Гипотеза о цикличности космоса получила еще одно подтверждение

Несколько месяцев назад два видных ученых, специалиста по физике космоса, предположили, что "большой взрыв", произошедший около 15 млрд. лет назад, был не единственным в своем роде началом, а лишь одним из бесконечной серии взрывов и периодов расширения. Согласно этой точке зрения вселенные серийно, одна за другой, производятся и рассеиваются в пространстве. Один цикл длится триллионы лет.

Идея о циклической вселенной не нова. Новое в предложении Пола Штайнхардта из Принстонского университета и Нила Турока из Кембриджского университета состоит в том, что в основу своей гипотезы они положили т.н. "теорию струны", новую область физики, постулирующую многомерность субструктуры пространства и материи.

Согласно модели Штайнхардта и Турока видимая вселенная существует в пределах трехмерной мембраны - или просто "браны", - которую для простоты можно представить в виде растянутой резиновой простыни. Другая брана, расположенная на микроскопическом расстоянии от нашей, составляет вселенную "темной материи". Циклические взрывы, в результате которых возникают материя и излучение, - это результат периодических столкновений этих двух бран.

"Наш взрыв - это лишь последний из серии взрывов, периодов охлаждения и новых взрывов", которые, возможно, "продолжались в прошлом бесконечно", - объясняет Штайнхардт.

Представление о цикличности вселенной успокаивает. "Мы знаем, что звезды смогут существовать не более чем еще 100 триллионов лет, - говорит Майкл Тернер, космолог университета Чикаго. - Это в том случае, если у вселенной только один шанс". Новая теория предусматривает "перерождение".

Верно ли это? Космологи говорят, что проверка истинности предположения Штайнхардта и Турока потребует много времени и труда. Необходимо выяснить, не противоречит ли она хорошо изученной инфляционной теории, объясняющей поведение космоса в первые мгновения после "большого взрыва".

"Может выясниться, что она работает, - говорит Алан Гат из Массачусетского технологического института, уважаемый сторонник инфляционной модели. - Но мне кажется, что это лишь первый шаг" в попытках понять, как можно развивать науку о космосе на основе теории струны и бран.

Мартин Рис, профессор астрономии Кембриджского университета, говорит, что между физиками нет серьезных разногласий в вопросе о том, что происходило через секунду после взрыва, когда образовывались ядра таких элементов, как гелий и дейтерий, а также "фоновая космическая радиация", которая присутствует в сегодняшней вселенной. Споры идут о том, что происходило во время этой первой секунды, когда были нарушены знакомые, проверяемые законы физики.

Согласно инфляционной теории космос начался с грамма материи, упакованного в микроскопическую частицу. В ходе процесса, ведущего к гравитационному отталкиванию, частица пережила резкое и мощное расширение. В результате возникли новая материя и энергия, была создана целая вселенная - как видимая, так и невидимая.

Инфляционная теория может объяснить многие наблюдаемые свойства космоса - однообразие в больших масштабах, пространственную плоскость, распределение галактик.

Однако несколько лет назад астрономы с удивлением обнаружили, что вселенная расширяется, не замедляясь, как предполагает инфляционная модель, а с ускорением.

Чтобы объяснить этот факт исследователи были вынуждены признать, что вселенная состоит не только из обычной материи и темной (невидимой) материи - в ней присутствует еще один ингредиент, т.н. темная энергия, отвечающая за расширение. С точки зрения Штайнхардта, инфляционная модель стала слишком сложной. Вместе с Туроком он решил поискать альтенативную гипотезу.

Как и инфляционная модель, теория Штайнхардта и Турока утверждает, что темная энергия отвечает за то, что вселенная расширяется с ускорением. Если это расширение - напоминающее растягивание резиновой простыни - будет продолжаться, через триллион лет космос превратится в первозданный ваккум.

Тогда изменится баланс сил в бране, расширение прекратится, две браны сблизятся. "Когда две браны сблизятся, дополнительное измерение начнет исчезать", - сказал Штайнхардт.

Браны ударятся друг о друга и отскочат в стороны. В результате столкновения повысится температура и плотность. Этого будет достаточно для возникновения новой материи и излучения. Начнется новый цикл. Эта теория не предполагает существование бесконечных температуры и плотности. "Как только температура будет достаточно высокой для того, чтобы все распалось на элементарные составляющие - кварки и электроны, - восстановятся условия, которые позволяют нам объяснить историю вселенной", - утверждает Штайнхардт.