Борис Штерн - Прорыв за край мира

Большое преимущество этого сценария в том, что не требуется ни термодинамического равновесия, ни фазового перехода, предшествующих инфляции. В сценариях Гута и «новой инфляции» цепочка событий выглядела следующим образом: горячая вселенная — переохлаждение — инфляция — горячая вселенная. В случае с хаотической инфляцией первые две стадии, каковые, безусловно, являются обузой, отпадают. Не надо больше объяснять, как установилось доинфляцион-ное термодинамическое равновесие (далеко не очевидно, что это возможно), не нужен весьма специфический вид потенциала и т.п.

Пожалуй, хаотическая инфляция и есть общепринятая ныне концепция зарождения Вселенной, точнее, ее часть.

Рис. 21.2. Схема потенциала в концепции хаотической инфляции: поле находится на склоне потенциала, но скатывается настолько медленно, что пространство успевает раздуться на десятки порядков

В этот момент, прежде чем продолжать рассказ, стоит остановиться и задаться вопросом: а не потеряна ли у нас почва под ногами? Мы заглянули в такие дикие масштабы природы, которые невозможно ни представить, ни воспроизвести, — откуда у нас может быть уверенность, что наши методы познания работают и там? Не является ли всё вышеизложенное лишь буйной фантазией теоретиков, которую невозможно хоть как-то сопоставить с опытом?

Про сопоставление с опытом речь пойдет ниже, а сейчас попробуем понять статус теории на уровне общих соображений.

Во-первых, в науке уже есть немало примеров, когда теория, экстраполированная из земных лабораторий на недосягаемые масштабы, получала фактическое подтверждение. Пример из области космологии — первичный нуклеосинтез. Модель горячей Вселенной описывает, как в первые секунды и минуты от Большого взрыва менялась температура и плотность. Зная из земных экспериментов, как протекают ядерные реакции, можно оценить, сколько каких элементов синтезировалось из протонов и нейтронов в ранней Вселенной. Это вычислили. Потом определили состав межгалактических облаков газа по линиям поглощения в спектрах далеких квазаров. Всё совпало. Это довольно старый результат, есть гораздо более эффектные примеры того, как теоретики предсказывали явления на совершенно запредельных масштабах, а потом это блестяще подтверждалось наблюдениями. Об одном таком случае (сахаровские осцилляции) рассказано в главе 31.

Во-вторых, теория, на основе которой построен изложенный выше сценарий, очень жесткая и никаких безудержных фантазий не допускает. Посмотрим, как выглядит космологическая инфляция с точки зрения критерия фальсифицируемости Поппера. Согласно Попперу, только та теория может претендовать на звание научной, которая может быть опровергнута. Напомним, что первый получивший широкую известность вариант инфляции Гута был тут же опровергнут из-за теоретической несостоятельности.

А как насчет экспериментальной фальсифицируемости? Предположим, что какую-то часть темной материи составляют черные дыры планковской массы или какие-то другие экзотические вещи, скажем, космические струны и т.п., которые могли образоваться только ДО инфляции. Во время инфляции и тем более после нее они образоваться не могут, поскольку требуют для своего рождения очень больших возмущений метрики, близких к планковским по своей амплитуде. А плотность энергии при инфляции недостаточна для возникновения таких возмущений. Если подобные объекты будут обнаружены, то теорию инфляции можно считать отвергнутой. По данной теории вся «околопланковская» экзотика разнесена на гигантские расстояния, так что плотность доинфляционных образований на десятки порядков меньше плотности обычного вещества. Если это не так, инфляции быть не могло.

Теория инфляции могла бы быть поставлена под сомнение, если бы оказалось, что средняя плотность всех видов энергии во Вселенной существенно отличается от критической. В теории инфляции такое могло получиться только случайно с весьма малой вероятностью. Это к вопросу об эмпирической фальсифицируемости теории космологической инфляции. Ниже, в интервью с Вячеславом Мухановым, перечислены другие жесткие критерии, невыполнение которых означало бы, что теория инфляции должна быть отвергнута. Она пока все их успешно проходит.

Еще один аргумент в пользу теории, на сей раз «эстетический»: концепция инфляции проста, красива и эффективна. Эффективна в том плане, что, исходя из очень простых предположений, объясняет сразу несколько фундаментальных парадоксов происхождения Вселенной.