(Это третья часть серии о том, может ли Вселенная быть циклической. Сначала прочитайте первую и вторую части).
А теперь — экпиротическая теория. Попытка обыграть инфляцию на её собственном поле.
Должен предупредить вас сразу. Математика экпиротической теории запредельно сложна, и она также, скорее всего, не совсем заслуживает доверия, потому что обитает в некоторых из самых эзотерических разделов теории струн. А теория струн и сама по себе является эзотерической отраслью физики. Так что мы находимся где-то очень глубоко в дебрях математических спекуляций и игровых миров, где трамплин — теоретический, а вода может существовать, а может и не существовать. Мы не будем следовать за математикой. Вместо этого мы последуем за красивой картинкой, которую, по утверждению математиков, она рисует. И это действительно красивая картинка.
Начнём с основы. Экпиротическая теория утверждает, что наша Вселенная — это брана. Брана — сокращение от «мембрана». Представьте всю нашу трёхмерную Вселенную — всё, что вы когда-либо видели, трогали или воображали — как огромный лист, парящий в пространстве высшего измерения. И как вам с радостью скажут наши коллеги из отдела теории струн, где есть брана, там есть и объём (bulk) — более крупная арена, по которой браны дрейфуют.
Вот образ, который стоит удержать. Представьте Вселенную как простыню, вывешенную для просушки, колышущуюся на ветру, только у этой простыни больше измерений, чем вы можете комфортно себе представить, и таких простыней, кстати, несколько (пожалуйста, не пытайтесь визуализировать это слишком буквально, ничего хорошего из этого не выйдет). Большую часть времени две такие параллельные простыни висят рядом, никогда не касаясь друг друга, каждая — целая Вселенная, блаженно не подозревающая о существовании другой. Но время от времени они дрейфуют навстречу друг другу. И когда они наконец встречаются, происходит внезапный выброс энергии, который расходится по обеим простыням, прежде чем они отскакивают и снова расходятся.
Вот и всё. Это и есть наш Большой взрыв.
Не единичная точка бесконечной плотности. Не сингулярность. Просто наша Вселенная сталкивается со своей соседкой в пространстве высшего измерения и отскакивает. Мы переживаем это как Большой взрыв только потому, что мы заперты на поверхности этой простыни. Мы не можем оторвать себя от браны и уплыть в объём, чтобы посмотреть, что происходит на самом деле. С нашей плоской узкой точки зрения столкновение выглядит как огненное рождение абсолютно всего.
Существует великое множество версий этой идеи, поэтому я объединю их в некий разумный средний путь, чтобы дать вам общее представление об этой истории.
Во-первых, радужная версия «всё решено, можно расходиться по домам». Экпиротическая теория утверждает, что сингулярности нет. Нет точки бесконечной плотности, из которой всё возникает. Есть только два листа, дрейфующих в высшем измерении, притягивающих друг друга, отскакивающих, высвобождающих энергию и расходящихся. И если Вселенной повезёт, листы могут проделать это снова. И снова. И снова. Более того, теория утверждает, что они всегда так делали и всегда будут делать. Наша Вселенная вечна, повторяема, циклически отскакивает от себя, запуская новые раунды творения.
Отсюда и название. «Экпиротический» заимствован из древнегреческого стоического понятия, означающего «из огня» — веры в то, что время от времени великий очищающий пожар пожирает весь мир, превращая его в пепел, давая творению ещё один шанс начать заново. И вот наша Вселенная делает именно это: колышется в объёме, сгорает, перезагружается и сгорает снова.
О, и больше никакой инфляции. Она не нужна. Медленное сближение двух бран можно настроить так, чтобы оно создавало рябь в пространстве-времени, которая ведёт себя точно так же, как рябь, порождаемая инфляцией, — семена всей будущей структуры. Так что вы всё равно получаете свои атомы, галактики, космическую паутину — всё то добро, которое работающая космология обязана поставлять.
А что насчёт проблемы плоской геометрии, которая так мучила стандартный Большой взрыв? Решена. Когда браны сближаются, плотность энергии Вселенной стремительно растёт, подавляя любую остаточную кривизну и делая весь космос плоским. Проблема горизонта с её загадочно согласованными температурами? Тоже решена. Браны дрейфуют навстречу друг другу долгое, неторопливое время, более чем достаточное для того, чтобы всё успело прийти к тихому согласию до отскока.
А тёмная энергия? Вот где всё становится хитро. Экпиротическая теория не столько объясняет тёмную энергию, сколько просто требует её существования. Две браны проводят огромный промежуток времени, просто занимаясь своими делами — дрейфуя и расширяясь, — и это растянутое расширение есть именно то, что мы сегодня измеряем как тёмную энергию. Но в конце концов, в далёком будущем, тёмная энергия отключается. Это отключение в конечном счёте позволяет двум бранам начать своё медленное падение навстречу друг другу. Так что для запуска нового цикла нужно всего лишь подождать. Сто триллионов лет, плюс-минус, спустя долгое время после того, как погаснет последняя звезда, листы сойдутся и отскочат, зажигая новый Большой взрыв точно так же, как они делали это всегда.
А проблема энтропии — та самая, которая убила циклическую мечту Толмена и все последующие модели? У экпиротической модели есть ответ и на это, и это самый хитрый ход из всех. Проблема Толмена была в том, что энтропия оставалась запертой внутри Вселенной: вы накапливаете её, а затем сжимаете, и ей некуда деться. Но в экпиротической картине Вселенная никогда не сжимается. Она продолжает расширяться всё это время. Так что вы разбавляете всю накопленную энтропию на ошеломляюще огромный объём до того, как запустите следующий отскок. Это по сути чит-код, сбрасывающий энтропию почти до нуля с каждым циклом.
Итак, отступите на шаг и посмотрите, что у нас есть. Одна Вселенная. Всегда существующая. Отскакивающая от себя в пространстве высшего измерения. Движимая тёмной энергией, чем бы она ни оказалась. Сбрасывающая собственную энтропию. Закладывающая семена всей космической структуры. Без инфляции. Без сингулярности.
Как идея — это НЕПЛОХО. На самом деле, это хорошо. Очень хорошо.
Просто обидно, что она не работает.
В четвёртой части мы выясним, где именно эта красивая идея на полном ходу врезается в единственного судью, которому наплевать, насколько красива ваша математика: в природу.
- Подписывайтесь на наших друзей – канал "Занимательная наука", чтобы видеть мир глазами учёных, но без лишних сложностей! Сообщества "ЗН" в Telegram и MAКС.
- Подписывайтесь на «Мир чудес» — здесь мы исследуем самые загадочные явления нашей Вселенной! Заходите в наш Telegram или в MAКС. Присоединяйтесь, ваше мнение важно! А если хотите поддержать нас — купите нам кофе ☕. Каждая чашка помогает искать новые загадки. Или просто оставьте комментарий в VK — нам действительно важно, что вы думаете!