Как Вселенная стала большой
Термин «инфляция» пространства (от латинского «inflare» – «раздувать») не имеет ничего общего с обесцениванием денег, происходящим во время политических или экономических кризисов. Напротив, принято говорить, что природа создала все практически из ничего, при этом, так сказать, безвозмездно, т. е. без нарушения закона сохранения энергии.
Согласно модели космической инфляции, в первую долю секунды после Большого взрыва произошла фаза быстрой инфляции. В результате Вселенная, как говорят, внезапно стала больше. Сегодня пространство кажется локально «плоским», даже если бы оно было глобально искривлено.
Из-за космической инфляции пространство расширилось за доли секунды до гигантских размеров. До сих пор трудно сказать, как долго потом продолжалось это расширение, мнения в этом вопросе различаются в зависимости от теории. (Популярная модель: за невероятно короткий промежуток времени в 10“30 секунд молодая Вселенная расширилась в 1030 раз – это как если бы 10-центовая монета вдруг стала в десять миллионов раз больше Млечного Пути). Инфляция привела к тому, что объем пространства удвоился 50 раз, поскольку в противном случае Вселенная не обладала бы сегодня теми свойствами, которые доказывают астрономические наблюдения. Речь идет, например, о крупномасштабной однородности распределения материи и «плоской» геометрии.
Хотя на первый взгляд кажется, что инфляция нарушает сразу два закона природы, это не совсем так. С одной стороны, закон сохранения энергии не подразумевает создание энергии (или массы) из ничего. Но есть лазейка в виде так называемой отрицательной энергии. Сюда входит и энергия гравитационного поля. Отрицательная энергия гравитации и положительная энергия излучения и материи уравновешивают друг друга, поэтому общая энергия сохраняется. К тому же согласно теории относительности ничто не может двигаться быстрее скорости света. Но это относится только к обычным частицам в космосе. Однако во время инфляции само пространство расширялось быстрее скорости света. И это не только не противоречит теории относительности, но и объясняется ею.
Космическая инфляция сделала наблюдаемое пространство не только большим, но и однородным и не искривленным. Его можно сравнить с мятой и скомканной футболкой из стиральной машины: если ее быстро растянуть, она снова станет большой и плоской, а складки исчезнут.