Пульсирующая Вселенная - Николай Николаевич Горькавый

«Космолог Пол Стейнхардт называет идею мультивселенной „вычурной, неестественной, непроверяемой и, наконец, опасной для науки и общества“. По словам Пола Дэвиса, это „лишь безыскусный деизм, обряженный в одежды научного языка“. Джордж Эллис предостерегает, что „сторонники мультивселенной... неявным образом переопределяют понимаемое под словом `наука`“. Дэвид Гросс считает, что „тут попахивает ангелами“. С точки зрения Нила Турока, это „полнейшая катастрофа“. Популяризатор науки Джон Хорган сетует, что „теории о мультивселенной не есть теории — это научная фантастика, теология, построения, созданные воображением и не стесненные доказательствами“.

Противоположной точки зрения в этом споре придерживается, например, Леонард Сасскинд: он находит „волнующей мысль, что Вселенная, возможно, гораздо больше, богаче и разнообразнее, чем мы когда-либо думали“. Бернард Карр полагает, что „понятие мультивселенной подразумевает новое понимание природы науки, поэтому неудивительно, что это вызывает интеллектуальный дискомфорт“. Макс Тегмарк утверждает, что противники мультивселенной „эмоционально предубеждены против смещения всех нас из центра внимания“. А Том Зигфрид думает, что критика идеи о мультивселенной „того же рода, как и та, что заставила некоторых ученых и философов XIX века отрицать существование атомов“. Ух».

Про идею инфляции Иджас, Стейнхардт и Лоеб пишут: «Учитывая все эти проблемы, перспектива того, что инфляции никогда не было, заслуживает серьезного рассмотрения. Если мы сделаем шаг назад, то появятся две логические возможности. Либо у Вселенной было начало, которое мы обычно называем Большим взрывом, либо не было начала, и то, что было названо Большим взрывом, на самом деле было „Большим отскоком“, переходом от некоторой предшествующей космологической фазы к нынешней фазе расширения».

Несмотря на 40 лет развития и широкую популярность, одноразовая инфляционная космология не смогла бесспорно доказать свое преимущество — ни в теоретическом, ни в наблюдательном аспекте — над другими моделями. Это говорит о том, что внутри инфляционной модели Вселенной есть принципиальные проблемы, которые не решаются со временем, а наоборот — все больше входят в противоречие с наблюдениями. Отдавая безусловное предпочтение циклической модели Вселенной, которая с теоретической точки зрения не использует ни одного теоретического предположения ad hoc, рассмотрим вопрос о ее фальсифицируемости и проверяемости с точки зрения наблюдений.

14.2. Предсказания новой теории циклической Вселенной

Истина не является единственной целью науки. Мы хотим большего, чем просто истины: мы ищем интересную истину — истину, которую нелегко получить.

К. Поппер (1963)

Изучение Вселенной ведется главным образом с двух направлений — наблюдательными методами классической астрономии и теоретическим моделированием, обычно в парадигме квантовой космологии. Квантовые космологи активно пропагандируют среди широкой публики свои экзотические модели, параллельные миры и мультивселенные. Но классические астрономы не могут использовать в своей работе все эти ненаблюдаемые сущности, поэтому они фокусируются на изучении цефеид и взрывов сверхновых, чтобы уточнить лестницы космологических расстояний; строят детекторы гравитационных волн с частотой в сотню герц и наблюдают миллисекундные пульсары для наблюдения наногерцовых гравволн. Они изучают гравитационное линзирование света вокруг галактик и их скоплений и распределение темной материи в них (илл. 4–6). Они ищут и изучают черные дыры, включая самые ранние и сверхмассивные (илл. 8–12).

Современная космология движется вперед в основном благодаря успехам наблюдательной астрономии. Мы считаем вслед за Карлом Поппером и всеми здравомыслящими учеными, что корректная теория должна предсказывать новые наблюдаемые эффекты, причем эти предсказания должны быть максимально конкретными. В циклической космологии можно выделить следующие области предсказаний:

I. Замкнутость Вселенной, которая эквивалентна нахождению в очень большой черной дыре (Мегадыре) с радиусом порядка триллиона световых лет. Отсюда следует, что наблюдения должны выявить:

1. Небольшую положительную кривизну пространства.

2. Заметную глобальную анизотропию.

3. Существенную глобальную неоднородность.

II. Накопление самых неразрушимых компонент Вселенной из цикла в цикл (черных дыр, гравитационных волн и, возможно, нейтронных звезд). Процессы накопления и разрушения (слияния) должны приводить к определенному распределению (спектру) этих компонент — по массам, концентрациям, частотам и т. д. Это означает, что можно сделать ряд достаточно конкретных предсказаний о:

1. Темной материи из черных дыр.

2. Сверхмассивных дырах.

3. Реликтовых нейтронных звездах.

4. Реликтовом гравитационном излучении.

III. Роль реликтовых сверхмассивных черных дыр в формировании галактик. Они могут объяснить:

1. Быстрый рост галактик вокруг SMBH.

2. Различие в механизмах формирования дисковых и эллиптических галактик.

3. Связь массы SMBH с глобальными характеристиками галактик — такими, как дисперсия скоростей звезд в балдже[13] («М-сигма» отношение).

4. Объяснение связи масс и периферийных скоростей движения галактик (законы Талли — Фишера и Фабера — Джексона[14]).

5. Наблюдаемую анизотропию распределения направления осей вращения галактик.

Фундаментальный вопрос космологии — является ли Вселенная замкнутой или разомкнутой — обсуждается уже более ста лет. Наблюдений, которые помогли бы сделать выбор между этими вариантами, долгое время не было. Ричард Толмен писал в 1934 году: «...мы не можем сказать, является ли реальная Вселенная пространственно открытой или закрытой, и вынуждены делать выбор между этими возможностями, исходя только из несколько сомнительных соображений метафизического характера».

Только в последние десятилетия стали накапливаться эмпирические свидетельства по вопросу глобальной кривизны и закрытости Вселенной. Споры о том, закрыта или открыта Вселенная, чем-то напоминают споры плоскоземельщиков и сторонников шарообразной Земли. Очевидно, что с помощью локальных наблюдений, охватывающих небольшой участок Земли (или Вселенной), трудно определить, является ли она плоской или шарообразной (или искривленной). Это можно понять лишь при более глобальном взгляде на нашу планету (или Вселенную).

Спутник WMAP приступил к наблюдениям в 2001 году, получив высокоточную карту реликтового излучения. При сравнении теоретического спектра реликтовых флуктуаций с наблюдениями WMAP выяснилось, что амплитуда наблюдаемых крупномасштабных вариаций, особенно квадрупольных[15], заметно ниже теоретически ожидаемых значений (в космологии этот эффект известен как «проблема низкого квадруполя»). В ряде статей была выдвинута гипотеза о том, что эта проблема указывает на положительную кривизну пространства или на замкнутость Вселенной, и было показано, что учет такой кривизны улучшает согласие теории и наблюдений.

Аналогичный вывод о замкнутости Вселенной был сделан на основе анализа данных спутника «Планк», запущенного в 2009 году, который позволил составить улучшенную карту реликтового излучения. Статья на эту тему, опубликованная в Nature в 2020 году, собрала за четыре года около 400 ссылок и вызвала оживленную дискуссию. На тему закрытости Вселенной даже стали защищать диссертации (Hergt, 2020; Hergt et al., 2022). Разбор дискуссии о замкнутости Вселенной не входит в задачу этой книги. Отметим лишь, что если данные WMAP и «Планк» согласуются с небольшой положительной кривизной пространства даже в рамках однородной космологической модели, то тем более этого можно ожидать от неоднородной модели.

Осциллирующая модель предполагает закрытую Вселенную. В свою очередь, инфляционисты предпочитают плоскую открытую