Борис Штерн - Прорыв за край мира

Плоскость продолжает растягиваться. Затормозим время в 10 38раз, чтобы успеть что-нибудь рассмотреть. Тогда расстояние между любыми двумя точками будет удваиваться за 10 с. Мы увидим желтые и красные пятна всевозможных размеров и форм на синем фоне, которые постепенно образуются то здесь, то там. Желтые пятна растут медленнее, чем разлетаются друг от друга. Синие и фиолетовые промежутки между ними растут быстрее, но на синем появляются новые желтые пятна.

Что происходит с пятнами теплых оттенков? Величина поля в них продолжает с какого-то момента необратимо падать (есть критическое значение, ниже которого она уже не может расти из-за квантовых флуктуаций) — всё быстрее, пока поле-инфлатон не «выгорает», передав свою энергию частицам. Изобразим области с «выгоревшим» полем белым цветом. Появление белого пятна — очередной большой взрыв — рождение вселенной. Несмотря на слово «взрыв», рост каждого белого пятна начинает сильно отставать от общего расширения — переходит на степенной режим.

Мы определенным образом преобразовали время, но не указали пространственный масштаб. Его можно и не указывать — картинка будет той же самой и на микронах, и на парсеках, она близка к фрактальной — не в математическом (дробная размерность), а в «обывательском» смысле: самоподобие в широком диапазоне масштабов (чтобы получить фрактал в строгом математическом смысле, можно нарисовать, например, линии уровня инфлатона). Свойство фрактальности имеет то же происхождение, что и плоский спектр первичных космологических неоднородностей: скорость растяжения пространства много больше скорости изменения инфлатона. На масштабах квантовых флуктуаций (10 -27см) никакой фрактальности нет, там есть выделенный размер, с которым рождается большинство неоднородностей. Допустим, мы видим картинку с разрешением один микрон и полем зрения метр или с разрешением метр и полем зрения тысяча километров, тогда в первом случае мы видим неоднородности, начавшие раздуваться в среднем на 2·10 -36с позже (если характерное время удвоения 10 -37с), только и всего. Даже за время обычной инфляции никаких глобальных изменений за такое время не произойдет, не говоря о вечной.

До сих пор мы для простоты рассматривали картину вечной инфляции как подвижную расцвеченную плоскость (напомним, плоскость отображает трехмерное пространство, одной координатой которого мы пожертвовали для наглядности). При более внимательном рассмотрении эта картина становится неадекватной, и нам придется усложнить ее, чтобы сделать шаг к большей достоверности.

Представим себе фиолетовое пятно очень сильного поля, окруженное синим фоном более слабого. Фиолетовое растягивается быстрей, чем синее, поэтому диаметр пятна должен расти быстрее, чем его окружность. Это означает, что пространство в масштабе фиолетового пятна искривляется.

Представить себе кривизну трехмерного пространства мы не можем, но с двумерным проще, поскольку природа дала нам объемное воображение. Мы можем представить кривизну, изгибая его в третьем измерении, которое недоступно для двумерных наблюдателей, живущих в этом двумерном пространстве. Для математического описания и формулировок физических законов дополнительное измерение не нужно — только для нашего воображения.

Итак, воспользуемся третьим измерением и представим, что на синем фоне вверх выпячивается фиолетовый бугор. Разница в скорости расширения синего и фиолетового не так уж и велика, но если вспомнить, что эти скорости стоят в экспоненте, фиолетовый бугор начнет превращаться в гигантский пузырь, горловина которого будет тоже расти, но с отставанием. Далее, на поверхности этого пузыря возникнут новые выступы и пузыри, и вечная инфляция предстанет в виде безудержно пузырящейся пленки, с ускорением расширяющееся во все стороны уже трехмерного пространства. Картина при этом остается фрактальной уже и в трех измерениях. Напомним, третье измерение введено нами для наглядности, но тут уже и оно перестает помогать нашему воображению. Сразу представляется коллизия: пузыри не умещаются в трехмерии и наезжают друг на друга — на самом деле ничего подобного не происходит, это лишь дефект нашего представления.

Кстати, очень интересная метаморфоза происходит с горловиной раздувающегося пузыря. Здесь замешаны достаточно сложные эффекты общей теории относительности. Это тот случай, когда лучше просто сослаться на мнение эксперта. Адекватным экспертом в данном случае является Игорь Ткачёв, поскольку еще в 1980-х годах они с Виктором Березиным и Вадимом Кузьминым решили похожую задачу. Вывод таков: горловина превращается в так называемую кротовую нору, связывающую одно пространство с другим. Со стороны пространства, где инфляция закончилась и образовалась новая вселенная, эта кротовая нора выглядит как обыкновенная черная дыра. Масса этой черной дыры может быть любой — все зависит от конкретных обстоятельств выдувания пузыря. В частности, эта масса может составлять стони миллионов или миллиарды солнечных масс — как у черных дыр в центрах галактик. Правда, вероятность, что подобная кротовая нора есть в наблюдаемой части нашей Вселенной, ничтожна — пока инфляция заканчивается и кротовая нора формируется, всё успевает разлететься на огромные расстояния и произвольный наблюдатель уносится далеко за пределы досягаемости. Вероятно, все черные дыры в центрах галактик — продукт истории Вселенной после Большого взрыва и никакого отношения к реликтовым кротовым норам не имеют. Путешествовать по вселенным из одной в другую через кротовые норы невозможно, даже если повезет оказаться вблизи кротовой норы — попытка прыгнуть в нее приведет наблюдателя в горловину, где плотность скорее всего близка к планковской и никакие классические объекты существовать не могут. Правда, теоретики изобретают разные варианты уравнения состояния материи, с которыми плотность в горловине оказывается ниже, но все равно такие прыжки крайне не рекомендуются, тем более, что заранее убедиться в правоте теоретиков едва ли возможно.