Утворення всесвітів із нічого

Повернімося в 1982 рік, коли інфляція ще залишалася зовсім новою темою, сповненою недосліджених ідей і задач, що вимагали напруженої роботи, — загалом, золотою жилою для молодого честолюбного космолога. Найбільш інтригувальним і, мабуть, найменш пов’язаним із сучасним станом Всесвіту було питання про те, як могла початися інфляція. Інфляційний всесвіт швидко «забуває» свої початкові умови, і стан, з якого він починав, слабо впливає на те, що відбувається потім. Тож, якщо ви хочете перевірити інфляцію за допомогою спостережень, не варто витрачати час на питання про її початок. Але загадка початку все одно залишається, і її не можна уникнути. Вона притягує до себе, як магніт.

Із нічого не твориться ніщо...
Лукрецій, "Про природу речей" (пер. Ф. А. Петровського)

Інфляція в кінці тунелю

На перший погляд проблема здається досить простою. Ми знаємо, що невеликої області простору, заповненої хибним вакуумом, достатньо, щоб запустити інфляцію. Тому все, що потрібно придумати, — це як така область могла з’явитися з якогось попереднього стану Всесвіту.

У ті роки панувало уявлення, засноване на фрідманівській моделі, у якій Всесвіт розширювався із сингулярного стану з нескінченною кривизною та нескінченною густиною матерії. Якщо припустити, що Всесвіт заповнений високоенергетичним хибним вакуумом, будь-яка речовина, яка в ньому спочатку була присутня, стає розрідженою, що призводить до домінування енергії вакууму. Від цієї миті його відштовхувальна гравітація бере гору, і починається інфляція.

Усе це добре, але чому Всесвіт мав би почати розширюватися? Одним із досягнень теорії інфляції було пояснення розширення Всесвіту. Однак, схоже, нам потрібно отримати розширення ще до того, як почнеться інфляція. Гравітаційне притягання речовини спочатку набагато сильніше за гравітаційне відштовхування вакууму, тож, якщо не постулювати потужний початковий спалах розширення, Всесвіт просто сколапсував би, і інфляція ніколи б не почалася.

Я деякий час розмірковував над цими аргументами, але логіка була дуже простою, і жодного виходу не було видно. І тоді я несподівано зрозумів, що замість колапсу Всесвіт може здійснити щось набагато цікавіше й драматичніше...

Розгляньмо замкнений сферичний всесвіт, заповнений хибним вакуумом і такий, що містить деяку кількість звичайної матерії. Припустімо також, що в певний момент він перебуває у спокої, не розширюючись і не стискаючись. Якщо його радіус малий, речовина стиснута до високої густини, і всесвіт сколапсує в точку. Якщо радіус великий, домінує енергія вакууму, і почнеться інфляція. Малі й великі радіуси розділяє бар’єр, який неможливо перетнути, не надавши всесвіту високої швидкості розширення.

Це здавалося витонченим розв’язанням проблеми. Всесвіт виникає надзвичайно маленьким і з дуже високою ймовірністю знову колапсує в сингулярність. Але є крихітний шанс, що натомість він тунелює крізь бар’єр, набуде більшого радіуса й почне інфляційно розширюватися (рис. 17.1). Таким чином, у цій грандіозній картині світу буде маса всесвітів-невдах, що живуть лише невловиму мить, але будуть і ті, що зуміють стати великими.
Відчувши, що досяг прогресу, я почав поспішати. Чи існують якісь нижні межі розміру первинного всесвіту? Що станеться, якщо ми дозволимо йому ставати дедалі меншим? На мій подив, виявилося, що навіть за початкових розмірів, які прямують до нуля, шанси на тунелювання не зникають. Я також помітив, що обчислення значно спрощуються, якщо дозволити початковому радіусу всесвіту стати нульовим. Це була по-справжньому божевільна ідея: я отримав математичний опис всесвіту, який тунелює з нульового розміру — з нічого! — у стан зі скінченним радіусом і починає інфляційно розширюватися. Схоже, жодного початкового стану всесвіту взагалі не було потрібно!

Тунелювання з нічого

Ідея всесвіту, що матеріалізується з нічого, викликає подив. Що саме означає "ніщо"? Якщо це "ніщо" здатне тунелювати в щось, що може спричинити первинний акт тунелювання? І що відбувається із законом збереження енергії? Але що довше я над цим думав, то важливішою здавалася мені ця ідея.

Початковий стан, що передує тунелюванню, — це всесвіт із нульовим радіусом, тобто просто відсутність всесвіту. У цьому дуже дивному стані немає матерії, немає простору. Немає також і часу. Час має сенс, лише якщо у всесвіті щось відбувається. Ми вимірюємо час, використовуючи періодичні процеси, такі як обертання Землі навколо своєї осі або навколо Сонця. Неможливо визначити час за відсутності простору й матерії.
І водночас стан "ніщо" не можна визначити як абсолютне небуття. Тунелювання описується законами квантової механіки, а отже, "ніщо" має підкорятися цим законам. Закони фізики повинні існувати, попри відсутність всесвіту.

Якщо до виникнення всесвіту нічого не було, тоді що ж спричинило тунелювання? Як це не дивно, відповідь полягає в тому, що жодної причини для цього не було потрібно. У класичній фізиці причинність диктує, що станеться в кожен наступний момент часу, однак у квантовій механіці поведінка фізичного об’єкта по суті непередбачувана, а деякі квантові процеси цілком безпричинні. Візьмімо, наприклад, радіоактивний атом. Він має певну ймовірність розпаду, що залишається незмінною від хвилини до хвилини. Зрештою він розпадеться, але немає жодної причини, яка змусила б його розпастися в якийсь конкретний момент. Зародження всесвіту також є квантовим процесом і не потребує причини.

Більшість наших уявлень нерозривно пов’язані з простором і часом, і нелегко створити уявну картину всесвіту, що виникає з нічого. Неможливо уявити себе сидячи посеред "нічого" в очікуванні матеріалізації всесвіту, оскільки немає ні простору, щоб у ньому сидіти, ні часу.

У деяких нещодавно запропонованих моделях, заснованих на теорії струн, наш простір являє собою тривимірну мембрану (брану), що плаває в багатовимірному просторі. У таких моделях можна уявити багатовимірного спостерігача, який стежить за маленькими бульбашками всесвітів — "світами на брані", — що з’являються то тут, то там, як бульбашки пари в чайнику, що кипить. Ми живемо на одній із таких бульбашок, яка є тривимірною сферичною браною, що розширюється. Для нас ця брана — єдиний простір, що існує. Ми не можемо відірватися від неї й не помічаємо додаткових вимірів. Якщо простежити історію нашого бульбашкового всесвіту назад у минуле, ми досягнемо моменту зародження. За ним наші простір і час зникають.

Від цієї картини лише один маленький крок до тієї, яку я спочатку запропонував. Просто приберіть багатовимірний простір. З нашої внутрішньої точки зору нічого не зміниться. Ми живемо в замкненому тривимірному просторі, але цей простір не простягається всюди. Якщо ми рушимо назад у часі, то виявимо, що наш Всесвіт має початок. І за ним немає простору-часу.

Елегантний математичний опис квантового тунелювання можна отримати, використовуючи так званий евклідів час. Це не той час, який вимірюють годинником. Він виражається за допомогою уявних чисел, таких як квадратний корінь із -1, і вводиться лише для зручності обчислень. Перетворення часу на евклідів дивним чином впливає на простір-час: відмінність між часом і трьома просторовими вимірами повністю зникає, так що замість простору-часу утворюється чотиривимірний простір. Якби ми могли жити в евклідовому часі, то вимірювали б його лінійкою так само, як ми вимірюємо довжину. Це може здатися досить дивним, однак опис, зроблений в евклідовому часі, дуже корисний: він забезпечує зручний спосіб визначення ймовірності тунелювання та початкового стану всесвіту в момент, коли він починає існувати.

Графічно народження всесвіту можна зобразити просторово-часовою діаграмою на рисунку 17.2. Темна півсфера в нижній частині відповідає квантовому тунелюванню (у цій частині простору-часу час евклідів).
Світла верхня частина — це простір-час інфляційного всесвіту. Межа між цими двома областями простору-часу — це всесвіт у момент зародження.

Примітна особливість цього простору-часу полягає у відсутності сингулярностей. Фрідманівський простір-час має на початку сингулярну точку з нескінченною кривизною, де перестає працювати математика ейнштейнівських рівнянь. Цій точці відповідає гострий кут унизу лівої схеми на рисунку 17.1. Натомість у сферичній евклідовій області немає таких точок; вона всюди має однакову скінченну кривизну. Це був перший математично послідовний опис того, як міг народитися Всесвіт.

 Просторово-часова діаграма на рисунку 17.2, що за формою нагадує бадмінтонний волан, тепер стала логотипом Інституту космології в Тафтсі.

Я описав усе це в короткій статті під назвою "Створення всесвітів із нічого'". Перед тим як надіслати її до журналу, я на один день заїхав до Принстонського університету, щоб обговорити ці ідеї з Малкольмом Перрі (Malcolm Perry), провідним фахівцем у галузі квантової теорії гравітації. Після години, проведеної біля дошки, Малкольм сказав: "Так, мабуть, це не так уже й божевільно... І як я сам до цього не додумався?" Чи може фізик зробити кращий комплімент колезі!

Всесвіт як квантова флуктуація

Моя модель всесвіту, що тунелює з нічого, не виникла на порожньому місці — у мене були попередники. Перше припущення такого роду належить Едварду Трайону (Edward Tryon) з Гантерського коледжу при Міському університеті Нью-Йорка. Він висунув ідею, що Всесвіт виник із вакууму завдяки квантовій флуктуації.

Ця думка вперше спала йому на думку в 1970 році під час фізичного семінару. Трайон сказав, що вона вразила його, немов спалах світла, — наче перед ним розкрилася якась найглибша істина. Коли доповідач зробив паузу, щоб зібратися з думками, Трайон випалив: "Може, Всесвіт — це вакуумна флуктуація!" Аудиторія вибухнула реготом.

Як уже йшлося раніше, вакуум аж ніяк не мертвий і не статичний; це арена шаленої діяльності. На субатомних масштабах електричне, магнітне та інші поля постійно флуктуюють через непередбачувані квантові поштовхи. Геометрія простору-часу також флуктуює, несамовито збиваючи просторово-часову піну на планківському масштабі відстаней. Крім того, простір сповнений так званих віртуальних частинок, які спонтанно з’являються то тут, то там і негайно зникають. Віртуальні частинки існують дуже недовго, оскільки живуть за рахунок позиченої енергії. Енергетичні кредити доводиться повертати, і, згідно з принципом невизначеності Гейзенберга, що більше енергії позичається у вакууму, то швидше її треба повернути. Віртуальні електрони й позитрони зазвичай з’являються і зникають приблизно за одну трильйонну частку наносекунди. Важчі частинки живуть іще менше, оскільки для їхньої матеріалізації потрібно більше енергії. І ось Трайон припускає, що весь наш Всесвіт з його колосальною кількістю матерії є лише величезною квантовою флуктуацією, яка чомусь не може зникнути вже понад десять мільярдів років. Усі подумали, що це просто дуже смішний жарт.

Трайон, однак, не жартував. Він був настільки пригнічений реакцією колег, що забув про свою ідею і викинув із пам’яті весь цей інцидент. Але думка продовжувала визрівати в глибині його свідомості й знову виринула на поверхню через три роки. Того разу Трайон вирішив її опублікувати. Його стаття вийшла в 1973 році в британському науковому журналі Nature під заголовком "Чи є Всесвіт вакуумною флуктуацією?"

Створення замкнутого всесвіту з вакууму проілюстровано на рисунку 17.3. Ділянка плоского простору починає випинатися, доки не набуває форми кулі. У ту саму мить у цій ділянці народжується колосальна кількість частинок. Нарешті куля відокремлюється, і — вуаля! — ми отримали замкнутий всесвіт, який зовсім не пов’язаний із початковим простором". Трайон припустив, що наш Всесвіт міг виникнути саме в такий спосіб, і наголосив, що таке творення не потребує причини. "На запитання, чому це сталося, — писав він, — я відповім скромним припущенням, що наш Всесвіт — із тих речей, які час від часу трапляються".

Головна проблема Трайонової ідеї полягає в тому, що вона не пояснює, чому Всесвіт такий великий. Крихітні замкнуті всесвіти постійно відокремлюються від будь-якої великої ділянки простору, але вся ця діяльність відбувається на планківському масштабі розмірів у формі просторово-часової піни. Утворення великого замкнутого всесвіту в принципі можливе, але ймовірність того, що це станеться, набагато нижча за ймовірність того, що мавпа випадково надрукує повний текст Шекспірового "Гамлета".

У своїй статті Трайон доводив, що, навіть якщо більшість всесвітів надзвичайно малі, спостерігачі можуть з’явитися лише у великих всесвітах, а отже, ми не повинні дивуватися, що живемо в одному з них. Але цього недостатньо, щоб подолати цю трудність, оскільки наш Всесвіт набагато більший, ніж потрібно для розвитку життя.

Глибша проблема Трайонового сценарію полягає в тому, що він насправді не пояснює походження Всесвіту. Квантова флуктуація вакууму передбачає наявність вакууму в якомусь початково наявному просторі. А ми тепер знаємо, що поняття "вакуум" і "ніщо" дуже сильно різняться. Вакуум, або порожній простір, має енергію і натяг, він може згинатися і викривлятися, а отже, це, безумовно, щось". Як писав Алан Гут, "у цьому контексті припущення, що Всесвіт було створено з порожнього простору, не фундаментальніше за припущення, що його було видмуто зі шматка гуми. Це може виявитися правдою, але люди все одно запитуватимуть, звідки взявся цей шматок гуми.

У картині квантового тунелювання з нічого немає жодної з цих проблем. Одразу після тунелювання Всесвіт має крихітні розміри, але він заповнений хибним вакуумом і негайно починає інфляційно розширюватися. За частку секунди він роздувається до гігантських розмірів.
До тунелювання простору і часу не існує, тож запитання про те, що було раніше, не має сенсу. Ніщо — стан без матерії, без простору і без часу — мабуть, єдине, що задовольняє вимоги до початкової точки творення.

Через кілька років після публікації моєї статті про тунелювання з нічого я дізнався, що упустив у ній важливе посилання. Зазвичай такі речі спливають набагато швидше в електронних листах від авторів, яких забули згадати. Але цей автор не написав мені, і на те була поважна причина: він помер понад 1500 років тому. Його звали Блаженним Августином, і він був єпископом Гіппона, одного з найбільших міст Північної Африки.

Августина надзвичайно цікавило питання, що робив Бог до творення, — пошуки відповіді він красномовно описав у своїй "Сповіді". "Якщо Він нічим не був зайнятий... і ні над чим не трудився, чому на весь час і надалі не залишився Він у стані спокою, в якому весь час перебував і раніше?" Августин вважав, що для відповіді на це запитання він спершу має зрозуміти, що таке час: "Що ж таке час? Якщо ніхто мене про це не запитує, я знаю, що таке час; якби я захотів пояснити тому, хто запитує, — ні, не знаю". Чіткий аналіз привів його до розуміння, що час можна визначити лише через рух, а отже, він не може існувати раніше за Всесвіт. Остаточний висновок Августина: "Світ було створено не в часі, а разом із часом. Не було часу до світу". А тому безглуздо запитувати, що тоді робив Бог. "Якщо не було часу, то не було "тоді". Це дуже близько до того, що я обґрунтовував у своєму сценарії тунелювання з нічого.
Про ідеї Августина я дізнався випадково, з розмови з моєю колегою з Тафтського університету Кетрін Маккарті (Kathryn McCarthy). Я прочитав "Сповідь" і послався на святого Августина в моїй наступній статті.

Множина світів

Всесвіт, що виникає внаслідок квантового тунелювання, не буде ідеально сферичним. Він може мати безліч різних форм і бути заповнений різними типами хибного вакууму. Як зазвичай, у квантовій теорії не можна сказати, які з цих можливостей реалізувалися, а можна лише підрахувати їхні ймовірності. Чи може тоді виявитися, що існує безліч інших всесвітів, які почалися інакше, ніж наш?

Це питання тісно пов’язане з надзвичайно гострою проблемою інтерпретації квантових імовірностей. У главі і було описано дві основні альтернативи. Згідно з копенгагенською інтерпретацією, квантова механіка приписує ймовірності всім можливим результатам експерименту, але лише один із них насправді реалізується. Натомість Евереттова інтерпретація стверджує, що всі можливі результати реалізуються в не пов’язаних між собою "паралельних" всесвітах.

Якщо приймати копенгагенську інтерпретацію, то творення було одноразовою подією, у якій із нічого з’явився єдиний Всесвіт. Це, однак, призводить до проблеми. З найбільшою ймовірністю з нічого виникає крихітний всесвіт планківських розмірів, який не тунелюватиме, а негайно сколапсує і зникне. Тунелювання до великих розмірів має низьку ймовірність, а отже, потребує великої кількості спроб. Мабуть, це сумісне лише з інтерпретацією Еверетта.

 В Евереттовій картині світу існує ансамбль всесвітів з усіма початковими станами. Більшість із них — "мерехтливі" всесвіти планківського розміру, що миттєво виникають і припиняють існування. Але, крім них, є й всесвіти, які тунелювали до великих розмірів і почали інфляційно розширюватися. Ключова відмінність від копенгагенської інтерпретації полягає в тому, що всі ці всесвіти не просто можливі, ареальні. Однак спостерігатися можуть лише великі всесвіти, оскільки в "мерехтливих" поява спостерігачів неможлива.

Усі всесвіти, що входять до ансамблю, цілком незалежні один від одного. Кожен має власний простір і власний час. Обчислення показують, що найімовірнішими — а отже, і найчисленнішими — серед всесвітів, що тунелюють, є ті, які мають найменший початковий радіус і найвищу густину енергії хибного вакууму. Є всі підстави припускати, що наш Всесвіт зародився саме таким.

У моделях інфляції зі скалярним полем найвищий рівень густини енергії вакууму досягається на вершині енергетичного пагорба, і тому в більшості всесвітів, що зароджуються, скалярне поле перебуватиме в цій області. Це найкраща початкова точка для інфляції. Пам’ятаєте, я обіцяв пояснити, як поле потрапляє на вершину пагорба? У сценарії тунелювання з нічого це якраз той стан, у якому Всесвіт починає існувати.

Зародження Всесвіту за своєю суттю є квантовою флуктуацією, і її ймовірність швидко спадає зі зростанням охопленого нею об’єму. Всесвіти, що мають при виникненні більший початковий радіус, менш імовірні, а в границі нескінченного радіуса ймовірність прямує до нуля. Нескінченний відкритий всесвіт має строго нульову ймовірність зародження, а отже, в ансамблі мають бути лише замкнуті всесвіти.

Фактор Гокінга

У липні 1983 року кілька сотень фізиків з усього світу зібралися в італійському місті Падуї на ю-ту конференцію із загальної теорії відносності та гравітації. Конференція проходила в Палаццо делла Раджоне — старовинній будівлі суду XIII століття в самому серці Падуї.
Перший його поверх займає знаменитий базар, який продовжується надворі на прилеглій площі. На верхньому поверсі розташована містка зала, прикрашена по периметру фресками зі знаками Зодіаку. Саме в ній і відбувалися виступи. Цвяхом програми була доповідь Стівена Гокінга під назвою "Квантовий стан Всесвіту". Щоб потрапити до лекційної зали, треба піднятися довгими сходами, тож доставити туди Гокінга в його інвалідному візку було непростим завданням. Мені пощастило, що я прийшов заздалегідь, оскільки до початку доповіді зала була повністю заповнена.

У своєму виступі Гокінг запропонував цілком новий погляд на квантове походження Всесвіту, заснований на роботі, виконаній ним спільно з Джеймсом Гартлом Games Hartle) з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі. Замість того щоб зосередитися на перших митях творення, він поставив собі загальніше запитання: як обчислити квантову ймовірність перебування Всесвіту в певному конкретному стані? До цього стану Всесвіт може прийти через величезну множину можливих історій, і квантова механіка дає змогу визначити внесок кожної з них у його ймовірність (Точніше, шляхом підсумовування внесків різних історій визначається величина, яка називається хвильовою функцією. Імовірність даного стану дорівнює квадрату хвильової функції.). Підсумкове значення ймовірності залежить від того, які класи історій включено до розрахунку. Гартл і Гокінг запропонували включати лише історії, у яких простір-час не має меж у минулому.

Простір без меж неважко собі уявити: це просто означає замкнутий всесвіт. Але Гартл і Гокінг зажадали, щоб простір-час також не мав часової межі або краю з боку минулого. Він має бути замкнутим у всіх чотирьох вимірах, за винятком межі, що відповідає теперішньому моменту (рис. 17.4).

Межа в просторі означає, що за межами всесвіту існує щось і речі можуть виходити за межу та з’являтися з-за неї. Межа в часі відповідає початку всесвіту, де мають бути задані початкові умови. Згідно з пропозицією Гартла і Гокінга, Всесвіт не має таких меж; він "цілком самодостатній і не зазнає жодних впливів ззовні". Це здається дуже простою та привабливою ідеєю. Єдина проблема полягає в тому, що просторів-часів, замкнутих з боку минулого, — таких, як на рисунку 17.4, — не існує. Простір-час повинен мати три простороподібні й один часоподібний вимір у кожній точці, а в замкнутому просторі-часі обов’язково є аномальні точки з більш ніж одним часоподібним напрямком (рис. 17.5).

Щоб подолати цю трудність, Гартл і Гокінг запропонували перейти від реального часу до евклідового. Як зазначалося в попередньому розділі, евклідовий час не відрізняється від інших просторових вимірів, тож простір-час просто стає чотиривимірним простором, і його без проблем можна зробити замкнутим. Отже, пропозиція полягала в тому, щоб обчислювати ймовірності підсумовуванням внесків усіх евклідових просторів-часів без меж. Гокінг наголошував, що це була лише пропозиція. У нього не було доказу її коректності, і єдиним способом отримати його була перевірка: чи вдасться на цьому шляху зробити розумні передбачення.
Пропозиція Гартла—Гокінга має певну математичну красу, але я думаю, що після переходу до евклідового часу вона значною мірою втрачає свою інтуїтивну привабливість. Замість підсумовування за всіма можливими історіями Всесвіту нам пропонують підсумовувати за історіями, які завідомо неможливі, оскільки ми не живемо в евклідовому часі. Тож після того, як прибирають будівельне риштування початкової мотивації, ми залишаємося з доволі формальним рецептом обчислення ймовірностей.

Наприкінці своєї доповіді Гокінг торкнувся наслідків, які випливали з нової пропозиції для інфляційного всесвіту. Він показав, що основний внесок у суму за історіями дає евклідів простір-час, який має форму півсфери, — так само, як і в моїх розрахунках тунелювання, — і що подальша еволюція описується інфляційним розширенням у звичайному часі. (Перехід від евклідового формалізму назад до звичайного часу — досить хитромудра процедура, яку я не намагатимуся тут описати.) Результатом була така сама історія простору-часу, як і на моєму рисунку 17.3, але отримана із зовсім інших засновків.
Я очікував, що Гокінг згадає мою роботу з квантового тунелювання з нічого, і був розчарований, коли він цього не зробив. Але я був упевнений, що тепер, коли на сцену вийшов Гокінг, уся тема квантової космології, зокрема й моя робота, приверне значно більше уваги, ніж раніше.

Багато галасу з нічого

Важлива відмінність між "тунелюванням з нічого" і пропозицією про "відсутність меж" полягає в тому, що вони дають дуже різні, у певному сенсі протилежні, передбачення щодо ймовірностей. Припущення про тунелювання сприяє зародженню всесвіту найменшого розміру та з найвищою енергією вакууму. З вимоги відсутності меж, навпаки, випливає, що найімовірнішою початковою точкою є всесвіт із найменшою енергією вакууму та найбільшим можливим розміром. Найімовірнішою буде поява з нічого нескінченного порожнього плоского простору. Мені здається, у це дуже важко повірити!

Конфлікт між цими двома підходами став очевидним лише після одного початкового непорозуміння. У моїй статті 1982 року робився висновок, що великі всесвіти мають вищу ймовірність зародження, тож здавалося, ніби дві пропозиції узгоджуються між собою. Я знову й знову повертався до тих своїх розрахунків, оскільки цей висновок різко суперечив інтуїції. У 1984 році я виявив помилку, яка змінила розподіл імовірностей на протилежний. Коли Гокінг відвідав Гарвард, я поспішив поговорити з ним і поділитися своїм новим розумінням. Однак переконати Стівена не вдалося, і він, як і раніше, вважав, що правильним є мій початковий результат (Помилку в моїй початковій статті незалежно помітили й виправили Андрій Лінде, Валерій Рубаков, а також Яків Зельдович з Олексієм Старобінським).

Гокінг став справжньою легендою в колі фізиків та й поза ним. Я захоплююся як його науковими результатами, так і його силою духу та дуже ціную можливості поспілкуватися з ним. Оскільки спілкування вимагає від нього таких великих зусиль, люди часто соромляться до нього звертатися. Мені знадобився час, щоб зрозуміти: Стівен справді отримує задоволення від діалогу і навіть не ображається, коли з нього жартують. У нас дуже різні погляди на вічну інфляцію і квантову космологію, але це лише робить дискусію цікавішою.

У 1988 році я вступив у двобій на території Гокінга і виступив із доповіддю перед його групою в Кембриджському університеті, наголошуючи на перевагах мого підходу. Коли виступ закінчився, Гокінг підкотився до мене на своєму кріслі. Я очікував критичних зауважень, але натомість він запросив мене повечеряти разом... Після качки з картоплею і пирога зі сливами, приготованих його матір’ю, ми заговорили про використання "кротових нір" — тунелів у просторі-часі — для міжгалактичних подорожей. Таке уявлення фізиків про світську бесіду після вечері. Що ж до пропозиції про відсутність меж, Стівен не змінив своєї думки.

Суперечка між прихильниками цих двох підходів триває досі. Відбулися навіть "офіційні" дебати на конференції COSMO-98 у Монтерреї, Каліфорнія, де Гокінг захищав пропозицію про відсутність меж, а я — про тунелювання (Наступного дня Гокінг мав іншу важливу справу: він поїхав до Голлівуду, щоб записати свій електронний голос для спеціального епізоду серіалу "Сімпсони"). Щоправда, великої полеміки насправді не вийшло. Гокінгу потрібно було багато часу, щоб скласти фразу за допомогою свого синтезатора мовлення, тож ми не змогли далеко відійти від заздалегідь підготовлених тез.

Розв’язати цю суперечку вдалося б, якби винайшли спостережний тест, який дозволив би вибрати між двома припущеннями. Це, однак, дуже малоймовірно через вічну інфляцію. Квантова космологія дає передбачення щодо початкового стану Всесвіту, але в ході вічної інфляції будь-які прояви початкових умов повністю стираються.

Візьмімо, наприклад, ландшафт теорії струн, який ми обговорювали вище. Можна почати з одного інфляційного вакууму або з іншого, але неминуче почнуть утворюватися бульбашки інших вакуумів, тож буде задіяний увесь ландшафт. Властивості утвореного мультивсесвіту не залежатимуть від того, як почалася інфляція.

Таким чином, квантова космологія поки що не збирається ставати спостережною наукою. Дискусія про два підходи, можливо, розв’яжеться завдяки теоретичним розрахункам, а не спостережним даним. Наприклад, якщо виявиться, що квантовий стан Всесвіту визначається якимось новим, ще не відкритим принципом теорії струн. І він, звичайно, може виявитися відмінним від обох нинішніх пропозицій. Але визначеності в цьому питанні навряд чи буде досягнуто найближчим часом.

Уривок із книги А. Віленкіна "Many Worlds in One: The Search for Other Universes"

Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.