Некоторые люди склонны отвергать «метафизические» понятия (обидное слово с точки зрения физика!). Но я считаю, что мультивселенная полностью находится в компетенции науки, хотя пока что является всего лишь осторожной гипотезой. Однако мы уже наметили, какие вопросы следует задать, чтобы поставить эту теорию на более надежное основание. Куда более важно (поскольку любая хорошая научная теория должна быть уязвима для опровержения) то, что мы можем представить, какое развитие событий заставит нас отказаться от этой концепции.

Основной камень преткновения – это, конечно же, затруднение с физикой предельных состояний, которые существовали в первые мгновения Большого взрыва. Существуют все более прочные основания воспринимать теорию инфляции всерьез в качестве объяснения расширения нашей Вселенной: самые надежные и обобщенные предсказания этой теории о том, что Вселенная должна быть «плоской», по всей видимости, подкрепляются доказательствами, полученными из последних данных (пусть даже и не в самой простой форме: три составляющих Вселенной – атомы, темная материя и энергия вакуума λ – способствуют большей «плоскостности»). Современные особенности раздувания зависят от физических законов, которые властвовали в первые 10^–35 секунд Большого взрыва, когда условия были такими критическими, что находятся далеко за пределами прямых экспериментов. Но есть два пути, с помощью которых мы действительно можем надеяться подвести итог с пониманием того, что же представляли собой эти условия. Во-первых, ультраранняя Вселенная могла оставить очевидные «реликты» в нашей современной Вселенной: например, скопления и сверхскопления галактик были «засеяны» микроскопическими флуктуациями, которые во время инфляции выросли, и их подробные свойства, которые сейчас могут изучать астрономы, несут в себе ключи к экзотической физике, которая господствовала, когда зародились эти структуры. Во-вторых, обобщенная теория может укрепиться, предложив новый взгляд на те аспекты микромира, которые сейчас выглядят необоснованными и таинственными, например на различные типы субатомных частиц (кварки, глюоны и т. д.) и их поведение. Тогда у нас будет и уверенность насчет того, что мы можем применить эту теорию для эпохи инфляции.

Движение этими двумя путями может дать нам убедительное описание физики ультраранней Вселенной. Компьютерные модели того, как Вселенная развивается из чего-то, имеющего микроскопический размер, станут тогда такими же достоверными, как наши сегодняшние расчеты того, как гелий и дейтерий сформировались в первые несколько минут расширения (глава 5), или того, как галактики и их скопления развились из маленьких флуктуаций (глава 8).

Андрей Линде и другие ученые уже доказали (как было описано в главе 9), что некоторые предположения, согласующиеся со всем, что мы знаем, говорят о существовании множества вселенных, которые появились после отдельных «больших взрывов» и стали несвязанными участками пространства-времени. Эти вселенные мы никогда не сможем наблюдать напрямую, мы даже не можем достоверно сказать, существуют ли они «до», «после» или «одновременно» с нашей Вселенной. Первоначальные предположения, которые предсказывают многочисленные вселенные, все еще являются умозрительными, но, если их удастся укрепить и связать с теорией, которая убедительно объясняет то, что мы можем наблюдать, тогда нам придется принимать другие (ненаблюдаемые) вселенные всерьез, так же как мы доверяем тому, что наши сегодняшние теории говорят о кварках внутри атомов или о том, что скрыто внутри черных дыр.

Если и в самом деле существует множество вселенных, возникает следующий вопрос: насколько они разнообразны. Ответ опять же зависит от характеристик физических законов на более глубинном и более обобщенном уровне, чем тот, который мы сейчас понимаем. Возможно, какая-то «окончательная теория» даст обобщенную формулу всех наших шести чисел. Если это произойдет, то другие вселенные, даже если они и существуют, являются, в сущности, повторениями нашей, а очевидная «настройка» будет являться тайной не более, чем таинственна наша Вселенная. Мы все еще затрудняемся сказать, каким образом набор чисел, созданный в экстремальных условиях Большого взрыва, попал в узкий промежуток, который допускает такие интересные последствия 10 млрд лет спустя.

Но есть и иная возможность. Всеобъемлющие законы, распространенные в мультивселенной, могут оказаться более мягкими. Мощность сил и масса элементарных частиц (а также значения чисел Ω, Q и λ) могут не быть повсюду одними и теми же, а принимать различные значения в каждой вселенной. Тогда то, что мы называем «законами физики», с точки зрения мультивселенной будет всего лишь регламентом, применимым внутри только нашей собственной Вселенной, и результатом ее ранней истории.

Здесь можно провести аналогию с фазовым переходом, таким как хорошо знакомое явление превращения воды в лед. Когда инфляционная эпоха отдельной вселенной заканчивалась, сам космос (вакуум) претерпевал резкие изменения. Фундаментальные силы – гравитационная, ядерная и электромагнитная – с падением температуры «застывают», фиксируя значения N и ε способом, который может считаться «случайным», совсем как рисунок ледяных кристаллов, когда замерзает вода. Число Q, закрепленное квантовыми флуктуациями, когда вселенная имела микроскопический размер, также может зависеть от того, как происходит этот переход.

В некоторых вселенных может быть иное количество измерений, в зависимости от того, сколько из первоначальных девяти пространственных измерений свернулось вместо того, чтобы развернуться. Даже в трехмерных пространствах может быть разная микрофизика и, возможно, разные значения числа λ, зависящие от типа шестимерного пространства, в которое свернулись другие измерения. Во вселенных могут быть разные значения числа Ω (которое фиксирует плотность и длительность их «цикла», если вселенные схлопываются) и Q (которое показывает «гладкость» вселенной и таким образом определяет, какие структуры могут в ней возникнуть). В некоторых тяготение может настолько взять верх над отталкивающим эффектом «энергии вакуума» (λ), что не смогут сформироваться ни галактики, ни звезды. Или ядерные силы могут не попадать в диапазон (число ε, близкое к 0,007), который позволяет таким элементам, как углерод и кислород, оставаться стабильными и синтезироваться в звездах, – следовательно, там не будет элементов из периодической таблицы. Некоторые вселенные могут иметь короткий срок жизни и быть такими плотными, что все в них остается близким к равновесию, с одной и той же температурой повсюду.

А другие вселенные могут быть просто слишком маленькими и простыми, чтобы вообще позволить развиться какой-либо сложной структуре. Я уже выделял одно основное число N, которое является чрезвычайно огромным – в нем 36 нулей. Его размер отражает слабость тяготения: чтобы оно могло иметь значение, должно собраться очень большое количество частиц, как это происходит, например, в звездах (связанных тяготением термоядерных реакторах). То, что звезды живут очень долго, – прямое следствие их размера. Этот долгий срок дает достаточно времени фотосинтезу и эволюционным процессам на планетах, обращающихся вокруг звезд. В главе 3 мы представляли себе вселенную, где число N было бы меньше 10³⁶, но все остальное (в том числе остальные пять чисел) осталось бы прежним. Звезды и планеты все еще могли бы существовать, но они были бы меньше и развивались быстрее. Они не дали бы достаточно длинных промежутков времени, которые требуются для эволюции. И притяжение раздавило бы все достаточно большое, чтобы развиться в сложный организм.

«Рецепт» любой «интересной» вселенной должен включать по крайней мере одно очень большое число: понятно, что не так уж много событий может случиться во вселенной, которая так ограниченна, что вмещает всего несколько частиц. Каждый сложный объект должен состоять из большого количества атомов. Чтобы развиваться по пути усложнения, требуется много времени – во много, много раз больше, чем нужно для одного атомного события.

Но изобилия частиц и длинного промежутка времени еще не достаточно. Даже если вселенная так же огромна, стабильна и имеет долгий срок жизни, как наша, она все равно может состоять только из инертных частиц темной материи. Это могло произойти как из-за того, что физические условия не позволили существовать обычным атомам, так и потому, что все они аннигилировали с равным количеством антиатомов.