На этой неделе одна из последних работ выдающегося физика-теоретика Стивена Хокинга, которая была закончена всего за несколько дней до смерти ученого, была опубликована в научном журнале. Как сообщает "Популярная механика", работа написана в соавторстве с Томасом Гертогом и описывает математическую хитрость, которая позволяет отказаться от теории о существовании мультивселенной в пользу одной-единственной Вселенной - той, в которой мы живем.
Статья "Мягкий выход из вечной инфляции" посвящена одной из фундаментальных и пока не решенных проблем современной физики - событиям, происходившим в первые мгновения после Большого взрыва. Согласно разделяемой сегодня многими ведущими учеными инфляционной гипотезе, на первых стадиях после Большого взрыва Вселенная расширялась намного быстрее, чем сейчас; за очень короткое время она увеличилась в размерах вдвое как минимум шестьдесят раз, а после этого расширение (инфляция) резко (на несколько десятков порядков) замедлилось.
Гипотеза инфляционной Вселенной, однако, не только отвечает на старые вопросы, но и заставляет задавать новые, и один из главных ее вопросов - о том, почему быстрое расширение изначальной Вселенной вдруг резко замедлилось. Чтобы объяснить это замедление, ученые прибегают к понятию "ложного вакуума". Привычное нам понимание вакуума в этом случае лучше забыть; речь идет о веществе, более плотном, чем даже вещество нейтронных звезд. Пространство в ложном вакууме росло экспоненциально, и в какой-то момент стало таким большим, что энергия всей системы резко снизилась, а скорость расширения упала.
Эта гипотеза работает, и даже слишком хорошо: по некоторым расчетам, пока ложный вакуум рос по экспоненте, из него могла образоваться не одна, а множество вселенных. Наша Вселенная претерпела переход в состояние с низкой энергией, такие переходы претерпели и другие вселенные, и от того, когда и в каких условиях это произошло, должны зависеть их свойства - в частности, значения физических констант.
В своей статье Хокинг и Гертог предлагают альтернативную версию событий. Ученые опираются на теорию, сформулированную в 1997 году физиком Хуаном Малкаденой, позволяющей сравнивать пространства с разным числом измерений. Говоря образно, теория Малкадены позволяет описать все, что происходит в банке газировки, описывая только поверхность этой банки.
В качестве банки у Хокинга и Гертога выступает ранняя Вселенная. Согласно инфляционной гипотезе, в первые доли секунды после Большого взрыва она была такой маленькой, что квантовые флуктуации поля, под действием которого она расширялась, были сопоставимы с общей энергией этого поля. Хокинг и Гертог утверждают, что пытаться описать и эту Вселенную, и это поле в понятных современным физикам терминах Общей теории относительности невозможно. Вместо этого следует поступить так, как Малкадена с пресловутой банкой газировки - отбросить одно измерение и рассчитать, что происходит в пространстве, лишенном этого измерения. А происходит, по мысли ученых, рождение одной-единственной Вселенной, с единственно возможными законами физики - скоростью света в вакууме, гравитацией и взаимоотношением между энергией и массой.
В случае с банкой ученые предлагают перейти из трехмерного пространства в двумерное - плоскость поверхности банки. По тому же принципу можно отбросить не только пространственное измерение, но и, например, время - так и предлагает сделать Гертог. Юную Вселенную предлагается описывать как трехмерное пространство, в котором времени нет - или как нечто, в котором время имеет, грубо говоря, пространственную природу. Это позволяет доказать, что вместо странной мультивселенной существует всего одна - та, в которой мы живем.
Хокинг скончался 14 марта на 77 году жизни. В 22 года ему диагностировали редкое неизлечимое заболевание моторных нейронов - боковой амиотрофический склероз. Болезнь приковала его к инвалидной коляске, он практически не мог говорить, кроме как через синтезатор голоса. Однако, несмотря на прогнозы врачей, что он проживет лишь несколько лет, и инвалидность Хокинг продолжил заниматься научной деятельностью и достиг мировой славы.