ус приросла к соседним.
 
   В классической теории Фридмана эти сращения можно перерезать, в
квантовой теории этого сделать нельзя. Получается очень сложная
переплетающаяся фигура с множеством прорех и дыр. При этом некоторые
ягодки-вселенные растут на внутренней поверхности других. Не знаю,
насколько читатель способен представить себе столь необычную
геометрическую структуру...
 
   Но пока это только теория - следствие формул общей теории
относительности Эйнштейна. Первым такие структуры исследовал советский
ученый, академик М. Марков. По его мнению, если картина многоэтажной,
многоярусной Вселенной почему-то не реализуется природой, это само по себе
будет удивительной загадкой - уж очень естественно, без всяких
дополнительных гипотез возникает эта картина в рамках современной теории.
 
 
                           Проблемы и парадоксы

   Многоэтажная, расширяющаяся в пространстве и времени Вселенная, мириады
миров, где космически большое одновременно является микроскопически
малым,- величественная, захватывающая воображение картина!
   Идея эволюционирующего мира, ограниченного в пространстве и времени, но
непрерывно изменяющего свои размеры, вошла в учебники, о ней сегодня пишут
в газетах, говорят радио и телевидение. Она стала частью нашего
мировоззрения. Однако в этой грандиозной картине есть темные пятна, а
часть удерживающих ее "теоретических гвоздей" готова вот-вот сломаться.
 
   Прежде всего удивляет однородность Вселенной. На небольших (в
космических масштабах, конечно!) участках она явно неоднородна:
безвоздушное пространство, плотные планеты, звезды с огромной плотностью
вещества в их центрах. Но на больших расстояниях, сравнимых с размерами
скоплений галактик, распределение вещества напоминает орнамент волокон со
случайными, но близкими по величине размерами деталей. Какие-то процессы
сделали Вселенную равновесной.
 
   Этот экспериментальный факт трудно согласовать с гипотезой первичного
взрыва. Инфраструктура взрыва определяется игрой случайных факторов и
весьма неоднородна. Поэтому, если Вселенная действительно родилась в
катаклизме первичной огненной вспышки с огромными перепадами плотностей и
давлений, ее отдельные "области-осколки" должны были бы значительно
различаться по своей массе.
 
   Еще более удивляет необычайно высокая однородность реликтового
теплового излучения - остаточного жара первичной вспышки. Температура
излучения, приходящего к нам с разных направлений, в том числе и прямо
противоположных, различается менее чем на 0,01 процента.
 
   Наблюдаемая однородность Вселенной выглядит особенно загадочной, если
учесть, что к нам приходят сигналы из областей, которые на протяжении всей
своей истории были удалены друг от друга на такие большие расстояния, что
они не успели провзаимодействовать даже с помощью самых быстрых световых
сигналов. Каким же образом они могли прийти в равновесие? В теории
Фридмана это невозможно.
 
   Еще один удивительный факт связан с величиной средней плотности
вещества Вселенной.
 
   Из теории Фридмана следует, что если в первые мгновения поле первичного
взрыва, во времена порядка 1043 секунды, эта плотность всего лишь на 10
процента превосходила "критическую" (при которой мир становится полностью
замкнутым), то расширение Вселенной давным-давно сменилось бы ее сжатием и
мы теперь наблюдали бы не разб„гание галактик, а их быстрое сближение. С
другой стороны, если бы плотность взорвавшейся материи на 10 5Э процента
была меньше критической, расширение пространства происходило бы
значительно быстрее и современная средняя плотность материи в нашем мире
была бы во многомного раз меньше наблюдаемой. Другими словами, наша
Вселенная родилась с плотностью, которая почему-то фантастически близка к
критической.
   Почему так произошло? В теории Фридмана нет объяснения этой загадке.
Тут нужны какие-то совершенно новые физические идеи.
 
   Загадку начальной плотности иногда называют также "проблемой абсолютно
плоского мира". Дело в том, что в теории относительности плотность массы
связана с кривизной пространствавремени. Если плотность больше
критической, мир, образно говоря, вогнутый, если меньше - он выпуклый. В
промежуточном случае мир плоский.
   Наша Вселенная почему-то предпочла родиться плоской (с точностью 10"53
процента!), хотя это только одна из бесчисленных возможностей. Трудно
думать, что это случайность.
 
   Не находят никакого объяснения в теории Фридмана или объясняются с
трудом, ценой дополнительных, плохо"
   обоснованных гипотез и многие другие экспериментальные факты. Например,
непонятно, почему не удается поймать.
   ни единого магнитного монополя -- частицы с магнитным зарядом одного
знака, хотя согласно теории они должны были в большом количестве родиться
в раскаленном веществе юной Вселенной.
 
   Возникают затруднения с объяснением свойств вакуума в космосе и так
далее.
 
   Теория Фридмана нуждается в дальнейшем усовершенствовании. А поскольку
трудности этой теории, ка^ правило, связаны с начальным периодом жизни
Вселенной, можно думать что прежде всего следует уточнить описание свойств
мира в окрестностям "особой точки" - в первые доли секунды после его
рождения. Теория Фридмана и лежащая в ее основе общая теория
относительности Эйнштейна имеют дело лишь с геометрическими свойствами
природы. Никаких сведений о заполняющей пространство материи они не
используют. Это оправданно на больших расстояниях, где гравитационные
силы, определяющие метрику нашего мира, можно рассматривать отдельно от
электромагнитных и ядерных взаимодействий. Но в микромире, где
взаимодействия перемешиваются, такое приближение уже не верно. Там само
пустое пространство зависит от свойств физических процессов. В нем
постоянно происходят квантовые флуктуации - спонтанно рождаются и исчезают
частицы, что и определяет основной, "нулевой" уровень мира - вакуум.
Влияет это и на "ритм времени". В микромире пространство и время нельзя
рассматривать отдельно от вещества. Можно думать, что вот в таком
направлении и следует совершенствовать теорию Фридмана.
 
   Сама по себе идея о тесной связи свойства пространства и времени со
свойствами физических процессов далеко не нова. Знаменитый немецкий
математик Бернгард Риман, которому мы ^обязаны созданием математической
теории искривленных и многомерных пространств, высказал ее еще более ста
лет назад. Эти убеждения разделял и Эйнштейн. Последние сорок лет своей
жизни, большую ее часть, он целиком посвятил созданию единой теории
электромагнитных и гравитационных сил. Однако экспериментальных данных,
которые могли бы подсказать ему ведущую идею, в то время было еще
недостаточно, а на основании одних только теоретических соображений
построить новую теорию не удалось.
 
 
                       В поисках новой "теории мира"
 
   Первый существенный шаг на этом пути сделал американский физик Алан
Гут. Он обратил внимание на то, что если Вселенная будет расширяться таким
образом, что плотность ее массы все время остается постоянной, то формулы
теории относительности приводят к выводу: скорость расширения будет расти
пропорционально размеру Вселенной. Чем больше Вселенная, тем быстрее она
"распухает". Такой процесс происходит настолько быстро, что Вселенная
почти мгновенно, всего лишь за 10 32 секунды, "раздувается" от
микроскопического зернышка до чудовищного "пузыря" с радиусом на
многомного порядков больше видимой нами Вселенной.
 
   Представьте себе арбуз, который мгновенно увеличивается до размеров
Галактики. Раздувание "пузыря Вселенной" еще грандиознее!
 
   Можно предположить, что подобно тому, как это происходит с
расширяющимся газом, температура "распухающей" Вселенной резко упадет и из
первичной материи начнут выделяться кварки, глюоны и другие частицы
"обычного" вещества с известными нам свойствами. Расширение Вселенной
замедлится, и дальнейшая эволюция каждого ее участка будет совершаться уже
по "стандартному" сценарию Фридмана. Вселенная Гута оказывается
практически бесконечной, а видимая нами часть пространства (то, что до сих
пор считалось почти всей Вселенной) - лишь ничтожно малая ее доля.
 
   Предложенный Гутом сценарий развития Вселенной, хотя и выглядел весьма
"сумасшедшим" (разве может быть вещество, которое, расширяясь, не
уменьшает своей плотности?!), позволял, однако, устранить практически все
трудности теории Фридмана. В начале "эры быстрого раздувания" - этот
термин сегодня используют все астрономы и физики - Вселенная могла быть
такой маленькой, что во всем ее объеме успело установиться равновесие -
однородное распределение плотности, температуры и других свойств. Такого
предположения нельзя сделать в теории Фридмана, где обратный пересчет от
современных размеров Вселенной приводит к выводу, что ее радиус всегда был
слишком большим и взаимодействия не успевали передаваться с одного ее края
на другой - край отодвигался раньше, чем до него доходила волна
взаимодействия. Другое дело в модели Гута. Ведь видимая нами часть
Вселенной образуется там путем фридмановского "распухания" крошечного
участка уже "раздувшейся" Вселенной, и о ее начальных размерах можно
делать различные предположения, в том числе считать их очень маленькими.
 
   Понятным становится и то, почему наш мир плоский. Он лишь исчезающе
малая точка в масштабах Вселенной, а на малых расстояниях кривизна
незаметна. Это подобно тому, как мы не ощущаем кривизну земного шара в
нашей повседневной жизни.
 
   Магнитные частицы-монополи, рождение которых предсказывается теорией на
очень ранних этапах развития Вселенной - значительно раньше рождения
протонов, нейтронов и электронов,- разбросаны по огромному объему
"раздувшейся" Вселенной, и вероятность найти их в видимой ее части
неизмеримо мала.
 
   Космологическая картина мира заметно прояснилась. Если бы вот только не
гипотеза о расширяющемся веществе с постоянной плотностью... Как
совместить ее с законами физики? Ведь ничего подобного нигде и никогда не
наблюдалось. Даже дерзким на выдумки писателям-фантастам не приходило
такое в голову! Пожалуй, только пустое пространство - вакуум - обладает
необходимым свойством.
 
   Помощь космологам пришла с противоположного полюса физической науки -
из области элементарных частиц. В середине семидесятых годов группой
теоретиков-была разработана теория, объединившая три типа сил - сильные
ядерные, электромагнитные и слабые, ответственные за распады частиц и
ядер. Теория предсказала существование нового класса частиц - так
называемых хиггсонов (по имени английского физика И. Хиггса, который
первым стал изучать их свойства). Как.
   говорит теория, эти частицы обладают двумя замечательными
особенностями. Во-первых, они достаточно устойчивы только тогда, когда
"сильная компонента" единого взаимодействия становится отличной от
остальных: если же все три типа сил равноправны (это имеет место при очень
высоких энергиях), хиггсонов практически нет - они распадаются, едва успев
образоваться. Во-вторых, именно эти частицы, иначе говоря, поле, квантами
которого они являются, в значительной степени определяют структуру,
"консистенцию" и энергию вакуума. При этом увеличение хиггсова поля
приводит к такой перестройке вакуума, что его энергия (нулевой "уровень"
мира) понижается, а разность конечной и начальной энергий выделяется в
виде массы и тепловой энергии элементарных частиц. Пустой мир заполняется
веществом. Похоже на выпадение тумана или инея из прозрачного воздуха.
 
   Это весьма грубая картина того, что происходит в действительности, но
она позволяет наглядно представить себе суть дела. Обоснованием этих
соображений занималась большая группа советских и зарубежных физиков, но
основной вклад внесли теоретики Физического института имени П. Н. Лебедева
Академии наук СССР Д. Киржниц и А. Линде.
 
   Так вот расширение юной Вселенной сразу после ее рождения привело к
тому, что плотность массы в ней быстро упала почти до нуля. По оценкам
Гута и Линде, это произошло где-то на уровне 1СГ35 секунды.
 
   Пустая Вселенная, как уже упоминалось выше, мгновенно начала
"раздуваться", увеличив свои размеры на десятки порядков. Температура ее
быстро уменьшалась, и где-то ближе к середине эры "раздувания"
   она стала такой, что нарушилась симметрия взаимодействий и создались
условия для интенсивного рождения хиггсонов. Это сопровождалось снижением
энергии вакуума и соответственно выпадением ("кристаллизацией") огромного
числа протонов, нейтронов, частиц-гиперонов, различных типов мезонов.
 
   Вследствие изменения уровня вакуума средняя плотность свободной
("плавающей" в вакууме) массы подскочила на сотню порядков - увеличилась в
10100 раз! Из вещества, которое возникло буквально из пустоты, в
дальнейшем образовались все галактики, звезды, планеты окружающего нас
мира. При этом в различных частях Вселенной мог образовываться различный
вакуум. Соответственно, различными там будут и основные физические законы.
 
   Каких только чудес не открывает физика!
 
   Продолжительность эры быстрого "раздувания" составляла всего лишь около
10 32 секунды-трудновообразимый миг, но он в тысячу раз дольше всей
предшествующей жизни Вселенной, 
   Подобно тому, как это всегда происходит при выделении из расплава более
упорядоченной фазы, рождение частиц сопровождалось выделением тепла.
(Вспомним, как зимой мы радуемся повышению температуры, когда на улице
идет снег!) К концу эры быстрого "раздувания" Вселенная раскалилась
настолько, что родившиеся частицы расплавились в кварк-глюонную плазму.
Образовался громадный шар раскаленного вещества, точнее, "гроздь"
огромного числа областей вселенных с различным вакуумом. Каждая из них как
раз и есть тот горячий "праисторический мир" Гамова, в котором при
дальнейшем, уже сравнительно медленном расширении Вселенной по
стандартному фридмановскому сценарию "сварилось" окружающее нас вещество.
 
   Теоретики обсуждают еще более совершенные космологические сценарии, в
которых "гроздь" вселенных образуется "раздуванием" сверхмалых, порядка
10"33 сантиметра, пространственных "зернышек", возникающих в результате
квантовых флуктуаций энергии и пространственно-временной метрики. Это
предмет только еще рождающейся квантовой космологии.
 
   Во всех случаях новый космологический сценарий не перечеркивает и не
отбрасывает теорию Фридмана, он включает ее как необходимый фрагмент,
описывающий более позднюю стадию развития Вселенной.
 
 
                      Самая сокровенная тайна природы

   На временной оси Вселенной разумная жизнь в окрестностях нашего Солнца
занимает крошечный, едва различимый интервал. Наши знания простираются
значительно дальше. Мы можем делать достаточно уверенные прогнозы на
1025-1030 лет в будущее и вплоть до 10"25-10 30 секунды от "начала мира" в
прошлое. С помощью единой теории сильных, электромагнитных и слабых
взаимодействий можно рассматривать еще более широкий интервал -
приблизительно от 10 40 секунды до 10 ёё лет. Полторы сотни порядков!
   Правда, надежность предсказаний на краях интервала значительно
снижается.
 
   Если в единое взаимодействие включить еще и гравитационные силы, то
тогда удается дотянуться до времен 11 порядка 10"43 секунды, когда
Вселенная была квантовым объектом. К сожалению, теория "суперполя",
которая реализовала бы давнюю мечту Эйнштеина о построении единой теории
всех известных нам сил природы, находится пока еще в младенческом возрасте.
 
   Что было еще раньше, как произошло рождение Вселенной,- об этом можно
лишь гадать. Это тайна тайн.
   Остается только утверждать, что материя заведомо не могла возникнуть
"из ничего" и рождению "нашего мира"
   предшествовали какие-то другие его состояния, хотя весьма вероятно, что
понятия временного порядка - "следовать" и "предшествовать" - в таких
особых состояниях материи просто не имеют смысла.
 
   Была надежда получить сведения об "окрестностях" "начала мира",
заглянув за край фридмановской Вселенной, на расстояния порядка 10 -23
километра, где находятся разлетающиеся осколки ее горячей фазы. Однако
модель "раздувающейся" Вселенной убеждает в том, что там мы заметим лишь
следы повторного разогрева Вселенной. О том, что было раньше, может
сказать пока только теория.
 
   А она подсказывает нам удивительные вещи! Например, единая теория
"суперполя" становится замечательно последовательной и изящной, если
допустить, что на расстояниях порядка 10 33 сантиметра, а именно такой
была Вселенная в возрасте 10 43 секунды, пространство-время становится
десятии одиннадцатимерным. "Лишние"
   шесть-семь измерений имеют очень большую кривизну, и размеры Вселенной
по этим направлениям чрезвычайно малы. Эти направления замыкаются в
микромире, и мы их не замечаем.
   Образно говоря, наш мир представляет собой поверхность длинного и
тонкого десяти- или одиннадцатимерного стержня, точнее, проволоки,
растянутой по четырем известным нам пространственно-временным измерениям и
очень тонкой по остальным.
 
   Более того, вследствие квантовых флуктуаций размерность мира может
изменяться. В принципе (страшно сказать!) стать дробной, иррациональной и
даже комплексной.
 
   Вселенная необычайно сложна по своей структуре: многоэтажная, возможно,
с переменной размерностью, взрывающаяся и плавно эволюционирующая из одной
своей формы в другую. Здесь нас ждет еще немало непознанного и диковинного.
 
 
                      Граница Вселенной отодвигается

   До последнего времени самой дала кой из галактик считалась носящая на
романтическое имя ЗС 324, открыте несколько лет назад югославским ас
рономом Станиславом Дьорговским его американским коллегой Хайроно
Спинрадом. Расстояния до таких обектов обычно определяются так называемым
красным смещением, то если изменением длины волны спектральной линии
излучения, "долетающего"
   до нас. Так вот, у ЗС 324 коэффициент смещения составлял 1,2. А это
означает, что в более привычных земляна единицах измерения нас разделяет
несколько миллиардов световых лет!
 
   Недавно те же ученые, работая со местно на четырехметровом оптичв ском
телескопе Китт-Пикской обсерватории в американском штате Аризоина открыли
существование сразу шесть неизвестных дотоле галактик, каждый из которых
еще более удалена от и шей. У одной из них - ей присвое"- наименование ЗС
256-коэффициент красного смещения достигает 1,82.
 
   Новый "рекордсмен", находящий* от нас уже на расстоянии 12 миллиад дов
световых лет, продолжает удаляется от нашей Галактики с гигантской
скоростью, составляющей 72 проценскорости света. Это открытие не только
расширяет пределы известного человеку мира, но и дает некоторое
представление о той скорости, с какой происхдит расширение Вселенной.
 
 
                   Существуют ли "галактики-каннибалы"!
 
   Учеными обнаружено, что некоторые галактики имеют в своем центре не
одно, а несколько ядер. Такие необычные экземпляры встречаются вблизи
центра скопления галактик, где велика плотность этих звездных систем.
Поэтому вскоре возникло предположение, что многоядерные галактики
образовались в этих перенаселенных районах путем поглощения при
столкновениях одной более крупной галактикой двух-трех других, меньших.
Дополнительные ядра - это просто их "непереваренные остатки". Такие
многоядерные галактики стали называть галактиками-каннибалами. Правда,
тогда же возникли сомнения в этой гипотезе.
   Некоторые астрономы указывали, что времени существования Вселенной
недостаточно для того, чтобы процесс столкновения двух-трех галактик дошел
до наблюдаемой нами теперь стадии.
 
   Недавние наблюдения показали, что, во всяком случае, одна из
галактикканнибалов, причем считавшаяся типичной представительницей этого
типа, не заслуживает такого названия. Обработка изображения этой галактики
с помощью ЭВМ показала, что "лишние"
   ядра не имеют к ней никакого отношения и принадлежат другим галактикам,
лежащим дальше от нас в том же напра