Прорыв за край мира

По-видимому, эта сильно упрощенная умозрительная модель вечной инфляции — крайний рубеж, на котором наше воображение еще на что-то способно. Скорее всего, реальная картина гораздо сложней — в ходе тотального раздувания пространства меняется число измерений, могут возникать так называемые браны — миры меньшего числа измерений, вложенные в пространства большего числа измерений. Топологические курьезы, которые там могут возникать, представить невозможно. Однако математика давно работает с понятиями, которые невозможно представить, поэтому наука не собирается отступать на этом рубеже.

45. В роли внутреннего наблюдателя

Итак, в роли внешнего наблюдателя, стоящего вне пространства и законов физики, мы видим грандиозный вечный акт творения экспоненциально растущего числа вселенных. Теперь лишим себя одной из сверхъестественных возможностей — видеть пространство всё сразу «извне» — и представим, что, тем не менее, можем телепортироваться внутрь разных мест пространства. Если мы телепортировались в область идущей инфляции, нам нужно уменьшиться до околопланковских размеров, иначе разорвет. Ничего интересного мы не увидим — горизонт будет составлять 10^-27 см, всё разлетается, всё всюду одинаково с точностью до квантовых флуктуаций. Фактически мы лишены возможности передвигаться: к сверхъестественному свойству двигаться быстрее света не прибегаем, а свет в масштабе всей грандиозной картины движется очень медленно. Однако если подождать, будет интересно. Рано или поздно поле ослабнет, потом катастрофически быстро передаст свою энергию частицам. Несмотря на то, что инфляция вечная, для каждого конкретного наблюдателя это произойдет обязательно, причем довольно быстро: вечность в инфляции для него закрыта. Как это объяснить?

В каждой точке пространства вероятность изменения поля-инфлатона вниз (т.е. в сторону меньших значений) больше, чем вверх, поскольку есть общий плавный дрейф поля вниз и наложенные на него случайные квантовые флуктуации, равновероятные в обе стороны. У тех флуктуаций, что подбросили поле вверх, больше перспектива, но попасть в них трудней. Это легче представить на примере лабиринта.

Допустим, мы на входе в бесконечный ветвящийся лабиринт. В каждом ветвлении ход разделяется на шесть ходов, четыре из которых заканчиваются тупиком с ловушкой, из которой нет хода назад, а два ведут дальше к новому ветвлению. Лабиринт бесконечен, и число открытых ходов растет по экспоненте. Но если путник при каждом ветвлении выбирает ход случайно (а в процессе инфляции судьбой наблюдателя в данной точке управляет именно случайность), он довольно скоро окажется в ловушке. Вероятность пройти до второго ветвления 1/3, до третьего — 1/9 и т.д., вероятность пройти дальше экспоненциально убывает, несмотря на то, что число открытых ходов экспоненциально растет.

В случае с космологической инфляцией роль тупика с ловушкой играет большой взрыв. Наблюдатель увидит, как поле спадает и возникают частицы огромных энергий, — он попал в новую горячую вселенную, расширяющуюся по закону Фридмана, уже с торможением, а не с ускорением. Горизонт станет расти, температура частиц падать. Если подождать еще, откроется большая однородная вселенная, но вероятность увидеть внутри горизонта какие-нибудь родовые дефекты, типа кротовой норы в пространство с другой биографией, исчезающе мала.

Телепортировавшись в произвольную зрелую вселенную, мы не знаем заранее, какой пейзаж встретим и будут ли там звезды и галактики — это может зависеть от ряда случайных факторов, которые обсуждаются ниже.

Наверняка нарисованная картина вечной инфляции в чем-то неверна и заведомо неполна. Отчасти это проблема воображения, отчасти — сложности всевозможных проистекающих явлений. Особенно сложные вещи будут происходить в тех местах, где поле заброшено вверх до таких величин, что плотность его энергии стала порядка планковской. Об этом будет сказано ниже в несколько другом контексте.

Интересно, если вернуться к европианам: им будет легче или сложнее представить пространство за ледяным панцирем, чем нам вечную инфляцию? И да, и нет. С одной стороны проще — за панцирем то же самое евклидово трехмерное пространство, не требуется математических трюков и диких чисел для его описания. С другой стороны сложнее — они знают о нем гораздо меньше, чем мы о возможных механизмах космологической инфляции, — им неоткуда знать, что такое звезды, у них нет зацепок, чтобы представить межзвездные расстояния и природу других планет. У них, выросших в полумраке с максимальной дальностью видимости в немногие сотни метров и привыкших больше полагаться на звуковую локацию, оковы воображения должны быть куда теснее наших.

46. Дежурный по границе