Вселенная. Путешествие во времени и пространстве - Сергей Арктурович Язев
Черная дыра М87. Первое изображение черной дыры, выполненное путем обработки результатов наблюдений множества телескопов в радиодиапазоне, было представлено общественности в апреле 2019 года. Черная дыра невидима, но оказалось возможным определить форму облака вещества, которое вращается вокруг черной дыры.
В центре яркого кольцеобразного пятна находится темный круг — так выглядит черная дыра.
Теория относительности утверждает, что бессмертный наблюдатель, падающий в черную дыру снаружи, с точки зрения другого (внешнего) наблюдателя за пределами черной дыры, будет падать туда бесконечно долго, хотя для внешнего наблюдателя размеры черной дыры мизерны. И правда: расстояние, равное ее внешнему размеру, совсем невелико, и такой же путь можно было бы преодолеть очень быстро, если бы пространство-время не было искривлено.
Падающий же в черную дыру бессмертный наблюдатель попадет в ее недра очень быстро (по своим собственным часам), но зато ему будет казаться, что он находится в огромном мире, занимающем очень большой, а возможно и бесконечный, объем!
Мы вспомнили о черных дырах для того, чтобы указать: если даже некий объект снаружи выглядит маленьким, свойства искривленного пространства-времени внутри него могут привести к созданию целой локальной Вселенной, содержащей огромную энергию, способную воплотиться в массу вещества внутри этой Вселенной. Внутри этой Вселенной — свое, отдельное, не имеющее никакого отношения к наружному, собственное пространство-время. Оно может оказаться протяженным или даже бесконечным. Это может быть огромный мир!
Внешний же наблюдатель за пределами черной дыры (например, земной астроном) не будет ничего знать о том, что происходит внутри: никакие сигналы наружу вырваться не могут. Так оно и есть: мы не знаем, что происходит внутри черных дыр.
Может быть, вся наша Вселенная является внутренностью какой-то черной дыры, сформировавшейся в другом мире, внешнем по отношению к нашей Вселенной? Любопытно, что в принципе это не исключено. Мы не знаем окончательного ответа на этот вопрос. Возможно, так оно и есть.
Итак, оказывается, что в нашем мире существуют объекты (например, черные дыры), внутри которых в определенном смысле находятся целые миры со своими свойствами собственного внутреннего пространства-времени. Эти свойства мы не знаем точно и только пытаемся их моделировать с помощью теории относительности. Но расчеты показывают, что и размеры внутреннего пространства, и ход времени там могут отличаться от того, что происходит снаружи, и это действительно отдельные миры.
Строго говоря, таким огромным миром (если смотреть изнутри) и одновременно объектом конечных размеров (возможно, даже очень малых, если смотреть снаружи) может оказаться не только черная дыра, но и гипотетическая элементарная частица, для которой придумано название «фридмон»[74]. Земной наблюдатель, возможно, и зафиксирует появление такой частицы в вакууме нашей Вселенной, но не сможет заметить, что внутри этой частицы разворачивается собственное беспредельное пространство-время и происходит собственный Большой взрыв. Для наблюдателя во внешнем мире все это может оказаться незаметным. Более того, нам может показаться, что эта частица относится к разряду виртуальных: она возникнет и тут же исчезнет по нашему времени. Но по ее внутреннему времени могут пройти триллионы лет!
Значит ли это, что в нашей Вселенной и сейчас могут возникать аналогичным образом новые частицы, которые внутри являются целыми вселенными?
Как ни странно, это не исключено. Автор предполагает, что подобные события имеют шансы чаще происходить в нашей Вселенной вблизи черных дыр, где плотность энергии, по-видимому, повышена.
Теоретики предлагают массу возможных вариантов, не противоречащих физике. Еще в 1983 году Андрей Леонидович Линде предложил теорию хаотической вселенной: стремительно расширяющаяся по законам инфляции родительская вселенная постоянно порождает все новые и новые дочерние вселенные, расстояние между которыми из-за инфляции быстро увеличивается. Эти вселенные не могут взаимодействовать друг с другом, они напоминают отдельные острова, которые расширяются, но расстояния между ними растут еще быстрее. В каждой подобной вселенной может происходить и своя инфляция, и рождение своих вселенных со своими Большими взрывами.
Теория Линде предполагает существование множества расширяющихся вселенных, в том числе внутри расширяющихся вселенных.
Такая модель мира утверждает, что вселенных (которые пишутся со строчной буквы) может оказаться бесконечное множество. Если раньше мы называли Вселенной все, что существует, то теперь смысл этого понятия кардинально изменился. Вселенная — это наш мир, родившийся в огне Большого взрыва 13,8 миллиарда лет назад. Но, вероятно, таких миров множество. Некий Большой мир, некая метавселенная непрерывно рождает такие миры, и наша Вселенная — не более чем один из бесчисленных локальных миров[75]. Для Большого мира, вмещающего в себя бесконечное число вселенных, предложено англоязычное слово Multiverse (по аналогии со словом Universe — Вселенная). На русском языке термин еще не устоялся: в разных книгах применяется и слово Мультивселенная, и слово Мультимир, и даже просто Мультиверс[76].
Идея гипотетической бесконечной в пространстве и времени, вечно расширяющейся Большой вселенной (Мультиверса) полезна для решения проблемы так называемого антропного принципа. Проблема антропного принципа заключается в следующем. Почему наша Вселенная устроена так удачно, что позволяет существовать нам? Теоретические оценки дают удивительные результаты: оказывается, если бы масса электрона была чуть-чуть другой (не такой, какая она есть), или если бы немного другой была гравитационная постоянная, или если бы немного изменилась масса протона — и так далее, таких «если» можно привести множество, — оказывается, результат был бы для Вселенной катастрофическим. Свойства Вселенной изменились бы не слегка, чего можно было бы ожидать. Параметры нашего мира изменились бы радикально — не смогли бы существовать, например, разнообразные типы атомов, Вселенная была бы наполнена равномерно размешанным газом из простых частиц, в ней не могли бы существовать звезды, планеты и галактики, а значит, не было бы ни Земли, ни жизни на ней.
Рисунок демонстрирует ход фантастического эксперимента с целью обратить внимание читателя на огромный процент неудавшихся попыток даже в случае подбора всего трех параметров. Между тем в действительности наш мир балансирует на куда большем количестве параметров, отклонение в каждом из которых могло бы привести к фатальным последствиям.
Создается впечатление, что все свойства Вселенной оказались тщательно подогнаны друг к другу, как будто осуществлена тонкая настройка всех параметров
