Истина не является единственной целью науки. Мы хотим большего, чем просто истины: мы ищем интересную истину — истину, которую нелегко получить.

Изучение Вселенной ведется главным образом с двух направлений — наблюдательными методами классической астрономии и теоретическим моделированием, обычно в парадигме квантовой космологии. Квантовые космологи активно пропагандируют среди широкой публики свои экзотические модели, параллельные миры и мультивселенные. Но классические астрономы не могут использовать в своей работе все эти ненаблюдаемые сущности, поэтому они фокусируются на изучении цефеид и взрывов сверхновых, чтобы уточнить лестницы космологических расстояний; строят детекторы гравитационных волн с частотой в сотню герц и наблюдают миллисекундные пульсары для наблюдения наногерцовых гравволн. Они изучают гравитационное линзирование света вокруг галактик и их скоплений и распределение темной материи в них (илл. 4–6). Они ищут и изучают черные дыры, включая самые ранние и сверхмассивные (илл. 8–12).

Современная космология движется вперед в основном благодаря успехам наблюдательной астрономии. Мы считаем вслед за Карлом Поппером и всеми здравомыслящими учеными, что корректная теория должна предсказывать новые наблюдаемые эффекты, причем эти предсказания должны быть максимально конкретными. В циклической космологии можно выделить следующие области предсказаний:

I. Замкнутость Вселенной, которая эквивалентна нахождению в очень большой черной дыре (Мегадыре) с радиусом порядка триллиона световых лет. Отсюда следует, что наблюдения должны выявить:

1. Небольшую положительную кривизну пространства.

2. Заметную глобальную анизотропию.

3. Существенную глобальную неоднородность.

II. Накопление самых неразрушимых компонент Вселенной из цикла в цикл (черных дыр, гравитационных волн и, возможно, нейтронных звезд). Процессы накопления и разрушения (слияния) должны приводить к определенному распределению (спектру) этих компонент — по массам, концентрациям, частотам и т. д. Это означает, что можно сделать ряд достаточно конкретных предсказаний о:

1. Темной материи из черных дыр.

2. Сверхмассивных дырах.

3. Реликтовых нейтронных звездах.

4. Реликтовом гравитационном излучении.

III. Роль реликтовых сверхмассивных черных дыр в формировании галактик. Они могут объяснить:

1. Быстрый рост галактик вокруг SMBH.

2. Различие в механизмах формирования дисковых и эллиптических галактик.

3. Связь массы SMBH с глобальными характеристиками галактик — такими, как дисперсия скоростей звезд в балдже[13] («М-сигма» отношение).

4. Объяснение связи масс и периферийных скоростей движения галактик (законы Талли — Фишера и Фабера — Джексона[14]).

5. Наблюдаемую анизотропию распределения направления осей вращения галактик.

Фундаментальный вопрос космологии — является ли Вселенная замкнутой или разомкнутой — обсуждается уже более ста лет. Наблюдений, которые помогли бы сделать выбор между этими вариантами, долгое время не было. Ричард Толмен писал в 1934 году: «...мы не можем сказать, является ли реальная Вселенная пространственно открытой или закрытой, и вынуждены делать выбор между этими возможностями, исходя только из несколько сомнительных соображений метафизического характера».

Только в последние десятилетия стали накапливаться эмпирические свидетельства по вопросу глобальной кривизны и закрытости Вселенной. Споры о том, закрыта или открыта Вселенная, чем-то напоминают споры плоскоземельщиков и сторонников шарообразной Земли. Очевидно, что с помощью локальных наблюдений, охватывающих небольшой участок Земли (или Вселенной), трудно определить, является ли она плоской или шарообразной (или искривленной). Это можно понять лишь при более глобальном взгляде на нашу планету (или Вселенную).

Спутник WMAP приступил к наблюдениям в 2001 году, получив высокоточную карту реликтового излучения. При сравнении теоретического спектра реликтовых флуктуаций с наблюдениями WMAP выяснилось, что амплитуда наблюдаемых крупномасштабных вариаций, особенно квадрупольных[15], заметно ниже теоретически ожидаемых значений (в космологии этот эффект известен как «проблема низкого квадруполя»). В ряде статей была выдвинута гипотеза о том, что эта проблема указывает на положительную кривизну пространства или на замкнутость Вселенной, и было показано, что учет такой кривизны улучшает согласие теории и наблюдений.

Аналогичный вывод о замкнутости Вселенной был сделан на основе анализа данных спутника «Планк», запущенного в 2009 году, который позволил составить улучшенную карту реликтового излучения. Статья на эту тему, опубликованная в Nature в 2020 году, собрала за четыре года около 400 ссылок и вызвала оживленную дискуссию. На тему закрытости Вселенной даже стали защищать диссертации (Hergt, 2020; Hergt et al., 2022). Разбор дискуссии о замкнутости Вселенной не входит в задачу этой книги. Отметим лишь, что если данные WMAP и «Планк» согласуются с небольшой положительной кривизной пространства даже в рамках однородной космологической модели, то тем более этого можно ожидать от неоднородной модели.

Осциллирующая модель предполагает закрытую Вселенную. В свою очередь, инфляционисты предпочитают плоскую открытую Вселенную — и даже долгое время считали это предсказание своим достижением. Но вопрос о закрытости Вселенной не может быть ключевым экспериментом по выбору между циклической Вселенной и одноразовой инфляционной моделью, потому что, точно следуя анализу Поппера, инфляционисты избегают фальсифицируемости своей модели и готовы подстроиться под любой вариант наблюдений: как только появились публикации о том, что данные Планка указывают на закрытость Вселенной, появились десятки работ по инфляционной теории в замкнутой Вселенной (см., например, Hergt et al., 2022).

Поэтому для выбора между этими двумя конкурирующими моделями нужно рассмотреть более специфические предсказания циклической космологии, которым будут посвящены последующие разделы.