Фридмана: оно обеспечило нашей публикации больше тысячи цитирований за короткое время, многочисленные интервью в СМИ, две лекции на TED и едва ли не карт-бланш на получение финансирования на строительство будущих поляриметров {2} . Джон Ковач даже вошел в список «100 наиболее влиятельных людей 2014 года» по версии журнала Time {3} . Фридман был прав: выявив инфляцию, BICEP2 обеспечил космологам полную занятость на десятилетия вперед.

Но как же насчет приведенного выше утверждения Фридмана, что «точные науки» ориентируется на «точные знания»? Действительно ли общественные науки, по сравнению с физическими, больше озабочены поведенческими аспектами своих специалистов?

Отголоски пресс-конференции, посвященной BICEP2, не затихали еще долго после того, как съемочная группа покинула Кембридж. Если и раньше инфляция доминировала на рынке идей, то после пресс-конференции она стала почти монополией. Инфляционная теория устранила всех конкурентов — ситуация, которая не стоит волнений нобелевского лауреата вроде Милтона Фридмана. И, по правде говоря, не все были рады такому росту популярности инфляции.

Инфляция решала многие фундаментальные проблемы модели Большого взрыва. В частности, она позволяла ответить на два ключевых вопроса: почему Вселенная такая плоская и почему она такая однородная? Но у инфляционной модели имелся серьезный недостаток: у квантового поля, которое вызывало магическое расширение, — поля инфлатона — не было встроенного выключателя. Оно продолжало раздуваться, и ничто не могло затормозить этот процесс, чтобы Вселенная могла изящно перейти к той гораздо более медленной скорости расширения, которую мы наблюдаем сегодня. В оригинальной модели Алана Гута Вселенная должна была остаться очень скучным местом: бесконечно огромной, вечно расширяющейся, лишенной всякой материи, бесплодной, безликой и унылой. И даже нас там бы не было, чтобы пожаловаться на скуку.

Вскоре после столь «удивительного прозрения» Гута Пол Стейнхардт и его аспирант Андреас Альбрехт исправили этот недостаток, найдя способ замедлить раздувание поля инфлатона и стабилизировать его, по крайней мере при определенных особых условиях. Множество отдельных областей устойчивости, образующих своего рода бесконечное космическое лоскутное одеяло, способно расширяться достаточно для того, чтобы объяснить проблемы плоскостности и однородности.

К такой же модели независимо от них пришел Андрей Линде. К началу 1980-х годов Стейнхардт, Линде и еще один российский космолог, Александр Виленкин, также пришли к выводу, что эта новая инфляционная модель должна была создать Вселенную, которая вечно «воспроизводит сама себя», порождая крошечные пузырьки-вселенные, отделенные друг от друга огромными расстояниями {4} . Это множество вселенных называют Мультивселенной.

Хотя я уже сетовал на дилемму астронома — мы не можем ставить эксперименты над звездами, — у нас есть несколько обходных путей, по крайней мере прием аналогии. Одну аналогию можно позаимствовать у экспериментальных биологов. Если в чашку Петри, наполненную агаровым гелем (это деликатес для бактерий), поместить несколько отдельных бактерий и позволить им размножаться, вы получите своего рода микрокосмическую Мультивселенную. Чашка с агаровым гелем, подобно инфлатонному полю, обеспечивает топливо для расширения бактериальных островков-вселенных. Каждая колония бактерий растет изолированно, увеличиваясь в размерах в соответствии со своим уникальным масштабом времени. В конце концов они заполняют все пустое пространство фантастическими фрактальными структурами, как показано на рис. 52.

Хотя у бактерий нет математических знаний для изучения собственных характеристик, их колонии демонстрируют поразительную корреляцию поведения на больших расстояниях, которую биофизики описывают с помощью математики фазовых переходов — той же математики, что стоит за космологической инфляцией {5} . «Каждая колония представляет собой суперорганизм, многоклеточный организм со своей идентичностью», — писал ныне покойный Эшель Бен-Иаков, профессор физики в Университете Тель-Авива {6} . Каждая культура ведет себя так, будто она единственная в чашке Петри, по крайней мере какое-то время. Если бы микробы были способны говорить, то заявили бы: «Мы в чашке Петри — центр мироздания».