Мир многих миров.
Физики в поисках иных вселенных.
(пер. Андрей Яковлевич Сергеев) Пролог
Поразительный успех этой книги стал для всех сюрпризом. Ее автор Александр Виленкин, скромный, даже застенчивый профессор физики, неожиданно стал знаменитым. Его участие в ток-шоу расписано на полгода вперед, ему пришлось нанять четырех телохранителей и скрываться от папарацци в неизвестном месте. Его сенсационный бестселлер "Мир множества миров" описывает новую космологическую теорию, согласно которой любая возможная цепочка событий, сколь бы причудливой она ни была, уже случилась где-то во Вселенной — и не однажды, а бесконечное число раз! Следствия новой теории ошеломляют. Если ваша любимая футбольная команды не победила в чемпионате, не отчаивайтесь: она одержала победу на бесчисленном множестве других земель. На самом деле существует бесконечное число земель, где ваша команда побеждала все годы без исключения! Если ваше неудовольствие распространяется дальше футбола и вам окончательно надоело все на свете, книга Виленкина и тут может вам кое-что предложить. Согласно новой теории, большинство мест во Вселенной совершенно не похожи на нашу Землю и даже подчиняются другим законам физики. Самый спорный момент в этой книге — это утверждение, согласно которому каждый из нас имеет бесконечное число идентичных клонов, живущих на бесчисленных землях, разбросанных по Вселенной. Многих эта идея лишила сна. Люди чувствуют, что на их уникальность совершено посягательство, и вот посещаемость психоаналитиков удвоилась, а продажи этой книги взлетели до небес. Опираясь на свою теорию, Виленкин также предсказал, что на некоторых землях его книга будет иметь феноменальный успех. Но справедливости ради он признал, что на бесконечном числе других ее ждет полный провал… Мы живем в остатках колоссального взрыва. Это грандиозное событие случилось около 14 миллиардов лет назад. Все пространство превратилось в горячий быстро расширяющийся огненный шар из вещества и излучения. По мере расширения он остывал, его свечение постепенно слабело, а Вселенная медленно погружалась во тьму. Миллиард лет прошел без особых событий. Но постепенно благодаря гравитации сформировались галактики, и мириады звезд затопили Вселенную своим светом. Планеты, обращающиеся вокруг некоторых звезд, стали домом для разумных существ. Некоторые существа стали космологами и поняли, что Вселенная началась с Большого взрыва. По сравнению с историками и следователями у космологов есть большое преимущество: они видят, что в действительности происходило в прошлом. Свету далеких галактик требуются миллиарды лет, чтобы достичь телескопов на Земле, так что мы наблюдаем галактики такими, какими они были в их юности — тогда, когда зародился их свет. Микроволновые детекторы регистрируют слабое послесвечение огненного шара, несущее изображение Вселенной в еще более раннюю эпоху, предшествовавшую образованию галактик. Мы видим, как перед нами разворачивается история Вселенной. Но у этого замечательного видения есть свои пределы. И хотя мы можем проследить историю космоса до моментов, менее чем на секунду отстоящих от Большого взрыва, сам он остается окруженным тайной. Чем вызвано это загадочное событие? Был ли он истинным началом Вселенной? Если нет, то что тогда было раньше? Существует также фундаментальный предел того, что мы можем видеть в пространстве. Наш горизонт определяется максимальным расстоянием, которое мог пройти свет после Большого взрыва. Источники, находящиеся дальше горизонта, не могут наблюдаться просто потому, что их свет еще не успел достичь Земли. Нам остается лишь гадать, на что похожа остальная часть Вселенной. Одинакова ли она повсюду, или ее отдаленные области могут радикально отличаться от нашего космического окружения? Простирается ли Вселенная до бесконечности или замкнута на себя, подобно поверхности Земли? Это самые фундаментальные вопросы о Вселенной. Но можем ли мы хотя бы надеяться когда-нибудь получить на них ответы? Если я скажу, что Вселенная неожиданно кончается сразу за горизонтом или что там она заполнена водой и населена разумными золотыми рыбками, сможет ли кто-нибудь доказать, что я не прав? Космологи поэтому концентрируются в основном на наблюдаемой части Вселенной, оставляя философам и теологам рассуждения о том, что лежит за ее пределами. Но если нашим поискам в самом деле суждено закончиться на горизонте, не есть ли это величайшее разочарование? Мы можем открыть множество новых галактик и картировать всю видимую Вселенную подобно тому, как мы картировали поверхность Земли. Но до каких пределов? Картирование нашей Галактики может служить практическим целям, поскольку когда-нибудь в будущем мы, вероятно, захотим ее колонизировать. Но галактики в миллиардах световых лет от нас вряд ли ждет колонизация. По крайней мере, не в ближайшие несколько миллиардов лет. Конечно, притягательность космологии не в ее практической полезности. Наше восхищение космосом той же природы, что и чувства, вызванные древними мифами о творении. Оно коренится в желании понять происхождение и судьбу Вселенной, ее устройство и место человека во всеобщем порядке вещей. Космологи, которые принимают вызов этих предельных космических вопросов, теряют свое преимущество перед следователями. Чтобы строить умозаключения о временах и местах, которые невозможно наблюдать, они могут полагаться лишь на косвенные улики, используя измерения, сделанные в доступной части Вселенной. Это ограничение значительно затрудняет предъявление доказательств, которые находились бы "за пределами разумных сомнений". Но благодаря замечательному прогрессу космологии в последние годы у нас теперь есть такие ответы на предельные космические вопросы, которым с определенным основанием можно доверять. Картина мира, порожденная этими новыми достижениями, не может не вызывать удивления. Если перефразировать Нильса Бора, она даже может оказаться достаточно безумной, чтобы быть истинной. Она неожиданным образом соединяет некоторые, казалось бы, взаимоисключающие свойства: Вселенная одновременно бесконечна и конечна, развивается и неизменна, вечна и имеет начало. Теория также предсказывает, что в некоторых отдаленных областях есть планеты в точности такие же, как наша Земля, с такими же очертаниями континентов, на которых живут точно такие же существа — наши клоны. И кое-кто из них, возможно, держит в руках экземпляры этой же самой книги — книги о новой картине мира, ее возникновении, а также о поразительных, странных и порой тревожных выводах из нее. Часть I. Сотворение мира Глава 1
Что взорвалось, как взорвалось и что послужило причиной взрыва С точки зрения инфляционной космологии следует признать, что Вселенная досталась нам задаром. Алан Гут "Как-то раз в самый обычный зимний день 1980 года, около полудня, я сидел в тесно набитой гарвардской аудитории, слушая самый поразительный доклад из всех, что мне довелось посетить за много лет. Молодой физик из Стэнфорда Алан Гут рассказывал о новой теории происхождения Вселенной. Раньше я не встречался с Гутом, но знал о том, как неожиданно этот прежде никому не известный ученый вдруг стал знаменитостью. Всего месяцем раньше он принадлежал к кочевому племени "постдоков" — молодых исследователей, перебивающихся временными контрактами в надежде однажды отличиться и осесть на постоянной работе в каком-нибудь университете. Для Гута все складывалось не лучшим образом: в свои 32 года он был уже немного староват для этого молодого племени, и поток контрактных предложений уже начинал потихоньку пересыхать. Вот тогда-то его и осенила удачная мысль, переменившая все вокруг. Гут оказался невысоким подвижным молодым человеком, за долгие годы "постдоковских" скитаний ничуть не утратившим мальчишеского энтузиазма. Он сразу дал понять, что не пытается опровергнуть теорию Большого взрыва. В этом не было нужды. Позиции этой теории были очень сильны, а свидетельства в ее пользу — очень убедительны. Самый сильный аргумент — это расширение Вселенной, открытое в 1929 году Эдвином Хабблом. Он обнаружил, что далекие галактики стремительно разлетаются от нас. Если проследить движение галактик назад во времени, то в некоторый момент в прошлом все они сливаются вместе, что и говорит о взрывном возникновении Вселенной. Другим важным подтверждением Большого взрыва служит космическое микроволновое излучение. Космос заполнен электромагнитными волнами примерно той же частоты, что в обычных микроволновых печках. Интенсивность этого излучения снижается по мере расширения Вселенной, так что мы сейчас наблюдаем лишь слабый отсвет раскаленного первичного огненного шара. Теория Большого взрыва служит космологам для изучения того, как этот огненный шар расширялся и остывал, как возникали атомные ядра и как из бесформенных газовых облаков возникали грандиозные спирали галактик. Результаты этих исследований прекрасно согласовывались с астрономическими наблюдениями, и это практически не оставляло сомнений в том, что теория развивается в правильном направлении. Однако она описывала только последствия Большого взрыва и ничего не говорила о нем самом — выражаясь словами самого Гута, «что "взорвалось", как "взорвалось" и что послужило причиной "взрыва"». Вдобавок ко всему при ближайшем рассмотрении Большой взрыв выглядит весьма странно. Вообразите себе булавку, стоящую на острие: малейший толчок — и она упадет. Так же и с Большим взрывом. Окружающий нас огромный мир, полный галактик, образуется только при том условии, что энергия первичного взрыва выверена с немыслимой точностью. Ничтожное отклонение приводит к космологической катастрофе: либо огненный шар коллапсирует под действием собственного тяготения, либо Вселенная оказывается почти пустой. Космология Большого взрыва просто постулирует, что огненный шар обладал требуемыми свойствами. Среди физиков преобладало мнение, согласно которому наука может описать, как развивалась Вселенная из заданной начальной конфигурации, но попытки разобраться, почему все началось именно с этого конкретного состояния, выходят за рамки физики. Вопросы, связанные с этим начальным состоянием, считались "философией", что на языке физиков означает напрасную трату времени. Впрочем, это мнение не делало Большой взрыв менее загадочным. И вот теперь Гут рассказывал нам о том, что завесу тайны, окружающую Большой взрыв, можно приподнять. Новая теория могла раскрыть его природу и объяснить, почему первичный огненный шар был так тонко настроен. Аудитория затихла. Все были заинтригованы. Новая теория давала Большому взрыву необыкновенно простое объяснение: Вселенная раздувалась отталкивающим тяготением! Ключевую роль в теории играла гипотетическая сверхплотная материя с крайне необычными свойствами. Самым необычным среди них было то, что она порождала мощное отталкивающее гравитационное поле. Гут предположил, что в ранней Вселенной было некоторое количество такой материи. Много ему не требовалось: достаточно было крошечного кусочка.
Рис. 1.1. Кусочек гравитационно отталкивающей материи. Внутреннее гравитационное отталкивание заставило бы этот кусочек очень быстро расширяться. Если бы он состоял из обычного вещества, его плотность падала бы с расширением, но странная антигравитационная материя ведет себя совсем по-другому: ее второе ключевое свойство состоит в неизменной плотности, так что ее общая масса пропорциональна объему, который она занимает. По мере роста размеров кусочка его масса увеличивается, так что его отталкивающая гравитация становится все сильнее и он все быстрее расширяется. Короткий период такого ускоренного расширения, которое Гут назвал инфляцией, может увеличить крошечный исходный кусочек до чудовищных размеров, превосходящих всю наблюдаемую сегодня Вселенную. Поразительный рост массы в ходе инфляции может на первый взгляд показаться нарушением самого фундаментального закона природы — принципа сохранения энергии. Согласно знаменитой формуле Эйнштейна Е = mc2 энергия пропорциональна массе. (Здесь Е — энергия, m — масса, а c — скорость света.) Выходит, энергия раздувающегося куска материи должна вырасти в колоссальное число раз, тогда как закон сохранения энергии требует, чтобы она оставалась постоянной. Этот парадокс исчезает, если учесть вклад в энергию, который дает гравитация. Уже давно известно, что гравитационная энергия всегда отрицательна. Раньше это казалось не столь уж важным, но теперь приобрело поистине космическое значение. В то время как положительная энергия материи растет, его компенсирует растущая отрицательная гравитационная энергия. Полная энергия остается постоянной, как и требует закон сохранения. Чтобы обеспечить период инфляции завершением, Гут ввел условие, что гравитационно отталкивающаяся материя должна быть нестабильной. При распаде ее энергия порождает горячий огненный шар элементарных частиц. Он продолжает по инерции расширяться, но теперь уже состоит из обычной материи, его гравитация становится притягивающей, и расширение постепенно замедляется. Момент распада антигравитационной материи отмечает конец инфляции и в данной теории играет роль Большого взрыва. Красота этой идеи заключалась в том, что одним махом инфляция объясняла, почему Вселенная столь велика, почему она расширяется и почему вначале она была такой горячей. Необъятная расширяющаяся Вселенная появилась практически из ничего. Все, что было нужно, — это микроскопический кусочек гравитационно отталкивающего материала. Гут честно признавал, что не знает, откуда взялся этот кусочек, но отрицать его достижения было трудно. "Часто говорят, что нельзя получить нечто из ничего, — говорил он, — но в конечном счете Вселенная могла достаться нам даром". Все это предполагает, что гравитационно отталкивающая материя действительно существует. В ней не было недостатка у авторов научно-фантастических романов, которые применяли ее во всевозможных летательных аппаратах — от боевых машин до антигравитационных ботинок. Но могут ли профессиональные физики всерьез рассматривать возможность отталкивающей силы гравитации? Могут, конечно. И первым сделал это никто иной, как Альберт Эйнштейн. Читать дальше: Глава 2.
Первое впечатление- как будь то все хорошо! Но оказывается вопросов больше, чем у в моей "теории"! Материал не так уж и устарел, но Нобиля Андрею не дали! И тем не менее я эту книгу все-таки размещу, поскольку очень много интересного просто в историческом плане! Да и будет с чем сравнивать!
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
Озарение.
0