Хотя мысль о высших пространственных измерениях – не подтвержденная экспериментом гипотеза, в глазах физиков она выглядит весьма убедительной. Она обещает отрубить головы дракону бесконечностей, как нить Ариадны ведет физиков к последовательной и самосогласованной теории вещества и поля. Трудно даже подумать, что столь плодотворная идея может оказаться всего лишь временной теоретической химерой.

И тогда крошечный участок Вселенной может внезапно расшириться и «образовать почку», пустить побег «дочерней» вселенной, от которой, в свою очередь, может отпочковаться новая дочерняя вселенная; при этом процесс «почкования» продолжается беспрерывно. Представьте, что вы пускаете мыльные пузыри. Если дуть достаточно сильно, то можно увидеть, как некоторые из них делятся, образуя новые, «дочерние» пузыри. Подобным образом одни вселенные могут постоянно давать начало другим вселенным. Согласно этому сценарию, Большие взрывы происходили все время, происходят и сейчас. Если это верно, то, возможно, мы плаваем в море таких вселенных, словно пузырек, покачивающийся в океане среди других пузырьков.

Итак, рассмотрев современные концепции времени и даже теорию путешествий в этом необычном измерении нашей текущей реальности, нам остается только разобраться, откуда же конкретно может поступать информация из будущего.

В средней школе мы учим, что здание физики покоится на фундаменте законов сохранения, но редко при этом понимаем, что те, в свою очередь, скреплены между собой принципами физической симметрии. Между тем получается, что симметрия – это самое главное, что есть в физике, и с этим, поразмыслив, нельзя не согласиться. В физике есть теорема о том, что каждой симметрии обязательно сопутствует некоторая сохраняющаяся величина. Так, если все свойства системы остаются неизменными при вращении, должен сохраняться ее момент количества движения. Симметрии в свойствах элементарных частиц связаны с законами сохранения электрического заряда, странности и других характеристик. Законы сохранения устанавливают ограничения на возможные движения системы и происходящие в ней процессы. Их знание чрезвычайно важно для понимания ее свойств.

Параллельная реальность

Тут надо вспомнить об очень важном свойстве поля калибровать частицы. Симметрия системы при этом мгновенно разрушается. Поле по-разному взаимодействует с симметричными состояниями частиц и как бы навешивает им ярлыки – этикетки, по которым можно судить об их зарядовом состоянии и прочих параметрах. Например, оно позволяет установить, какая из двух симметричных частиц является отрицательно заряженным электроном, а какая – положительным позитроном. При этом полевая калибровка может меняться в разных областях пространства и времени.

Теперь опустимся на самое «дно» материи, вымощенное сверхэлементарными кирпичиками из шести известных нам сегодня кварков, составляющих все известные элементарные частицы. Кварки представляют собой семейство трех совершенно равноправных, симметричных между собой частиц, а калибрует их действующее на очень малых расстояниях особое глюонное поле. Оно по-разному взаимодействует с компонентами кваркового триплета, окрашивая их в условные, придуманные физиками цвета: красный, синий и желтый. Подчеркнем, что цвета кварков с истинной их окраской ничего общего не имеют и их можно было бы заменить, скажем, штриховкой: косой, в клетку и ромбиком.

Четыреста лет назад Галилео Галилей открыл замечательную симметрию двух систем координат – неподвижной и равномерно движущейся вдоль прямой линии. Физические процессы протекают в них совершенно одинаково. Так, находясь в трюме корабля, никакими опытами нельзя установить, пришвартован ли он в порту или равномерно и плавно пересекает океан. Правда, такую полную симметрию Галилей установил только для сравнительно небольших скоростей механических процессов. В начале прошлого века уже Лоренц, Пуанкаре и Эйнштейн доказали, что подобная симметрия сохраняется при любых скоростях, вплоть до скорости света. При этом она будет справедлива не только для механических, но и вообще для любых физических процессов. С помощью разработанных в теоретической физике правил для этой симметрии можно найти свое калибровочное поле. Оказывается, эту роль выполняет уже так хорошо нам знакомая гравитация!

Получается, что если поле калибрирует движения с разными скоростями, то его уравнения будут в точности совпадать с гравитационными уравнениями общей теории относительности. Другими словами, общую теорию относительности можно строить двумя путями: исходя из физических соображений о свойствах гравитации, как это сделал в свое время Эйнштейн, или основываясь на законах симметрии. Второй путь позволяет продвинуться еще дальше – если найти более общую симметрию. Тогда калибрующее ее поле будет подчиняться какой-то обобщенной теории относительности. Теория как бы подсказывает путь ее развития – нужно открыть еще одну симметрию, только такую общую, чтобы она охватывала все известные нам виды материи.

Как-то раз физики-теоретики, в очередной раз перебирая умозрительные построения, натолкнулись на очень странный результат, полученный в начале двадцатых годов прошлого века польским физиком Теодором Калуцей, преподававшим в то время в Кенигсбергском университете. Профессор Калуца подверг глубокому анализу ряд положений общей теории относительности и в первую очередь рассмотрел вывод о том, что, являясь физической силой, тяготение тем не менее имеет чисто геометрическую природу, являясь искривленностью четырехмерного пространства-времени. Кроме гравитации, в то время был известен только один тип силового поля, открытого в свое время Максвеллом, – электромагнитного, и Калуца предположил, что оно так же имеет геометрическую природу.

Этот парадоксальный результат очень пригодился при создании теории единого суперполя, все компоненты которого, основываясь на идее Калуцы, можно было бы считать гравитацией в многомерном пространстве-времени. Правда, здесь опять возникает каверзный вопрос: почему мы никак не ощущаем наличия дополнительных пространственных измерений в окружающей физической реальности[19]?

Ответ на данный вопрос пока удается получать только писателям-фантастам, многократно эксплуатирующим идею многомерных миров. Любопытно, что даже художественный поверхностный анализ подобной концепции сразу же приводит к некоторым вполне разумным выводам.

Можно, конечно, придумать Вселенную и из полностью независимых параллельных миров, каждый из которых, подобно гладкой шелковой ленте, повторяет все изгибы соседнего. Многие писатели-фантасты давно уже продуктивно эксплуатируют подобные идеи.

Тут надо заметить, и это очень важно для подрастающего поколения, что очень часто достижения современной теорфизики бессовестно эксплуатируются самыми различными жуликами и шарлатанами с паранормальными чудесами. Ничего подобного в нашей реальности никогда не наблюдалось, не наблюдается и вполне очевидно, что никогда наблюдаться не будет. Разумеется, ежеминутно средства массовой информации потчуют нас всевозможными чудесами телепатии, телекинеза, ясновидения, НЛО, пришельцами из прошлого и будущего и проч. К сожалению (ибо ученые тоже любят фантастику и научные чудеса!), все подобные ложные сенсации связаны лишь с нарушением (и иногда достаточно тяжелым!) психики т. н. «очевидцев», а иногда и журналистов, раздувающих в поте лица мыльные пузыри подобных газетных уток. Ведь трудновообразимое количество самых тщательных, с огромной точностью выполненных экспериментов с элементарными частицами (а в этом случае можно получить наибольшую точность) не обнаружили никаких, даже самых малейших, нарушений причинности событий в нашем мире. При наблюдении грандиозных космических явлений эстафету у физиков перенимают астрономы и космологи, которые также категорически отрицают наличие каких-либо чудес в границах нашей Метагалактики…

Есть еще одно соображение, которое, казалось бы, убедительно говорит о том, что в нашем мире нет в явном (несвернутом) виде ни четвертого, ни более высоких пространственных измерений. Английский астрофизик Артур Эддингтон доказал, что в этом случае вообще не было бы атомного вещества, так как в мирах с числом измерений, большим трех, электрические заряды взаимодействуют слишком сильно. Электроны там не могут удержаться на орбитах, и атомы «взрываются внутрь», или коллапсируют. Может быть, такие своеобразные миры где-то и существуют вне нашей реальности, но в нашей Вселенной атомы вполне устойчивы. Трудность с лишними пространственными измерениями была главной причиной подозрительного отношения физиков к идее Калуцы. Первую серьезную попытку справиться с ней предпринял шведский теоретик Оскар Клейн. Перечитывая своего любимого Уэллса, в «Машине времени» он наткнулся на следующий диалог:

«– Можно ли признать действительно существующим кубом то, что не существует ни единого мгновения?

Филби задумался.

– А из этого следует, – продолжал Путешественник по Времени, – что каждое реальное тело должно обладать четырьмя измерениями: оно должно иметь длину, ширину, высоту и продолжительность существования. Но вследствие прирожденной ограниченности нашего ума мы не замечаем этого факта. И все же существуют четыре измерения, из которых три мы называем пространственными, а четвертое – временным. Правда, существует тенденция противопоставить три первых измерения последнему, но только потому, что наше сознание от начала нашей жизни и до ее конца движется рывками лишь в одном-единственном направлении этого последнего измерения…».

По мнению этого ученого, классик фантастического жанра был вполне прав, и четвертое пространственно-временное измерение существует реально и не ощущается нами лишь потому, что мир в этом направлении имеет микроскопически малый радиус, представая неким замкнутым на себя крошечным пузырьком «вырожденной реальности».

Вспомним структуру электромагнитного поля, представив себе две разноименно заряженные металлические пластины и слой электрических силовых линий между ними. Если пластины раздвинуть на расстояние, много большее их размеров, слой превратится в жгут силовых линий. Он обладает определенной упругостью, и его можно назвать электрической полевой струной. Подобная же магнитная струна образуется между двумя намагниченными шариками. С помощью мелких железных опилок ее можно сделать видимой и убедиться в том, что, будучи отклоненной в сторону, она упруго восстанавливает свою форму. Размеры элементарных частиц в тысячи раз больше размеров составляющих их кварков, поэтому между кварками тоже натягиваются струны – суперструны глюонного поля. Их можно заметить в столкновениях частиц. Образование полевых струн – весьма распространенное явление в мире элементарных частиц.

Согласно концепции одного из самых оригинальных физиков прошлого века Давида Бома, окружающий нас мир структурирован очень странным образом, когда каждое материальное тело напоминает верхушку айсберга над окружающей нас физической реальностью. Основная же часть каждого предмета как бы расплывается за гранью вещественного мира, образуя единую основу Вселенной. Свои рассуждения Бом основывал на понятии «неразрывного единства» микромира, проявляющегося в квантовой запутанности «сцепленных» частиц. Как мы знаем, эти микроскопические объекты ведут себя строго взаимосогласованно, так что изменение состояния одного приводит к мгновенной перемене у другого, пусть даже он находится на другом конце Метагалактики.

Размышляя над этой загадкой, противоречащей не только здравому смыслу, но и теории относительности, налагающей жесткие ограничения на скорость распространения взаимодействий, Бом пришел к выводу, что элементарные частицы взаимодействуют на любом расстоянии не потому, что они обмениваются таинственными сигналами между собой, а потому, что сама их «разделенность» во многом иллюзорна. Иными словами, на каком-то более глубоком уровне реальности сцепленные частицы – это вовсе не отдельные объекты, а фактически продолжения чего-то более фундаментального и цельного.

Распространяя свои идеи на мир элементарных частиц, Бом заключил, что сверхсветовое взаимодействие между ними свидетельствует о существовании более глубокого уровня реальности, не только скрытого от нас, но и имеющего более высокую размерность. А частицы мы видим раздельными по той причине, что способны наблюдать лишь часть действительности. Частицы – не отдельные «фрагменты», но грани, проекции более глубокого единства. И поскольку все в физической реальности содержится в этом «фантоме», наш мир, воспринимаемый в ощущениях, предстает лишь как трехмерная проекция многомерной Вселенной.

В восьмидесятых годах прошлого века уровень развития экспериментальной физики позволил опытным путем подтвердить парадоксальный феномен ЭПР, по иронии судьбы специально сформулированный в 1930-е годы Эйнштейном и его коллегами для демонстрации изъянов в построениях квантовой теории. Успешные эксперименты возродили интерес к теории Бома, а открытая в те же годы Бенуа Мандельбротом фрактальная геометрия дополнила ее математический аппарат. Фрактальные структуры успешно описывали упорядоченный хаос природы, демонстрируя «голографический» принцип бесконечного вложения самоподобных структур друг в друга на основе весьма простых математических соотношений. Некоторый математический фундамент удалось заложить в свою теорию и Дэвиду Бому, однако необъятность задачи, преклонные годы и переключение интересов на вопросы соотношения физики и сознания помешали ученому развить и дополнить свою концепцию голографической вселенной до объемной полноценной теории.

Наблюдения за Вселенной показывают, что и на самых больших масштабах она вовсе не неподвижна, а эволюционирует с течением времени. Если на основе современных теорий проследить эту эволюцию назад во времени, то окажется, что наблюдаемая ныне часть Вселенной была раньше горячее и компактнее, чем сейчас, а начало ей дал Большой взрыв – некий процесс возникновения Вселенной из сингулярности: особой ситуации, для которой современные законы физики неприменимы.

Физиков такое положение вещей не устраивает: им хочется понять и сам процесс Большого взрыва. Именно поэтому сейчас предпринимаются многочисленные попытки построить теорию, которая была бы применима и к этой ситуации. Поскольку в первые мгновения после Большого взрыва самой главной силой была гравитация, считается, что достичь этой цели возможно только в рамках пока гипотетичной квантовой теории гравитации[20].

Одно время физики надеялись, что квантовая гравитация будет описана с помощью теории суперструн, но недавний кризис суперструнных теорий поколебал эту уверенность. В такой ситуации больше внимания стали привлекать иные подходы к описанию квантовогравитационных явлений, в частности петлевая квантовая гравитация.

Именно в рамках петлевой квантовой гравитации недавно был получен очень впечатляющий результат. Оказывается, из-за квантовых эффектов начальная сингулярность исчезает. Большой взрыв перестает быть особой точкой, и удается не только проследить его протекание, но и заглянуть в то, что было до Большого взрыва. Петлевая квантовая гравитация принципиально отличается от обычных физических теорий и даже от теории суперструн. Объектами теории суперструн, к примеру, являются разнообразные струны и многомерные мембраны, которые, однако, летают в заранее приготовленном для них пространстве и времени. Вопрос о том, как именно возникло это многомерное пространство-время, в такой теории не решишь.

В петлевой теории гравитации главные объекты – маленькие квантовые ячейки пространства, определенным способом соединенные друг с другом. Законом их соединения и их состоянием управляет некоторое поле, которое в них существует. Величина этого поля является для этих ячеек неким «внутренним временем»: переход от слабого поля к более сильному полю выглядит совершенно так, как если бы было некое «прошлое», которое бы влияло на некое «будущее». Закон этот устроен так, что для достаточно большой вселенной с малой концентрацией энергии (то есть далеко от сингулярности) ячейки как бы «сплавляются» друг с другом, образуя привычное нам «сплошное» пространство-время.

Конечно, даже развитому физико-математическому воображению теоретика непросто в деталях представить, как многомерная мембрана нашей Вселенной парит в еще более многомерном пространстве, как некое подобие гигантской медузы в безбрежном океане Сверхпространства. В этой модели Мироздания и сам Большой взрыв, возможно, был результатом соударения нашей и параллельной мембран. Эта модель некоторым физикам кажется настолько привлекательной, что они отстаивают предположение о циклических мембранных столкновениях. Входя в контакт, эти вселенские мембраны как бы сжимаются в направлении, перпендикулярном направлению движения, а их кинетическая энергия преобразуется в материю и излучение. Это соударение двух, а может быть, и нескольких мембран и порождает феномен Большого взрыва. После взрывного взаимодействия мембраны расходятся и начинают расширяться с убывающей скоростью. Материя Большого взрыва эволюционирует от стрингов до сверхскоплений галактик, порождая разум, который и открывает тайны Мироздания. В циклической модели силы притяжения замедляют до остановки движение расходящихся мембран, которые снова начинают сближаться, расширяясь при этом с возрастающей скоростью.

Условия вблизи нулевого момента времени, соответствующего началу Большого взрыва, настолько экстремальны, что никто пока не знает, как решать соответствующие уравнения. Сейчас в ходу две модели, описывающие досингулярное состояние нашей Вселенной. Один из космологических сценариев предвзрывного состояния мира основывается на известной симметрии обращения времени, в силу которой физические уравнения работают одинаково хорошо независимо от направления времени. Такая комбинация позволяет говорить о новых возможных вариантах космологии, в которых Вселенная за определенный промежуток времени до Большого взрыва расширялась с такой же скоростью, как и через такой же интервал после него. Однако изменение скорости расширения в эти моменты происходило в противоположных направлениях: если после Большого взрыва расширение замедлялось, то перед ним – ускорялось. Короче говоря, Большой взрыв, возможно, был не моментом возникновения Вселенной, а просто внезапным переходом от ускорения к замедлению.

В соответствии с такой моделью Вселенная перед Большим взрывом была почти идеальным зеркальным изображением самой себя после него. Если Вселенная безгранично устремляется в будущее, в котором ее содержимое разжижается до скудной кашицы, то она так же бескрайне простирается и в прошлое. Бесконечно давно она была почти пуста: ее заполнял лишь невероятно разреженный, хаотический газ из излучения и вещества. Силы природы, управляемые дилатоном, были настолько слабы, что частицы этого газа практически не взаимодействовали друг с другом. Но время шло, силы возрастали и стягивали материю воедино. Случайным образом материя скапливалась в некоторых участках пространства. Там ее плотность в конечном счете стала настолько высокой, что начали образовываться черные дыры. Вещество внутри таких областей оказывалось отрезанным от окружающего пространства, т. е. Вселенная разбивалась на обособленные части.

Внутри черной дыры пространство и время меняются ролями: ее центр – не точка пространства, а момент времени. Падающая в черную дыру материя, приближаясь к центру, становится все более плотной. Но, достигнув максимальных значений, допускаемых теорией струн, плотность, температура и кривизна пространства-времени внезапно начинают уменьшаться. Момент такого реверсирования и есть то, что мы называем Большим взрывом. Внутренность одной из данных черных дыр и могла трансформироваться в нашу Вселенную.

Так, некоторые теоретики обоснованно замечают, что для того, чтобы такая модель согласовывалась с наблюдениями, Вселенная должна была возникнуть из черной дыры гигантских размеров, значительно больших, чем масштаб длины в теории квантовых мембран. Но их оппоненты возражают, что поскольку уравнения М-теории не накладывают никаких ограничений на размер черных дыр, то формирование Вселенной внутри достаточно большого коллапсара является случайным событием. Однако есть более существенные аргументы, касающиеся хаотического поведения материи и самого пространства-времени вблизи момента Большого взрыва, что наверняка противоречит наблюдаемой регулярности ранней Вселенной.

В таком хаосе мог возникнуть плотный газ из миниатюрных «мембранных дыр» – чрезвычайно малых и массивных мембран, находящихся на грани превращения в черные дыры. Возможно, в этом содержится ключ к решению проблем загадочной сингулярности и не менее таинственной первичной экспансии пространства-времени в стандартной космологии Большого взрыва.

Не исключено, что изучить эпоху до Большого взрыва нам поможет гравитационное излучение, возможно, сохранившееся с тех далеких времен. Периодические вариации гравитационного поля можно зарегистрировать косвенно по их влиянию на поляризацию реликтового излучения или непосредственно в наземных обсерваториях. Согласно предвзрывному и экпиротическому сценариям гравитационных волн, высокой частоты должно быть больше, а низкочастотных – меньше, чем в обычных инфляционных моделях.

Как уже говорилось, не исключено, что подобные коллизии происходят циклически. Две мембраны могут сталкиваться, отскакивать друг от друга, расходиться, притягиваться одна к другой, снова соударяться и так далее. Расходясь после удара, они немного растягиваются, а при очередном сближении снова сжимаются. Когда направление движения мембраны сменяется на противоположное, она расширяется с ускорением, поэтому наблюдаемое ускоряющееся расширение Вселенной может указывать на предстоящее столкновение.

Разработчики подобных космологических сценариев вначале надеялись, что слабость сил облегчит процедуру анализа столкновения, однако им приходится иметь дело с высокой кривизной пространства-времени, поэтому пока нельзя однозначно решить, удастся ли избежать сингулярности. Кроме того, этот сценарий должен протекать при весьма специфичных обстоятельствах. Например, перед самым столкновением мембраны должны быть почти идеально параллельны друг другу, иначе вызванный им Большой взрыв будет недостаточно однородным. В циклической версии эта проблема стоит не так остро: последовательные соударения позволили бы мембранам выровняться.

Оставив пока в стороне трудности полного математического обоснования обеих моделей, ученые должны разобраться, удастся ли когда-нибудь проверить их экспериментально. На первый взгляд, описанные сценарии очень похожи на упражнения не в физике, а в метафизике: масса интересных идей, которые никогда не удастся подтвердить или опровергнуть результатами наблюдений. Такой взгляд слишком пессимистичен. Как стадия инфляции, так и довзрывная эпоха должны были оставить после себя артефакты, которые можно заметить и сегодня, например в небольших вариациях температуры реликтового излучения.

Во-первых, наблюдения показывают, что температурные отклонения были сформированы акустическими волнами за несколько сотен тысяч лет. Регулярность флуктуаций свидетельствует о когерентности звуковых волн. Космологи уже отвергли целый ряд космологических моделей, не способных объяснить волновой синхронизм. Сценарии с инфляцией, эпохой до Большого взрыва и столкновением мембран успешно проходят это первое испытание. В них синфазные волны создаются квантовыми процессами, усилившимися в ходе ускоряющегося космического расширения.

Во-вторых, каждая модель предсказывает разное распределение температурных флуктуаций в зависимости от их углового размера. Оказалось, что большие и малые флуктуации имеют одинаковую амплитуду. (Отступления от этого правила наблюдаются только при очень малых масштабах, в которых изначальные отклонения изменились под действием более поздних процессов.) В инфляционных моделях это распределение воспроизводится с высокой точностью. Во время инфляции кривизна пространства изменялась относительно медленно, так что флуктуации различных размеров возникали в почти одинаковых условиях. Согласно обеим струнным моделям, кривизна менялась быстро.

В-третьих, в ранней Вселенной температурные вариации могли возникать из-за флуктуаций плотности вещества и из-за слабых колебаний, вызванных гравитационными волнами. При инфляции обе причины имеют одинаковое значение, а в сценариях со струнами основную роль играют вариации плотности. Гравитационные волны должны были оставить свой отпечаток в поляризации реликтового излучения. Разумеется, анализ реликтового «дыхания Большого взрыва» – не единственный способ проверить рассмотренные теории. Сценарий с эпохой до Большого взрыва подразумевает возникновение случайного фона гравитационных волн в некотором диапазоне частот, который в будущем можно будет обнаружить с помощью гравитационных обсерваторий.

С появлением квантовой механики мы пришли к осознанию того, что события не могут быть предсказаны с абсолютной точностью – всегда остается элемент неопределенности. Если хочется, можно приписать случайность вмешательству Бога. Но это было бы очень странное вмешательство: нет никаких признаков того, что оно преследует какую-либо цель. В противном случае это по определению не было бы случайностью. Сегодня мы всеми силами стремимся к тому, чтобы сформулировать набор законов, который позволит предсказывать события в пределах, установленных квантовым принципом неопределенности[21].

Изучая элементарные частицы, взаимодействующие со все более и более высокими энергиями, мы можем ожидать открытия новых уровней строения материи, более фундаментальных, чем кварки и электроны, которые ныне считаются «элементарными» частицами. Похоже, что этой череде вложенных друг в друга частиц может положить предел только квантовая гравитация. Ведь если бы существовала сверхфундаментальная «частица частиц» с энергией, превышающей так называемую энергию Планка, концентрация ее массы была бы столь высока, что она отсекла бы себя от остальной Вселенной и превратилась бы в небольшую черную дыру. Таким образом, последовательность все более совершенных теорий, похоже, должна иметь некий предел при переходе ко все более высоким энергиям, а значит, должна быть достижима некая окончательная теория Вселенной. Но все же планковская энергия очень далека от энергий, которые мы способны получить на современных лабораторных установках. И мы не сможем преодолеть этот разрыв с помощью ускорителей элементарных частиц, которые появятся в обозримом будущем, не говоря уже о БАКе. А ведь именно такие энергии должны были иметь место на самых ранних стадиях эволюции Вселенной.

Какое значение имело бы открытие окончательной теории Вселенной? Прежде всего это поставило бы точку в грандиозной эпохальной битве человеческого разума за познание истинного лика Мироздания. И это также революционным образом перевернуло бы понимание обычным человеком законов, которые управляют Вселенной.

Во времена Ньютона образованный человек мог овладеть всем знанием, накопленным цивилизацией, по крайней мере в общих чертах. Но с тех пор темпы развития науки сделали это невозможным. Поскольку теории постоянно пересматриваются с учетом новых наблюдений, они никогда не излагаются достаточно сжато и просто, чтобы их могли постичь обычные люди. Для этого нужно быть специалистом, но даже тогда вы вправе надеяться на полное понимание лишь малой доли научных теорий.

Кроме того, прогресс науки настолько стремителен, что в школе или университете всегда преподаются довольно устаревшие знания. Лишь немногим людям удается следить за быстро раздвигающимися границами знания, если они посвящают этому все свое время и сосредоточиваются на маленькой области. Остальная часть населения имеет слабое представление о совершаемых прорывах и о том волнении, которое они производят в умах ученых. Если бы удалось создать полную объединенную теорию, то появление сжатого и простого ее изложения оказалось бы лишь вопросом времени, и, подобно теории относительности, ее стали бы преподавать в школах, по крайней мере в общих чертах. Мы все смогли бы тогда получить вполне определенное представление о законах, которые управляют Вселенной и ответственны за наше существование.

Вполне возможно, что многие передовые теоретические идеи будут проверены уже в течение нескольких следующих десятилетий. Физики (и не только) полны надежд, что планируемые или уже идущие полным ходом эксперименты наконец-то прояснят вопросы о существовании дополнительных измерений, составе темной материи и энергии, происхождении массы, космологии ранней Вселенной, существенности суперсимметрии и, возможно, достоверности самой теории струн. Разумеется, практическое исследование «совершенно безумных» идей, сформулированных в работах выдающихся физиков прошлого и настоящего столетий, наталкивается на множество затруднений. Ведь непросто придумать экспериментальную проверку для мысли о том, что наша Вселенная – это гигантская флуктуация топологии более общего суперпространства, связанного с вакуумным состоянием физических полей.

Свойства этого состояния должны радикально отличаться от свойств обычного пространства-времени. Во-первых, его размерность не обязательно должна равняться четырем (три пространственные и одна временная координаты). Более того, вакуум как основное состояние материи характеризуется нулевыми физическими зарядами – следовательно, не существует и классического прибора, способного зафиксировать какую-то упорядоченность событий, а значит, не существует и самих понятий пространства и времени, как, впрочем, и причинности. И наконец, будучи сугубо квантовым объектом, вакуум физических полей флуктуирует, порождая топологические аномалии – «пузырьки», которые рождаются и гибнут. Внутри каждого такого пузырька можно ввести понятие собственного времени, направление которого фиксирует эволюцию материи внутри от момента рождения и до момента «схлопывания». Подавляющая доля таких пузырьков имеет время жизни, сравнимое с планковским временем, и внешне проявляют себя как замкнутые мини-Вселенные. Такое своего рода кипение вакуума – рождение и гибель виртуальных Вселенных – является обобщением на гравитацию хорошо известного в квантовой физике эффекта поляризации вакуума – рождения и гибели виртуальных пар частиц – античастиц.

Однако применительно к нашей Вселенной планковское время, типичное для виртуальных мини-Вселенных, оказывается почти на 60 порядков меньше современного возраста галактик. Что же задержало наш пузырек от практически мгновенного схлопывания? Очевидно, что Вселенные типа нашей являются ярко выраженными аномалиями. Первично устойчивое состояние вакуума в результате флуктуации топологии (образования пузырька) стало неустойчивым по отношению к нашей Вселенной. Эта неустойчивость приводит к тому, что внутри пузырька вакуум начинает изменять свои свойства, стремясь к новому устойчивому пределу. Этот процесс перестройки вакуума сопровождается гигантским выделением энергии, в результате чего пузырек – Вселенная начинает расширяться с колоссальной скоростью. Этот процесс можно интерпретировать как своеобразный взрыв вакуума – взрыв пустоты!

Естественно, что грандиозность масштаба такого взрыва, его обусловленность квантово-гравитационными свойствами пространства-времени, лежащими за пределами современной классической физики, могут вызвать определенный скепсис по отношению к обсуждаемой гипотезе. Однако исторический опыт науки, особенно последних десятилетий, показывает плодотворность подобных безумных попыток заглянуть за границу известного. В принципе, вопрос поставлен, и ответ на него ждет своего исследователя!

Даже адепты инфляционной космологии не берутся с уверенностью утверждать, какие физические факторы запустили экспоненциальное расширение и из-за чего оно закончилось. В литературе встречается больше полусотни объяснений этого процесса, и до консенсуса, судя по всему, еще далеко. Но именно потому, что теоретики пока не выяснили механизма инфляции, они не могут гарантировать, что он сработал лишь один раз и с тех пор навеки остановился. Иначе говоря, если уж инфляция однажды произошла, почему бы не предположить, что она может случаться многократно?

Именно так считает профессор Линде, развивая свою теорию вечной инфляции, в которой предполагается, что квантовые флуктуации, подобные тем, которым мы обязаны существованием нашего мира, могут возникать самопроизвольно и в любом количестве, если для этого есть подходящие условия. Они способны давать начало инфляционным процессам, в ходе которых рождаются все новые и новые вселенные. Не исключено, что и наше Мироздание вышло из флуктуационной зоны, сформировавшейся в мире-предшественнике. Точно так же можно допустить, что когда-нибудь и где-нибудь в нашей собственной Вселенной возникнет флуктуация, которая выдует юную вселенную совсем другого рода, тоже способную к космологическому деторождению. Можно даже пойти дальше и построить модель, в которой инфляционные вселенные возникают непрерывно, отпочковываясь от своих родительниц и находя для себя собственное место.

Спонтанные флуктуации скалярного поля, запускающие инфляционный процесс, могут случаться в неодинаковых формах. Это означает, что холодные постинфляционные вселенные отнюдь не копируют друг друга. Речь идет даже не о том тривиальном различии, что они могут развиваться из разных начальных условий и потому эволюционировать по-разному. Вполне можно допустить, что в них устанавливаются различные физические законы (или, как частный случай, одни и те же законы, но с различными значениями фундаментальных констант – допустим, скорости света или постоянной тонкой структуры). Теория струн, речь о которой пойдет дальше, позволяет считать, что эти вселенные не обязательно обладают лишь тремя пространственными осями, число измерений может быть и другим.

Спонтанные квантовые флуктуации первичного скалярного поля приводят к возникновению исполинских регионов, которые в совокупности и составляют Мультивселенную. Флуктуация, которая рождает данный регион, выступает в качестве его персонального Большого взрыва. Наша Вселенная принадлежит этой совокупности, но не имеет в ней никакого особого статуса. Отдельные вселенные вложены в единый пространственно-временной континуум, но разнесены в нем настолько, что не чувствуют присутствия друг друга.

Нобелевский лауреат Стивен Вайнберг проводит параллель между теорией многих вселенных и радиовещанием. Все мы постоянно погружены в сотни различных потоков радиоизлучения, передаваемых близкими и далекими станциями. Однако если вы включите приемник, то оказываетесь на строго определенной частоте какой-нибудь конкретной радиопередачи.

Так и в нашей Вселенной мы как бы «настроены» на строго определенную частоту объективной физической реальности. Но это отнюдь не запрещает считать, что буквально «рядом» существует невообразимое количество параллельных реальностей, стремящихся к бесконечности. Но если они и существуют на индивидуальном кусочке вашего пространства-времени, вы никогда не сможете «настроиться» на них. По крайней мере, этого сегодня вам не подскажут даже самые смелые теоретики. Эти «потусторонние» миры могут быть очень похожи друг на друга, но в каждом из них атомы обладают различной энергией. А поскольку каждый мир состоит из биллионов биллионов биллионов атомов, общее различие в энергии может составить весьма существенную величину. Ну а поскольку частота этих частиц-волн пропорциональна, по закону Планка, их энергии, то они в каждом конкретном мире будут вибрировать с различной частотой, не взаимодействуя друг с другом. Именно поэтому вас не окружают двойники, спрессованные в сверхплотную массу.

Разумеется, далеко не во всех вариантах параллельного Мироздания могла бы возникнуть жизнь, не говоря уже о разуме, ведь ни двумерное, ни тем более одномерное пространство не могут вмещать полноценных биомолекул. С другой стороны, в четырехмерном пространстве и пространствах более высоких размерностей были бы невозможны стабильные планетные орбиты, так что вокруг звезд никогда бы не возникли планетарные «зоны жизни».