Нереальная реальность - Кананин Андрей (читать книги онлайн полные версии .TXT) 📗
Это идея многим кажется фантастической, но на самом деле полностью соответствует основным законам физики. Из них прямо следует, что любое поле, однородное в определённой области пространства, неизбежно наполнит весь его объём энергией, что приведёт к появлению отрицательного давления. Далее отрицательное давление создаст гравитационное отталкивание. В свою очередь, это вызовет расширение объёма пространства наподобие взрыва. Иначе говоря, именно инфляция обеспечивает Большой Взрыв условным «взрывом».
Поле инфлатона насыщено огромной потенциальной энергией и отрицательным давлением. С началом расширения пространства оно высвобождает эту энергию. Именно поэтому её итоговое значение становится всё более низким.
Подобным образом высвобождается энергия снежного кома. Когда небольшой снежок начинает скатываться с горы, его размер постоянно растёт. К нему прилипают новые слои снега, ветки, камешки. Скорость его движения постоянно увеличивается. В конце концов, большой ком снега ударяется о дно пропасти и его отдельные части разлетаются в разные стороны. В этот момент высвободившаяся кинетическая энергия разогревает окружающую среду.
Аналогично заканчивается эпоха инфляции, когда энергия и отрицательное давление рассеиваются в пространстве. Поле инфлатона достигает минимума энергии – дальше «падать» некуда, это «дно» пропасти.
Важно уточнить, что энергия поля инфлатона не пропадает даром. Она преобразуется в элементарные частицы, которые однородно заполняют расширившееся пространство.
Поле инфлатона «падает» с вершины на дно, отключив отталкивающее давление, практически моментально, всего за 0.00000000000000000000000000000000001 секунды. Вся сдерживаемая им энергия передаётся на производство обычных частиц. Появляется первоначальный строительный материал для сложных структур в космосе. С этого времени история Вселенной возвращается на традиционный путь теории Большого Взрыва, охлаждения пространства и постепенного формирования звёзд и планет. После эпохи инфляции космос продолжает расширяться уже по инерции.
Теория инфляции отвечает на вопросы, поставленные мной в начале этой главы.
Вселенная расширяется из-за отталкивающей гравитации. Изначально она была очень горячей в силу высокой плотности энергии «ложного» вакуума. То, что Вселенная большая и однородная объясняется невероятно быстрым растяжением пространства за очень короткий промежуток времени.
Наш мир появился в результате расширения одной, очень маленькой и причинно-связанной области, существовавшей ещё до начала инфляции. Указанный факт также помогает понять, почему Космос выглядит плоским, а не сильно искривленным, как должно было быть в соответствии с традиционным представлением о физике Большого Взрыва.
Такая плоскостность объяснима простой геометрией. Поверхность земного шара, безусловно, искривлена. Но нам она кажется плоской. Если вы сможете «набросить» футбольное поле на шар, размером с футбольный мяч, оно будет очень сильно искривлённым. Но на поверхности столь большого шара как Земля, все футбольные поля кажутся плоскими.
Ещё более плоским такое поле будет выглядеть на поверхности сферы, скажем, размером с галактику. Во время инфляции пространство растягивается настолько сильно, что вся наблюдаемая Вселенная оказывается лишь маленькой частицей безбрежного «игрового поля». И поэтому кажется нам почти идеально плоской.
Теория инфляции достаточно чётко объясняет, почему наш мир таков, какой есть.
Алекс Виленкин 8 предложил сценарий, при котором инфляционные расширения пространства вообще являются рядовыми, постоянно происходящими событиями. Он считает, что Космос в целом содержит бесконечное множество разрозненных областей. И каждая из них прошла свою стадию мгновенного расширения.
Во Вселенной достаточно места, чтобы Большие Взрывы происходили постоянно. В такой логике получается, что наш мир – лишь один из множества миров.
Все эти предположения научны и вполне обоснованы. Однако, вопросы остаются. И вопросы принципиальные.
Один из них заключается в том, что, хотя инфляция очень хорошо объясняет реально наблюдаемые эффекты, совершенно непонятно, что её вызвало. Для реализации инфляционного сценария должны быть чрезвычайно точно созданы начальные условия.
Почему сложился столь неординарный пазл – «правильное» поле инфлатона одновременно с «нужной» энергией и отрицательным давлением?
Чётких ответов нет и это большая проблема. Теория выглядит очень надуманной и даже противоестественной, если она объясняется удивительно тонкой настройкой её начальных параметров. Тем более, когда этому нет общепринятого научного объяснения.
Куда исчезло поле инфлатона после Большого Взрыва? Теоретики считают, что никуда, что оно продолжает флуктуировать. Но только за пределами области «нашей» Вселенной, в «другой». Границы этой области не может достичь ни один сигнал с Земли, это слишком огромное расстояние даже для света.
С этими доводами, конечно, можно согласиться. Обидно только, что мы никогда не сможем даже в принципе увидеть, измерить, потрогать «вживую» поле инфлатона. Это также плохо с научной точки зрения. Теория, вероятность экспериментального подтверждения которой равна нулю, не выглядит слишком элегантной. Кроме того, меня, как философа, ужасно коробит сам факт деления вселенных на «свои» и «чужие».
Откуда взялась первоначальная энергия, вдохнувшая жизнь в Космос? Ответ может заключаться в том, что в «ложном» вакууме заложена внутренняя нестабильность. По своей природе он содержит в себе энергию, необходимую для созидания Вселенной в приемлемой конфигурации и стимулирует процессы, порождающие её возникновение. Конечно, подобное объяснение спорное, но, в принципе, приемлемое.
Главная проблема в том, что остаётся без ответа стратегический вопрос – сам факт появления поля инфлатона. Откуда оно взялось?
Мало того, что инфлатон обладает очень специфическими свойствами, которые нужны лишь для того, чтобы запустить инфляцию. Но это ещё и абсолютно уникальное поле, как будто нарочно выделенное Природой, и никак не связанное с другими известными физическими полями. Непонятно почему вообще существовала какая-то область чего-то, где инфлатон находился в начальном метастабильном состоянии. Такое допущение, по меньшей мере, не совсем соответствует принципу причинности.
Стоит сказать, что на все заданные вопросы есть универсальный ответ. Всё решается, если «наша» Вселенная не одна, если их много.
Инфляцию тогда можно объяснить, как событие, которое случилось в предыдущей вселенной, а не как событие, которое создало теперешний наблюдаемый Космос. Более того, из самой логики инфляционной теории возникает необходимость существования множества миров. Но хорошо ли это?
Ведь изначально учёные разрабатывали именно теорию «нашей» Вселенной, а на выходе получили бесконечное многообразие «чужих» экзотических миров с совершенно разной физикой. К сожалению, ничего лучшего пока что придумать не удалось.
Однако, и в модели мира многих миров есть свои нестыковки. Например, она допускает возможность абсолютно всех вакуумных состояний и законов элементарных частиц, разрешённых основной теорией, то есть ею самой. Это принципиальный момент. Получается, что теория разрешает то, что разрешено этой теорией. То есть, нам предлагают выбрать один мир, вписывающийся в теорию, которая описывает все возможные в её рамках миры. Это не совсем корректно. Поэтому теория инфляции может постулировать хоть бесконечное число вселенных в своих рамках. Однако, это не значит, что наша свобода выбора ограничена лишь этой теорией при познании фундаментальных законов Мироздания.
Глава 6. Фундаментальные взаимодействия
В нашем мире есть некоторые параметры, которые никогда не меняются, ни в пространстве, ни во времени. Именно они определяют строение Вселенной и являются основой физики. Все механизмы сущего приводят в действие всего четыре силы: гравитационная, электромагнитная, слабая и сильная.
