Олег Фейгин - Феномен Мессинга. Как получать информацию из будущего?
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.
