Книга: Сейчас. Физика времени

Инфляционная модель Вселенной

Инфляционная модель Вселенной

Быстрое расширение Вселенной со скоростями, превышающими скорость света, составляет основную часть теории инфляции, предложенной физиками Аланом Гутом и Андреем Линде[146] и получившей дальнейшую разработку в исследованиях Андреаса Альбрехта, Пауля Штейнхардта и других. Они занимались вопросом об удивительной однородности Вселенной. Если мы посмотрим на расстояние в 14 миллиардов световых лет, увидим то пространство Вселенной, которое излучало сигналы 14 миллиардов лет назад. А если посмотрим в противоположном направлении, также увидим исходящее оттуда излучение, которое пропутешествовало по Вселенной те же 14 миллиардов лет.

Получается, две эти области Вселенной находятся друг от друга на расстоянии 28 миллиардов световых лет. Так что для сигнала было недостаточно времени, чтобы пройти расстояние от одного района до другого. Даже когда в начальный момент Большого взрыва эти области находились сравнительно недалеко друг от друга, они удалялись друг от друга слишком быстро, чтобы между ними мог возникнуть какой-то контакт. Каким же тогда образом могли они «знать», как достичь одной и той же плотности, температуры и интенсивности излучения? Как они могли стать такими похожими, если у них не было времени выровнять свои параметры? Тем не менее сигналы, которые исходят из точек Вселенной, разделенных 28 миллиардами световых лет, наблюдаются как исключительно похожие. Как это могло произойти?

Гут и Линде показали возможность, что такие удаленные точки Вселенной были расположены очень близко друг к другу в момент достаточно медленного расширения Вселенной, позволяющего им взаимодействовать. Они были довольно близки, чтобы достичь схожей температуры и плотности. Затем, согласно теории, природа вакуума очень резко изменилась, и эти точки Вселенной были разделены со скоростями, невероятно более высокими, чем скорость света. При этом они не двигались. Разделение произошло в связи с очень быстрым возникновением между ними пространства. Именно это увеличение пространства ученые назвали инфляцией. Здесь срабатывала математика. Правда, ученым пришлось постулировать новый вид поля, которое вызвало увеличение пространства. То поле, которое менялось с расширением и в конце концов остановилось в том состоянии, в котором прекратилась инфляция Вселенной. Но существование такого поля легко согласовывалось с общей теорией относительности.

Многие годы инфляционная теория была популярной прежде всего потому, что предлагала единственное известное решение загадки однородности Вселенной. Ответ этой теории: причиной однородности считается то, что когда-то все во Вселенной находилось в очень тесном контакте. Сейчас появились подтверждения других предсказаний инфляционной теории; в частности, были спрогнозированы структуры волн, которые обнаружились в микроволновом излучении. Идея инфляционного развития Вселенной стала еще более привлекательной, когда было обнаружено ускорение ее расширения.