Страница 19 из 41
Одна такая возможность, как указывают Тегмарк и его коллеги, напрашивается сразу. Вселенная, имеющая форму четырехмерного цилиндра или тора, должна быть бесконечной при движении вдоль «бублика» и конечной — при движении поперек него. Поэтому свет, распространяюшийся вдоль оси такой Вселенной, должен периодически возвращаться к источнику, иными словами — астрономы должны видеть одни и те же космические объекты по много раз, как будто находятся в зале со стоящими друг против друга зеркалами. Наличие такого эффекта поддается экспериментальной проверке, и в печати уже появились первые предложения, как это сделать.
Вторая загадка «Карты Уилкинсона» связана с вопросом о природе так называемой темной энергии. Это понятие появилось в нынешней космологии в результате последовательного развития идей А. Эйнштейна. Сразу же по завершении своей теории тяготения в 1916 году Эйнштейн попытался применить ее выводы к Вселенной как целому. Оказалось, что уравнения его теории допускают простое и изящное решение в виде статичной и однородной сферической Вселенной, но лишь в том случае, если «насильственно» дополнить их неким постоянным членом, некой «космологической постоянной», которую он обозначил греческой буквой «ламбда».
Физический смысл этой постоянной был очевиден сразу. Поскольку взаимное притяжение частиц вещества друг к другу должно стягивать Вселенную в точку, сферическая модель будет статичной лишь в том случае, если силе тяготения будет противодействовать равная ей и противоположная по направлению «сила расширения». «Ламбда» как раз и характеризует физическое поле, порождающее эту силу. Статичная модель Эйнштейна продержалась недолго, потому что уже несколько лет спустя петербургский математик А. Фридман показал, что уравнения теории тяготения Эйнштейна допускают и другой класс решений, которые описывают расширяющуюся или сжимающуюся Вселенную, а вскоре наблюдения американского ученого Хаббла подтвердили, что она вместе с ее пространством действительно расширяется.
Какое-то время казалось, что это расширение является следствием первичного Большого Взрыва и что Вселенная в конце концов снова начнет сжиматься, закончив свою жизнь «охлопыванием» («коллапсом») всех атомов и элементарных частиц в одну безразмерную точку с бесконечной плотностью и температурой. Этот сценарий конца Вселенной получил название «Большого Хруста». Затем выяснилось, что вещества во Вселенной — паже с учетом «темного вещества» —слишком мало, чтобы заставить ее вновь сжиматься (данные «Карты Уилкинсона» это, кстати, подтвердили), и возобладало представление, что она будет расширяться до бесконечности, закончив свою жизнь не «Большим Хрустом», а «Большим Шепотом», когда все ее вещество, вплоть до последних атомов и частиц, истончится до нуля.
Наконец, совсем недавно, при изучении сверхновых звезд, было обнаружено, что Вселенная не просто расширяется, а делает это ускоренно, как будто в ней существует какое-то невидимое «распирающее» поле, не могущее быть уравновешенным наличным полем тяготения. Энергия этого невидимого поля получила название «темной», и, постулировав его существование, космология как бы описала круг и вернулась к ранее отброшенной эйнштейновой «космологической постоянной».
Известно, однако, что такие возвращения, как правило, происходят на новом уровне понимания, и в этот раз космология вернулась к «расширяющему полю» с пониманием того, что оно может быть не только статичным, в духе предположения Эйнштейна, но и переменным во времени и в пространстве. К настоящему времени сложилось убеждение, что переменное поле «темной энергии» тоже удовлетворяет уравнениям теории тяготения.
Так вот, вторая особенность, подмеченная на «Карте Уилкинсона» Штейнхардтом и другими, состоит в том, что ее данные как будто бы лучше согласуются с предположением, что «темная энергия» существует именно в виде «квинтэссенции», то есть может меняться со временем и иметь различные значения в разных участках пространства. Обе эти возможности приводят к далеко идущим выводам.
Переменность «расширяющего поля» в пространстве может означать, что Вселенная расширяется не вполне равномерно, и возникает необходимость более точного и детального экспериментального изучения скорости ее расширения по всем направлениям.
Что же касается переменности расширения во времени, то оно может привести к еще более катастрофическим последствиям. Эту возможность детально исследовал американский астроном Колдвелл. В начале нынешнего года он выступил в журнале «Physical Review» со статьей, в которой рассматривает ход расширения Вселенной в случае, если поле «квинтэссенции» будет быстро нарастать со временем.
Результаты расчетов Колдвелла приводят к радикально новому сценарию конца Вселенной, отличному не только от сценария «Большого Хруста», но и от варианта «Большого Шепота». По Колдвеллу, этот список нужно дополнить также возможностью «Большого Разрыва». Действительно, если загадочное поле «темной энергии» («квинтэссенции»), которое ускоряет расширение Вселенной, не остается постоянным, а напротив, все более нарастает по мере этого расширения, то в какой-то момент оно может (и должно) достичь таких значений, что наступит некий «обвал»: процесс бесконечного ускоренного истончения вещества сменится стремительным «распарыванием», «разрывом», своего рода «антиколлапсом» всего существующего, который закончится не в бесконечности, как полагали раньше, а во вполне обозримое, конечное время.
По расчетам Колдвелла, в самом экстремальном варианте нарастания поля «квинтэссенции» конец Вселенной наступит через 22 миллиарда лет, считая от нынешнего момента. При этом за 60 миллионов лет до этого живущие тогда существа станут свидетелями неудержимого и стремительного распада всех галактик, включая наш Млечный Путь: из-за неудержимого расширения пространства звезды, составляющие эти галактики, начнут разлетаться во все стороны и вскоре (в астрономических масштабах времени, разумеется) бесследно исчезнут в расширяющейся вокруг темноте. За три месяца до «конца света» скорость расширения пространства возрастет настолько, что начнут стремительно удаляться друг от друга планеты, составляющие нашу Солнечную систему (если она, конечно, будет еще тогда существовать). За 30 минут до вселенского конца начнет вспучиваться и распухать само вещество Земли, чтобы через считанные секунды взорваться и рассеяться на отдельные атомы. А за ничтожно малое время до гибели Вселенной (по расчетам Колдвелла, это произойдет за 10-19 секунд до конца) взорвутся атомы, потом их ядра, потом частицы, составляющие эти ядра, а потом и кварки, составляющие эти частицы. И наконец, с последним ударом космического колокола, возвещающего, что 22 миллиарда лет истекли, Вселенная обратится в ничто.
Чудовищный прогноз, конечно, но и в нем есть свои светлые стороны. Как утверждает Колдвелл, нарастающее «поле расширения» может породить весьма непредвиденный и заманчивый своими перспективами феномен. Те «червячные туннели» в пространстве-времени, существование которых предсказывает эйнштейнова теория тяготения (и отверстиями которых некоторые физики считают «черные дыры»), тоже должны будут расширяться, а не мгновенно «захлопываться», как предсказывает сегодня та же теория. А поскольку эти туннели, как считают некоторые теоретики, соединяют кратчайшим путем сколь угодно отдаленные точки пространства (и времени!), то в их широко распахнувшиеся глотки смогут устремиться космические корабли будущих разумных существ, чтобы совершать любые дальние путешествия не только в пространстве, но и во времени.
Тут, конечно, возникает всегдашний вопрос: почему же эти будущие разумные существа до сих пор не заявились и к нам — ну, хотя бы сообщить о правоте иди неправоте гипотезы Колдвелла? Такой визит мог бы сэкономить нашим космологам время, которое отделяет их от возможной проверки этой гипотезы собственными силами, ведь запуск того очередного космического зонда, с помощью которого они надеются произвести такую проверку, намечен лишь на конец нынешнего десятилетия.