Сергей Минаков - Таинственные явления природы и Вселенной

В 1997 году шведские и американские астрономы, изучая туманность Бумеранг с помощью крупного телескопа, установленного в Чили, обнаружили, что окраины этой туманности — самое холодное место во Вселенной. Температура газа составляет здесь менее 3 К, то есть ниже –270 °C. В земных лабораториях получены и более низкие температуры, но в природе большего холода не найдено. Туманность Бумеранг представляет собой облако газа и пыли, выбрасываемое умирающей звездой со скоростью более 150 км/с. Это облако охлаждается по тому же принципу, что и камера компрессионного холодильника — в результате быстрого расширения газа.

Начинается все с маленького участка ложного вакуума. Далее появляются первые островки истинного вакуума. Это — классические вселенные; самые «старые» классические области в пределах данного рассмотрения. По мере того как границы этих вселенных раздвигаются в море инфляции, они быстро увеличиваются в размерах. Однако беспрерывно инфлирующая область ложного вакуума расширяется еще быстрее, так что пространство между классическими вселенными становится все больше, а во вновь образованных областях возникают новые и новые классические вселенные. Математики называют такую структуру фрактальной — похоже на капусту романеско: старые классические миры окружаются подобными им меньшими, вокруг которых располагаются еще меньшие, и так далее. И в отличие от капусты, этому нет и никогда не будет конца.

Если бы каким-то образом нам удалось извне наблюдать бесконечную инфляцию Вселенной, что бы мы увидели? Множество вселенных, разбросанных по безбрежному морю ложного вакуума. Это похоже на Землю, как ее видят космонавты. Колоссальный шар с континентами и архипелагами, окруженными океаном (правда, трехмерный), расширяющийся с невообразимой скоростью. Континенты-вселенные, тоже увеличивающиеся, а между ними постоянно появляются очень-очень маленькие новые острова — и немедленно начинают расти. Количество вселенных быстро умножается и стремится к бесконечности в бесконечном будущем.

Но обитатели этих «карманных», как назвал их однажды Алан Гут, вселенных, подобно нам, видят совершенно иную картину. Их вселенная не воспринимается ими как конечного размера остров. Изнутри это бесконечная вселенная, единственная, уникальная, все, что есть. Граница между этой вселенной и инфляционной частью пространства-времени — это Большой взрыв, случившийся для ее обитателей в определенный момент в прошлом. Мы не можем добраться до инфляционного моря просто потому, что невозможно переместиться в прошлое. Дело просто в том, что понятие времени в «островных» вселенных отличается от «глобального» времени, которое надо использовать для описания пространства-времени в целом (иначе не получается!).

Идем дальше. Поскольку каждая островная вселенная бесконечна с точки зрения ее обитателей, она может быть разделена на бесконечное число областей. Для определенности положим, что каждая из этих областей такого же размера, как наблюдаемая часть нашей вселенной. Выходит бесконечное пространство, разделенное на куски размером по 80 млрд световых лет каждый.

Как и в любой конечной системе, количество различных состояний (или конфигураций материи) в каждой из таких областей ограничено. Можно, конечно, надеяться вносить в систему все более и более мелкие изменения, чтобы породить бесконечное количество вариантов. Но это не получится, поскольку изменения, мало различающиеся по величине, будут неразличимы даже теоретически из-за квантово-механической неопределенности. В классической ньютоновской механике состояние физической системы можно описать, указав положения и скорости всех составляющих ее частиц. В квантовом мире частицы по самой своей природе очень странные. Они как бы размытые, как на фото без резкости, и не могут быть локализованы точно. В таком случае четко определенными (и отличимыми от других) могут быть только те состояния системы, которые собраны из достаточно крупных «зерен». Это как фото, снятое в не слишком большом разрешении: если мы будем просматривать картинку, увеличивая и увеличивая разрешение, будет все менее и менее понятно, что же на ней изображено. В конце концов, оно превратится в бесформенное размытое пятно.

Теперь, если историей называть цепочку состояний в последовательные моменты времени, тогда то же самое можно сказать о различных историях выделенной области вселенной.