Олег Фейгин - Квантовые миры Стивена Хокинга

Рассказывая на лекциях о сингулярном состоянии материи, Хокинг всегда останавливался на работах петербургского математика и физика Фридмана. В далеких 20-х годах прошлого века Александр Александрович заинтересовался общей теорией относительности. Развивая свои идеи, он показал, что при определенных условиях из математической точки может развиться новая Вселенная с мириадами звезд и галактик.

Согласно Эйнштейну, геометрические свойства пространства реального мира существенным образом зависят от того, как распределена в нем материя. Другими словами, окружающий нас мир, подобно изогнутому листу бумаги, обладает кривизной, и эта кривизна связана с гравитационным полем, все определяет плотность вещества. Если она достаточно велика, то все метрические соотношения привычной для нас геометрии Евклида меняются неузнаваемым образом! И весь Мир может стянуться в точку… Все это и послужило исходным материалом для гипотезы о том, что, возможно, вся наша Вселенная с мириадами галактик и биллионами звезд является микроскопической системой с размерами элементарной частицы! Подобные частицы в честь Фридмана были названы фридмонами.

В свою очередь Хокинг, исследуя связь свойств материи и пространства, пришел к выводу, что она может осуществляться на сверхглубоком, квантовом уровне, где могут быть спрятаны не только дополнительные измерения, но и целые миры-частицы… Поэтому на передний план выступили кембриджские теоретики, которые создали совершенно парадоксальный математический образ подобного мира, назвав его в честь отца-основателя квантовой физики Макса Планка: планкеон.

Наряду с другими вариантами «частиц-миров», вроде фридмонов, они входят в класс максимонов, образуя очень странные и полностью замкнутые миры, по идее, никак не проявляющие себя во внешнем пространстве. Из него не проникают наружу ни поля, ни световые лучи, и для стороннего наблюдателя он просто неотличим от окружающего пространства, не имея ни размеров, ни массы, ни электрического заряда. Таким образом, Хокинг получил совершенно фантастическую картину.

В ней вся наша Вселенная со всеми ее звездами, галактиками и туманностями оказывается замкнута в планкеонную оболочку. Впрочем, планкеоны как и фридмоны вовсе не обязательно должны заключать в себе только гигантские метагалактические структуры. Их содержимым могут быть и отдельные галактики, светила и даже планеты…

Более того, если исходить из теории Хокинга, получается, что любая элементарная частица в принципе может оказаться входом в иные миры. Проникнув через ее поверхность, мы можем очутиться в иной Вселенной с трудновообразимым содержимым, причудливыми галактиками, населенными странными цивилизациями. Оглянувшись же назад, мы бы увидели, что наша родная Вселенная сжалась до микроскопических размеров. Если бы мы захотели вернуться, то пришлось бы снова проделать весь путь по коридору между мирами. Путешествуя по различным планкеонам, мы встречали бы каждый раз новую реальность, и наше путешествие по иным мирам могло бы продолжаться до бесконечности. Интересно, что такие путешествия могли бы привести не только к перемещениям в пространстве, но и во времени.

Полностью замкнутый мир, по идее Хокинга, не проявляет себя вовне: из него не проникают наружу даже световые лучи. Значит, снаружи он должен представлять для стороннего наблюдателя нечто, не имеющее ни размеров, ни массы, ни электрического заряда.

Быть может, и наша Вселенная, по словам кембриджского теоретика, со всеми ее звездами, квазарами, галактиками и их скоплениями представляет всего лишь внутренний мир одного из максимона. Впрочем, миры-частицы не обязательно должны заключать в себе только гигантские мироздания. Их содержимое может быть и более скромным: например, содержать в себе одну лишь галактику или планетную систему…

С точки зрения физиков-теоретиков планкеоны и фридмоны представляют собой вполне математически реальные объекты и без каких-либо дополнительных гипотез их можно получить как решения систем уравнений релятивистской гравитации… Но как же все-таки Вселенная может сжаться до размеров атома? Вместе с другими кембриджскими теоретиками и Роджером Пенроузом Хокинг сумел показать суть процессов, «свертывающих» в единое целое масштабы макро- и микромира, наглядно демонстрируя возможность своеобразного космологического подхода к теории элементарных частиц.

Поразительно, но гипотеза Хокинга даже допускает опытную проверку. Для того чтобы наша Вселенная выглядела одной из разновидностей максимона, надо всего лишь, чтобы она имела некоторую строго определенную плотность материи, где-то в пределах 10 –29грамма в кубическом сантиметре. Пока данные о регистрируемой средней плотности несколько ниже — примерно 10 –30грамма в кубическом сантиметре, но это значение лежит в пределах допустимой погрешности. Разумеется, пока еще удивительные планкеоны и фридмоны являются лишь предвидением теоретика. Наука сейчас не может ответить, тождественны ли максимоны каким-то уже известным частицам, например протонам, или же это что-то совершенно новое, что еще только предстоит открыть опытным путем. Но как бы там ни было, концепция миров-частиц уже значительно обогатила квантовую космологию.