Как работает Вселенная: Введение в современную космологию

В том или ином виде антропный принцип вдохновил в том числе и сторонников так называемого циклического развития Вселенной, которые рассматривают другой механизм множественности миров. Представьте, что вы либо живете до создания теории Поливерсума, либо не разделяете эту гипотезу. Вдобавок вы не сторонник гипотез о том, что вселенные непрерывно появляются путем квантового рождения. Другими словами, для вас Вселенная едина и законы физики одинаковы во всех ее частях. При каких условиях в этой Вселенной возможно существование разумной жизни без привлечения сверхъестественных сил? Ответ прост: чтобы выиграть в лотерею, надо покупать билеты. Чем больше билетов – тем больше шансов выиграть. Поэтому возникла идея обеспечить несколько шансов на выигрыш, возможно даже бесконечное количество. В связи с этим возникли идеи циклической или пульсирующей Вселенной.

Представьте себе замкнутую космологическую модель, которая начинается с Большого взрыва, затем следует расширение, сменяющееся коллапсом и космологической сингулярностью в будущем. Космологическая сингулярность имеет практически официальное английское название Big Bang, обычно переводимое как Большой взрыв, хотя более точно было бы перевести его как «Большой бух». Аналогично сингулярность, которая произойдет в будущем, имеет английское название Big Crunch, которое дословно переводится как «Большой хруст», но мы иногда используем вариант имени Коровьева «Большой хрусть» в подражание звуку ломающегося от сжатия предмета. На русский язык это обычно переводят как «Большое сжатие», но этот термин лишен экспрессии, сопоставимой с английским термином.

В пульсирующей Вселенной за «хрусть» следует «бух» для новой версии Вселенной, потом опять «хрусть», опять «бух» и т. д. В результате мы имеем большое, а может, даже бесконечное число версий Вселенной, выстроенных вдоль оси времени. Можно говорить о цепи реинкарнаций Вселенной, если вам нравятся подобные сравнения.

Сколько времени проходит между концом одной версии Вселенной и началом следующей? Вопрос бессмысленный, поскольку в этом промежутке не существует Вселенной, а следовательно, и времени. Если допустить, что разные версии Вселенной могут иметь принципиально разные физические законы, мы получим нечто вроде модели Поливерсума, в которой разные миры разделены не в пространстве, а во времени. Наша версия Вселенной «вытащила выигрышный билет» в лице нас с вами.

Исторически идея пульсирующей Вселенной предшествовала идее Поливерсума, и следует признать, что по сравнению с идеей Поливерсума она имеет ряд недостатков. Во-первых, если Вселенная начинается с Большого взрыва и заканчивается Большим сжатием, то с точки зрения физики мы не можем рассматривать периоды времени до Большого взрыва и после Большого сжатия. Никто не может запретить это делать философам, но, вообще говоря, следующая версия Вселенной настолько же не связана с нашей, как и другие вселенные, рождавшиеся при квантовых флуктуациях. Почему не связана? Если бы следующая Вселенная была связана с нынешней, то и нынешняя должна была бы быть связана с предыдущей. Поскольку нет никаких способов это проверить либо доказать отсутствие такой связи, такая гипотеза не является научной.

Второй аргумент против этой гипотезы заключается в следующем соображении. Почему Вселенная родилась однородной и изотропной, мы не знаем, поскольку нам неизвестны причины и механизм ее рождения. Вполне возможно, что она не была однородной и изотропной, а стала такой в результате инфляции, по крайней мере в масштабах наблюдаемой нами части.

Но, как следует из анализа гравитационной устойчивости изотропных решений, проведенного Евгением Лифшицем, на стадии сжатия она становится особо нестабильной. Флуктуации нарастают настолько, что ожидать, что Большое сжатие будет описываться однородной изотропной моделью, было бы неоправданным упрощением. В ОТО известно общее решение вблизи космологической сингулярности, найденное Владимиром Белинским, Евгением Лифшицем и Исааком Халатниковым и независимо от них Чарльзом Мизнером. Это очень сложное решение, имеющее колебательный характер и содержащее бесконечное число периодов времени, в течение которых Вселенная сжимается по двум осям и расширяется по третьей, причем в каждом периоде эти оси расположены по-своему. Уже из этого описания видно, что Большое сжатие будет совсем не похоже на изображаемую в научно-популярных фильмах картину Большого взрыва, но с обращенным знаком времени. Тогда возникает естественный вопрос: почему Вселенная, столь не изотропная перед своей кончиной, рождается столь изотропной? Следует признать, что это возражение не против самой идеи пульсирующей Вселенной, а против применения к ней моделей Фридмана.

А теперь приведем третий и главный аргумент. При существующих оценках космологических параметров наша Вселенная будет расширяться вечно, и никакого Большого сжатия в ней не наступит. Впрочем, это не означает, что не было предыдущих схлопнувшихся Вселенных, но тогда следует признать, что наша Вселенная выделена.