Книга: Физика с Хокингом. Ключевые идеи в популярном изложении
Назад: Первый свет
Дальше: Как Вселенная стала большой

Плоский мир

Хотя теория Большого взрыва в настоящее время полностью подтверждена, она все еще оставляет много вопросов без ответа и проблем без решения. Неясно, что на самом деле вызвало Большой взрыв, откуда взялись элементарные частицы и что сделало пространство таким большим. На самом деле изначальная теория Большого взрыва посвящена не самому Большому взрыву, а его последствиям. Есть и другие моменты, которые стали очевидны еще в 1960-х и 1970-х годах. В 1973 году Хокинг указал на чрезвычайно маловероятную «плоскость» пространства, то есть на тот факт, что в больших масштабах оно совсем или почти совсем не искривлено. Например, если бы оно было положительно «изогнуто», как поверхность воздушного шара, его, безусловно, можно было бы измерить. В школьной геометрии сумма углов треугольника на плоском листе бумаги составляет 180 градусов. С другой стороны, треугольники на сфере, например, на земном шаре, один угол которого находится на Северном полюсе, а два – на экваторе, имеют большую сумму углов. Поверхность Земли не плоская, а изогнутая, даже если вы обычно не замечаете этого во время короткой воскресной прогулки или на паркетном полу бального зала. В космосе сумма углов гигантских треугольников также может быть измерена.

 

Кривизна Вселенной зависит от плотности материи и энергии в ней. Соответственно изменяются и суммы углов треугольников. Измерения показали, что наблюдаемая Вселенная практически не искривлена. Это удивительно и требует объяснения.

 

Результат: 180 градусов (погрешность измерения менее одного процента). Это удивительно, потому что без специальных предположений эта «плоскостность» крайне маловероятна. (Малейшие отклонения от плоского пространства сразу после Большого взрыва быстро усиливались бы из-за расширения Вселенной; следовательно, плоскостность была либо странным начальным условием, либо создана неизвестным механизмом.)
Хокинг был очень удивлен такой плоскостью. Однако в научной статье, написанной совместно с Барри Коллинзом, он подчеркнул, что в сильно искривленной Вселенной вообще не было бы звезд, а значит, и людей, которые могли бы им удивляться. Потому что тогда пространство либо расширилось бы так быстро, что материя была бы полностью рассеяна, либо оно бы снова сжалось и поглотило само себя в финальном взрыве.
«Предположим, что существует бесконечное число Вселенных со всеми возможными начальными условиями. Галактики могут развиваться только во Вселенных, которые расширяются достаточно быстро, чтобы не разрушиться. Это подмножество Вселенных в целом однородно. Поскольку существование галактик является необходимым условием разумной жизни, ответ на вопрос «Почему Вселенная изотропна?» звучит просто: «Потому что мы здесь».
Другая связанная с этим проблема – это вопрос о том, почему Вселенная в целом и во всех направлениях выглядит столь однородной. Все эти задачи можно решить одним неожиданным способом: сценарием космической инфляции.
Назад: Первый свет
Дальше: Как Вселенная стала большой