Майкл Уайт - Стивен Хокинг. Жизнь среди звезд

Оказалось, что при определенных условиях излучение Хокинга в объеме пространства, заполненном такими горизонтами, порождает энергию, которая подпитывает инфляцию и заставляет Вселенную (точнее, метавселенную) расширяться сверхбыстро. Сверхбыстрое расширение создает новые горизонты, те, в свою очередь, испускают больше излучения – получаем сверхбыстрое расширение в процессе непрерывной инфляции, которая сама себя обеспечивает. Пузыри обычного низкоэнергичного стабильного вакуума, формирующиеся в безбрежном море инфляционного расширения, растут медленнее, поэтому, даже если два пузырька образуются по соседству, стремительное расширение разделяющего их ложного вакуума метавселенной не даст им слиться.

Однако при мысли о том, что это за «определенные условия», голова идет кругом. Температура излучения Хокинга должна быть около 10 31K, а плотность массы-энергии в ложном вакууме еще того поразительнее – 10 93граммов на кубический сантиметр. И вот в этом невероятном, стремительно расширяющемся ложном вакууме и возникают пузыри стабильного вакуума – и каждый из них превращается в самостоятельную вселенную.

По такому сценарию вселенная не одна – их бесконечно много, и они навеки разделены непроходимыми преградами сверхплотного ложного вакуума. В каком-то смысле эта гипотеза лишена смысла. Существование других вселенных, которые мы никогда не сможем пронаблюдать, вселенных, в принципе никак не влияющих на нашу, – предмет разговора для философа, а не для астрофизика. Однако оказывается, что создать вселенную можно разными способами, и по некоторым сценариям вселенные вполне могут взаимодействовать, а это уже заинтересует кого угодно, не только философов и астрофизиков.

Все эти разговоры о сверхплотности и сверхэнергии и смелые заявления о числах вроде 10 93граммов на кубический сантиметр заставляют задуматься о том, сколько же всего массы-энергии содержится в нашем пузырьке-вселенной (если, конечно, считать, что в каком-то из этих сценариев есть зерно истины). Ответ еще удивительнее: ноль. Оставим же философам беседовать о постоянной инфляции и вернемся к хокинговской модели вселенной, чтобы разобраться, как такое может быть.

Массу-энергию мы привыкли представлять себе как скопления вещества – звезды, планеты и так далее. Каждая из них вносит свой вклад в виде mc 2 в общую массу-энергию вселенной – но не только: столь же важную роль ( точно такую же важную роль, если гипотезы Хокинга верны) играет и гравитация. А у гравитационной энергии есть одна странность: она отрицательна.

Чтобы понять, что это значит, физики рассуждают о гравитационной энергии как о гипотетической совокупности частиц. Она равна нулю, если частицы бесконечно рассеяны – разнесены как можно дальше друг от друга. Но если под воздействием гравитации возникает скопление частиц, из которых, вероятно, впоследствии возникнет звезда, оно теряет гравитационную энергию. А поскольку изначально энергия частиц равна нулю, следовательно, к тому времени, когда они скопятся, чтобы образовать звезду или планету, энергия станет отрицательной. И если собрать все вещество со всей Вселенной в одной точке, его отрицательная гравитационная энергия ( —mc 2 ) в точности уравновешивает положительную массу-энергию всего вещества ( +mc 2 ).

Но ведь именно так мы и представляем себе зарождение Вселенной – вся масса-энергия сосредоточена в одной точке. Сценарии замкнутой вселенной описывают ситуацию, когда точка нулевой энергии делится на вещество с положительной энергией и гравитацию с отрицательной энергией, расширяется до определенного размера, а затем схлопывается обратно в точку нулевой энергии. На первый взгляд это какая-то нелепица. Но на самом деле это не порождение извращенного сознания какого-нибудь чокнутого профессора, а всеми уважаемая космологическая гипотеза, соответствующая уравнениям теории относительности.

Похоже, Вселенная – воплощение принципа, что за все надо платить. Если Вселенная содержит нулевую энергию, сколько энергии требуется, чтобы создать вселенную? Не так уж много – даже меньше, чем количество mc 2 в вашем теле или в этой книге. Согласно Алану Гуту и его коллеге Эдварду Фахри, энергии потребуется ровно столько, чтобы сжать сколько-нибудь вещества в черную дыру. И тогда мы автоматически получим новую вселенную: к каждой черной дыре бесплатно прилагается вселенная.