Конец всего. 5 сценариев гибели Вселенной с точки зрения астрофизики - Кэти Мак

С тех пор экпиротический сценарий был пересмотрен и обобщен, и последняя его версия вообще не предусматривает никаких дополнительных измерений. Однако, как это часто бывает в науке, новая идея, которая в итоге может оказаться неработающей, все же способна заставить нас посмотреть на проблему под другим углом и направить ход наших мыслей в совершенно новое (и, будем надеяться, более продуктивное) русло. Итак, начнем с рассмотрения исходной идеи. В конце концов, она предполагает невероятно драматический финал для нашего космоса.

Термин «экпиротический» происходит от греческого слова «воспламенение» и намекает на предполагаемое огненное происхождение Вселенной и такой же ее конец. Стандартная неэкпиротическая версия зарождения Вселенной предусматривает период космической инфляции[71], который мы обсуждали в главе 2. Инфляция вызывает резкое растяжение космического пространства в течение крошечных долей первой секунды существования Вселенной, после чего вследствие распада так называемого инфлатонного поля[72], ставшего причиной этого растяжения, космос наполняется огромным количеством энергии, что знаменует начало фазы Горячего большого взрыва. С другой стороны, исходная версия экпиротической модели предполагает, что ранняя Вселенная нагрелась в результате впечатляющего столкновения двух соседних трехмерных бран, одна из которых содержала то, чему предстояло стать нашим космосом. После столкновения браны отдаляются друг от друга, медленно расширяясь и дрейфуя в балке. Однако им суждено встретиться вновь. Экпиротический сценарий предполагает циклический процесс возникновения и разрушения космоса, повторяющийся снова и снова.

Лично я считаю, что все это обретет гораздо больше смысла, если вы используете самый старый инструмент физиков: свои руки.

Представьте, что ваша левая ладонь – это наша 3-брана, то есть трехмерная Вселенная, в которой мы живем. (Разумеется, данная иллюстрация не позволяет соблюсти масштаб.) Ваша правая ладонь представляет собой еще одну «скрытую» брану[73]. Сначала сложите ладони в молитвенном жесте. Это положение соответствует моменту космического творения – столкновения, которое вызывает исходное воспламенение. В этот момент обе браны наполнены невероятно плотной и адски горячей плазмой, в ней куются первые атомы и распространяются гудящие волны, которые мы в дальнейшем будем воспринимать в качестве флуктуаций в космическом микроволновом фоновом излучении. Теперь медленно разведите ладони на небольшое расстояние, удерживая их параллельно друг другу, а затем разведите пальцы. Этот жест иллюстрирует дрейф бран в многомерном балке. При этом пространство в каждой бране охлаждается и расширяется. Данная модель не предусматривает фазу инфляции, только постепенное расширение после столкновения. И это расширение происходит не в пределах балка, разделяющего браны, а в пределах самих бран, расположенных параллельно друг другу. В нашей бране (ваша левая ладонь) это пространство соответствует наблюдаемому сегодня космосу. Несмотря на то что мы не можем заметить свое удаление от другой браны, мы видим, как от нас удаляются галактики по мере расширения нашего трехмерного пространства и постепенного опустошения Вселенной в процессе тепловой смерти. Мы не знаем, что происходит на вашей правой ладони, соответствующей скрытой бране. Может быть, там тоже есть цивилизации, наблюдающие за опустошением их собственной Вселенной. Может быть, это тихое, пустынное место, где по какой-то причине материя так и не научилась организовываться в жизнеспособные структуры. Может быть, там водятся говорящие щенки. Если мы не сумеем обнаружить гравитационно-волновой сигнал от этой скрытой браны, мы так никогда и не узнаем ее истинную природу и даже не получим доказательств ее существования.

Теперь снова медленно сведите ладони, а затем хлопните в них. После того как браны разошлись на максимальное расстояние и расширились, они начинают притягиваться, чтобы затем снова отскочить друг от друга. Этот хлопок, или отскок, уничтожил все на обеих бранах, покончил с нашей Вселенной и породил новый Большой взрыв. Обе Вселенные вернулись в хаотическое состояние, то есть снова наполнились горячей плазмой, в которой исчезли практически все следы того, что когда-то существовало в этом пространстве. Теперь разведите ладони и повторите весь цикл. И еще раз. И еще. Как видите, мир на бране[74], или экпиротическая Вселенная, – это вечные, катастрофические космические аплодисменты.

Вопросы о том, действительно ли мы живем на бране и существуют ли другие браны в многомерном балке, до сих пор остаются открытыми. Тем не менее идея циклической Вселенной имеет некоторую привлекательность, поскольку является одной из немногих разумных альтернатив теории инфляции, допускающей вероятность повторения ее успехов[75]. Какие формы в итоге примут модели инфляции и экпиротической Вселенной, пока не ясно. Новейшие экпиротические модели вообще не предусматривают никаких бран, в то время как некоторые современные версии инфляции допускают их существование. Основное различие между этими моделями заключается в том, что теория инфляции решает ряд космологических проблем с помощью периода быстрого расширения в очень ранней Вселенной, тогда как экпиротическая модель предусматривает для этого период медленного сжатия непосредственно перед отскоком. В модели мира на бране это происходит во время сближения бран. Как и инфляция, экпиротическая модель может оказаться совместимой с наблюдаемым распределением материи в современной Вселенной, и, возможно, даже объяснит, почему наш космос кажется таким однородным и плоским (в том смысле, что он не заворачивается сам в себя и не имеет сложной геометрии в большом масштабе). Тот факт, что пространство кажется странно однородным, имеет смысл, если браны огромны и перед отскоком располагаются параллельно друг другу. В этом случае взрыв может произойти везде в одно и то же время, а за счет небольших квантовых флуктуаций могут образоваться области более высокой плотности, из которых впоследствии сформируются галактики, их скопления и вся структура космического пространства.