Наша математическая вселенная. В поисках фундаментальной природы реальности - Макс Тегмарк (2014)

Ребёнок в гл. 2 интересовался, тянется ли космос вечно. Вечная инфляция даёт недвусмысленный ответ: пространство не просто огромно — оно бесконечно. И с бесконечным числом галактик, звёзд и планет.

Рассмотрим данное представление. Хотя схематический характер рис. 5.7 не позволяет показать это ясно, мы всё ещё говорим об одном связном пространстве. Прямо сейчас (мы вернёмся к смыслу слов «прямо сейчас») некоторые части этого пространства очень быстро расширяются, поскольку содержат инфлирующую материю, другие расширяются гораздо медленнее, поскольку инфляция в них прекратилась, а третьи, например область внутри нашей Галактики, не расширяются вовсе. Так закончилась ли инфляция? Исследования инфляции, о которых я упоминал, показывают, что и да, и нет. Она закончилась и не закончилась в следующем смысле:

1. Почти во всех частях пространства инфляция в конце концов завершится Большим взрывом, подобным нашему.

2. Тем не менее останутся некоторые точки пространства, где инфляция не завершится никогда.

3. Общий инфлирующий объём вечно возрастает, удваиваясь через постоянные интервалы времени.

4. Общий постинфляционный объём, содержащий галактики, также вечно возрастает, удваиваясь через постоянные интервалы времени.

Но означает ли это, что пространство действительно бесконечно уже сейчас? Это приводит нас к ещё одному вопросу из гл. 2: как бесконечное пространство может быть создано за конечное время? Это кажется невозможным. Но инфляция подобна магическому шоу, где кажущиеся невозможными вещи случаются за счёт творческого использования законов физики. В действительности инфляция может сделать даже нечто лучшее, и я думаю, это лучший фокус из всех: она может породить бесконечный объём внутри конечного объёма! Она может начать с чего-либо меньшего, чем атом, и породить внутри него бесконечное пространство, содержащее бесконечно много галактик, не влияя при этом на окружающее пространство.

На рис. 5.8 показано, как инфляция проделывает этот фокус. Изображён срез пространства и времени, на котором правый и левый края соответствуют точкам, где инфляция никогда не закончится, а нижний край соответствует времени, когда вся область между этими двумя точками инфлирует. Нарисовать расширяющееся трёхмерное пространство трудновато, так что на рисунке я буду игнорировать расширение и два из трёх измерений пространства (ни то, ни другое осложняющее обстоятельство не влияет на суть). Рано или поздно инфляция завершится везде, за исключением левого и правого краёв. Искривлённая граница показывает точное время её завершения в различных местах. Как только инфляция завершается в конкретной области, там начинает разворачиваться описанная в двух предыдущих главах традиционная история Большого взрыва с горячим космическим «термоядерным реактором», который в итоге остывает и даёт начало атомам, галактикам и, возможно, наблюдателям вроде нас.

Рис. 5.8. Инфляция может порождать бесконечные вселенные внутри того, что со стороны выглядит как объём субатомного размера. Наблюдатель внутри увидит, что а одновременно с б, а в — с г. Бесконечная U-образная поверхность, где заканчивается инфляция, — для него момент нуль, а бесконечная U-образная поверхность, где формируются атомы, — момент 400 тыс. лет, и т. д. Для простоты здесь проигнорировано расширение пространства, а также два из его трёх измерений.