Տիեզերք ոչնչից, Մուլտիվերս ոչնչից. Էլ ի՞նչ խելահեղ գաղափարներ են առաջարկում տիեզերագետները
Տիեզերքի առաջացման գաղտնիքը մտահոգում է գրեթե բոլոր տիեզերագետներին։ Իհարկե, Մեծ պայթյունի տեսությունը հիանալի նկարագրում է մեր Տիեզերքի էվոլյուցիան` սկսած ինչ-որ պահից, բայց դա դեռ բավարար չէ ամբողջ պատկերը ստանալու համար։ Ցավոք, ավելի վաղ հնարավոր ժամանակները անհասանելի են դիտարկման համար, ու մասնագետները ստիպված են բավարարվել միայն ոչ ուղղակի նշաններով ու տեսական մոդելներով։ Մենք բազմիցս պատմել ենք դրանցից ամենահեռանկարայինի` ինֆլյացիայի մասին, բայց անգամ ինֆլյացիան կարող է իսկական սկիզբ չլինել։
PAN-ը կարդացել է հայտնի տիեզերագետ Ալեքսանդր Վիլենկինի Many Worlds in One գիրքը, ու, հիմնվելով գրքի կարճ ամփոփման վրա` թարգմանաբար ներկայացնում է գիտնականի պատկերացումները մեր Տիեզերքի ու Մուլտիվերսի անցյալի մասին։
ՄԵՐ ՀՈՐԻԶՈՆԻՑ ԱՅՆ ԿՈՂՄ
Ի՞նչ տեսք ունի Տիեզերքը շատ մեծ մասշտաբներում, հատվածներում, որոնք անհասանելի են դիտարկման համար։ Ու կա՞ արդյոք սահման նրան, թե որքան հեռուն մենք կարող ենք տեսնել։ Մեր տիեզերական հորիզոնը սահմանվում է մինչև ամենահեռավոր օբյեկտներն ընկած հեռավորությամբ, որոնց լույսը հասցրել է հասնել մեզ Մեծ պայթյունից անցած 14 մլրդ տարիների ընթացքում։ Տիեզերքի արագացմամբ ընդլայնման պատճառով այդ օբյեկտները այսօր գտնվում են մեզանից 46 մլրդ լուսատարի հեռավորության վրա։ Ավելի հեռավոր օբյեկտների արձակած լույսը մեզ դեռ չի հասել։
Բայց ի՞նչ է այնտեղ, հորիզոնից այն կողմ։ Մինչև նախորդ դարի 80-ականները ֆիզիկոսներն այդ հարցին տալիս էին շատ պարզ պատասխան. այնտեղ նույնն է, ինչ մեր դիտարկելի Տիեզերքում, նույն գալակտիկաներն ու աստղերը։ Սակայն 80-90-ականներին տիեզերագիտության ու տարրական մասնիկների ֆիզիկայի ձեռքբերումները թույլ տվեցին վերանայել այդ պատկերացումները։ Աշխարհի մեր նկարագրության համաձայն, Տիեզերքի հեռավոր հարվածներն արմատապես տարբերվում են նրանից, ինչ մենք տեսնում ենք մեր շուրջն ու անգամ կարող են ենթարկվել ֆիզիկայի լրիվ այլ օրենքների։
Նոր պատկերացումները հիմնված են տիեզերագիտական ինֆլյացիոն տեսության վրա։ Փորձենք բացատրել այդ մոդելի էությունը։ Սակայն կսկսենք Մեծ պայթյունի տիեզերագիտական մոդելի կարճ նկարագրությունից, որը գերիշխող տեսություն էր մինչև ինֆլյացիայի հայտնագործումը։
Համաձայն Մեծ պայթյունի տեսության, Տիեզերքը սկսվել է իրադարձությունից, որը տեղի է ունեցել մոտ 14 մլրդ տարի առաջ։ Մեծ պայթյունը տեղի է ունեցել ոչ թե Տիեզերքի ինչ-որ հատվածում, այլ միանգամից ամենուր։ Այն ժամանակներում չկային գալակտիկաներ ու աստղեր, իսկ Տիեզերքը լցված էր նյութի ու ճառագայթման ծայրահեղ շիկացած, խիտ ու արագ ընդլայնվող միատարր «ապուրով»։ Մեծանալով` այն սառչում էր։ Մեծ պայթյունից մոտ երեք րոպե անց ջերմաստիճանը բավարար նվազեց ատոմական միջուկների ձևավորման համար, իսկ կես մլն տարի անց էլեկտրոններն ու միջուկները միավորվեցին` ձևավորելով էլեկտրական չեզոք ատոմներ, ինչի շնորհիվ Տիեզերքը թափանցիկ դարձավ լույսի համար։ Դա թույլ է տալիս այսօր գրանցել այն լույսը, որն արձակվել է առաջնային շիկացած նյութի կողմից։ Այն գալիս է երկնքի բոլոր ուղղություններից ու կոչվում է տիեզերական ֆոնային ճառագայթում։
Ի սկզբանե, շիկացած «ապուրը» գրեթե իդեալական միատարր էր։ Սակայն չնչին խոտաններ կային. ինչ-որ հատվածներում խտությունը մի փոքր ավելի մեծ էր, քան մյուսներում։ Այդ ոչ միատարր հատվածներն աճում էին` իրենց գրավիտացիայով ավելի ու ավելի շատ նյութ ձգելով շրջակա նյութից, ու միլիարդավոր տարիների ընթացքում վերածվում էին գալակտիկաների։ Տիեզերական չափանիշներով մենք` մարդիկ, հայտնվել ենք բոլորովին վերջերս։
Մեծ պայթյունի տեսության օգտին են խոսում դիտարկման բազմաթիվ տվյալներ, որոնք կասկածի տեղիք չեն թողնում այս սցենարի կոռեկտ լինելու հարցում։ Առաջին հերթին, մենք տեսնում ենք, թե ինչպես են հեռավոր գալակտիկաները մեզանից մեծ արագությամբ հեռանում, ինչը վկայում է Տիեզերքի ընդլայնման մասին։ Մեծ պայթյունի տեսությունը բացատրում է նաև Տիեզերքում թեթև էլեմենտների` հելիումի ու լիթիումի տարածվածությունը։ Սակայն գլխավոր ապացույցը, կարելի է ասել` Մեծ պայթյունի «ծխացող փողը», ֆոնային ճառագայթումն է` սկզբնական հրե գնդի ճառագայթման մնացորդները, որոնք թույլ են տալիս մինչև հիմա ուսումնասիրել ու դիտարկել այդ նախնական շիկացած վիճակը։ Դրա հայտնագործության համար երկու Նոբելյան մրցանակ է շնորհվել։
Այսպիսով, մենք, կարծես, ունենք բավականին հաջողված տեսություն։ Այդուհանդերձ, այն առանց պատասխան է թողնում որոշ կարևոր հարցեր` կապված Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո Տիեզերքի սկզբնական վիճակի հետ։ Ինչո՞ւ էր Տիեզերքն այդքան շիկացած։ Ինչո՞ւ այն սկսեց ընդլայնվել։ Ինչո՞ւ էր այն այդքան միատարր։ Ի վերջո, ի՞նչ էր տեղի ունենում Տիեզերքի հետ մինչև մեծ պայթյունը։
Բոլոր այս հարցերին պատասխանում է ինֆլյացիայի տեսությունը։
ՏԻԵԶԵՐԱԳԻՏԱԿԱՆ ԻՆՖԼՅԱՑԻԱ
Այս տեսության մեջ կենտրոնական դեր է խաղում նյութի հատուկ տեսակը, որը կոչվում է կեղծ վակուում։ Կենցաղային պատկերացման մեջ վակուումն ուղղակի լրիվ դատարկ տարածությունն է։ Սակայն տարրական մասնիկների ֆիզիկայով զբաղվող ֆիզիկոսների համար վակուումը բոլորովին էլ դատարկ տարածություն չէ, այն իրենից ներկայացնում է ֆիզիկական օբյեկտ, որն ունի էներգիա ու ճնշում, ու որը կարող է գտնվել տարբեր էներգետիկ վիճակներում։ Ֆիզիկոսներն այս վիճակներն անվանում են տարբեր վակուումներ, ու դրանց բնութագրերից են կախված այդ վակուումներում գոյություն ունեցող տարրական մասնիկների հատկությունները։ Մասնիկների ու վակուումի միջև կապը նման է նյութի ու ձայնային ալիքների միջև կապին, որոնք տարածվում են այդ նյութով. տարբեր նյութերում ձայնի արագությունը տարբեր է։ Մենք ապրում ենք շատ ցածր էներգետիկ վակուումում, ու երկար ժամանակ ֆիզիկոսները կարծում էին, որ մեր վակուումի էներգիան ճշգրիտ հավասար է զրոյի։ Սակայն 90-ականների վերջերի դիտարկումները ցույց տվեցին, որ մեր վակուումի էներգիան զրոյից բարձր է (այն ստացավ մութ էներգիա անվանումը)։
Տարրական մասնիկների ժամանակակից տեսությունները կանխատեսում են, որ բացի մեր վակուումից, կարող են գոյություն ունենալ մի շարք այլ բարձր էներգետիկ վակուումներ, որոնք կոչվում են կեղծ վակուումներ։ Շատ մեծ էներգիայի հետ միասին կեղծ վակուումը բնութագրվում է շատ բարձր բացասական ճնշմամբ։ Դա նույնն է, ինչ լայնացնեք ռետինի կտորը. կառաջանա ձգում` դեպի ներս ուղղված այն ուժը, որը ստիպում է ռետինին կրկին սեղմվել։
Սակայն կեղծ վակուումի ամենատարօրինակ հատկությունը նրա վանող գրավիտացիան է։ Համաձայն Էյնշթեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության, գրավիտացիոն ուժը պայմանավորված է ոչ միայն զանգվածով (այսինքն` էներգիայով), այլև ճնշմամբ։ Դրական ճնշումը առաջացնում է գրավիտացիոն ձգողականություն, իսկ բացասականը` գրավիտացիոն վանում։ Վակուումի դեպքում ճնշման վանող ազդեցությունը գերազանցում է էներգիայի հետ կապված ձգողական ուժը, արդյունքում ստացվում է վանում։ Որքան մեծ է վակուումի էներգիան, այնքան ուժեղ է վանումը։
Բացի այս ամենը, կեղծ վակուումն անկայուն է ու սովորաբար շատ արագ տրոհվում է` վերածվելով ավելի ցածր էներգետիկ վակուումի։ Էներգիայի մնացուկը ծախսվում է տարրական մասնիկների շիկացած «ապուրի» առաջացման վրա։
Անհրաժեշտ է նշել, որ ինֆլյացիայի հեղինակները չեն հորինել նման տարօրինակ հատկություններ ունեցող կեղծ վակուումը հատուկ իրենց տեսության համար։ Դրա գոյությունը բխում է տարրական մասնիկների ֆիզիկայից։ Տեսության հեղինակներն ուղղակի ենթադրել են, որ Տիեզերքի պատմության հենց սկզբում տարածությունը գտնվում էր կեղծ վակուումի վիճակում։ Ինչո՞ւ էր այդպես։ Լավ հարց է, սակայն դրան կվերադառնանք հոդվածի վերջում։ Իսկ առայժմ ենթադրենք, որ երիտասարդ Տիեզերքը լցված էր կեղծ վակուումով։ Այդ դեպքում վակուումի վանող գրավիտացիան կբերեր Տիեզերքի շատ արագ ընդլայնման։ Ընդլայնման այսպիսի տեսակի դեպքում, որը ստացել է ինֆլյացիա անվանումը, գոյություն ունի կրկնապատկման բնորոշ ժամանակ, որի ընթացքում Տիեզերքի չափերը մեծանում են երկու անգամ։ Դա նման է տնտեսական ինֆլյացիային. եթե դրա տեմպերը մշտական են, ապա գները կրկնապատկվում են, ասենք, յուրաքանչյուր տասը տարին մեկ։ Տիեզերագիտական ինֆլյացիան շատ ավելի արագ է, այնքան արագ, որ վարկյանի չնչին մասի ընթացքում ատոմի չափեր ունեցող տարածության հատվածը ընդլայնվում է այնքան, որ չափերով գերազանցում է դիտարկելի Տիեզերքը։
Քանի որ կեղծ վակուումը անկայուն է, այն ի վերջո տրոհվում է` առաջացնելով մասնիկների ու ճառագայթման շիկացած «ապուր», ու դրանով ինֆլյացիան ավարտվում է։ Այս տեսության մեջ կեղծ վակուումի տրոհումը խաղում է Մեծ պայթյունի դերը։ Այդ պահից սկսած Տիեզերքը զարգանում է` Մեծ պայթյունի տիեզերագիտության ստանդարտ պատկերացումների համաձայն։
ՍՊԵԿՈՒԼՅԱՑԻԱՅԻՑ ԴԵՊԻ ՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆ
Ինֆլյացիոն տեսությունը բնականորեն բացատրում են Տիեզերքի սկզբնական վիճակի այն առանձնահատկությունները, որոնք նախկինում այնքան խորհրդավոր էին թվում։ Բարձր ջերմաստիճանն առաջանում է կեղծ վակուումի բարձր էներգիայի պատճառով։ Ընդլայնումը կապված է վանող գրավիտացիայի հետ, որը ստիպում է կեղծ վակուումով լցված տարածությանն ընդլայնվել, իսկ շիկացած «ապուրը» շարունակում է ընդլայնվել իներցիայով։ Տիեզերքը միատարր է, որովհետև կեղծ վակուումն ամենուր ունի նույն էներգետիկ խտությունը (բացառությամբ չնչին ոչ միատարր հատվածների, որոնք կապված են կեղծ վակուումում քվանտային ֆլուկտուացիաների հետ)։
Երբ ինֆլյացիայի տեսությունն առաջին անգամ հրապարակվեց, այն ընկալվեց որպես ընդամենը սպեկուլյատիվ մոդել։ Սակայն այժմ, տասնամյակներ անց, այն ստացել է դիտարկումներով հաստատված տպավորիչ աջակցություն, ու այդ դիտարկումների մեծ մասը կապված է տիեզերական ֆոնային ճառագայթման հետ։
Ինֆլյացիան կանխատեսում է նաև, որ Տիեզերքը պիտի գրեթե հարթ լինի։ Համաձայն ՀԸՏ-ի, տարածությունը կարող է կորացած լինել, սակայն ինֆլյացիայի տեսությունը կանխատեսում է, որ հատվածը, որը մենք դիտարկում ենք, պետք է մեծ ճշգրտությամբ նկարագրվի հարթ, էվկլիդեսյան երկրաչափությամբ։ Պատկերացրեք գնդի կոր մակերևույթը, ապա մեծացրեք այդ մակերևույթը շատ-շատ անգամներ։ Լոկալ այն կթվա հարթ։ Դա այն է, ինչ տեղի է ունեցել Տիեզերքի հետ ինֆլյացիայի ընթացքում։ Մենք տեսնում ենք այդ ահռելի գնդի միայն չնչին մասը։ Ու այն մեզ թվում է հարթ նույն կերպ, ինչպես Երկիրը, եթե մենք նայում ենք մոլորակի մակերևույթի փոքր հատվածին։
Այժմ, երբ դիտարկելի Տիեզերքում ստացված տվյալները հաստատում են ինֆլյացիայի տեսությունը, կարելի է որոշ չափով վստահել նրան, թե ինչ է տեսությունը մեզ ասում դիտարկման համար անհասանելի հատվածների մասին։ Դա վերադարձնում է մեզ հարցին, որից սկսել ենք. ի՞նչ է տիեզերական հորիզոնից այն կողմ։
ԱՆՎԵՐՋ ՔԱՆԱԿԻ ԿՐԿՆՕՐԻՆԱԿՆԵՐՈՎ ԼԻ ԱՇԽԱՐՀ
Տեսության պատասխանը հարցին բավականին տարօրինակ է. չնայած մեր հատվածում ինֆլյացիան ավարտվել է, ամբողջ մեծ Տիեզերքում այն շարունակվում է։ Այստեղ ու այնտեղ տեղի են ունենում նոր մեծ պայթյուններ` կեղծ վակուումի տրոհման հետևանքով, առաջանում են հատվածներ, որոնք նման են Տիեզերքի մեր հատվածին։ Սակայն ինֆլյացիան ամբողջ Մեծ Տիեզերքում երբեք չի ավարտվի։ Բանը նրանում է, որ վակուումի տրոհումը հավանական պրոցես է, այն տարբեր հատվածներում տեղի է ունենում տարբեր հավանականությամբ։ Դուրս է գալիս, Մեծ պայթյունը ունիկալ իրադարձություն չէր մեր անցյալում։ Բազմաթիվ «մեծ պայթյուններ» տեղի են ունեցել նախկինում ու անվերջ քանակի տեղի կունենան ապագայում։ Այս երբեք չավարտվող պրոցեսը կոչվում է հավերժական ինֆլյացիա։
Կարելի է փորձել պատկերացնել, ինչ տեսք կունենար ինֆլյացիայի ենթարկվող Տիեզերքը, եթե նայեինք կողքից։ Տիեզերքը լցված կլիներ կեղծ վակուումով ու շատ արագ կընդլայնվեր բոլոր ուղղություններով։ Կեղծ վակուումի տրոհումը նման է ջրի եռալուն։ Այստեղ ու այնտեղ պատահականորեն առաջանում են ցածր էներգետիկ վակուումի պղպջակներ։ Ծնվելով` պղպջակները սկսում են ընդլայնվել լույսի արագությամբ։ Դրանք շատ հազվադեպ են բախվում, որովհետև դրանց միջև տարածությունն էլ ավելի արագ է ընդլայնվում` տեղ առաջացնելով նորանոր պղպջակների համար։ Մենք ապրում ենք նման պղպջակներից մեկում ու տեսնում ենք դրա չնչին մասը։
Ցավոք, ճամփորդությունն այլ պղպջակներ անհնար է։ Անգամ գրեթե լույսի արագությամբ շարժվող տիեզերանավով չի հաջողվի հասնել մեր պղպջակի ընդլայնվող սահմաններին։ Այնպես որ, մենք այդ պղպջակի գերիներն ենք։ Պրակտիկ տեսանկյունից, յուրաքանչյուր պղպջակ առանձին ինքնաբավ տիեզերք է, որը որևիցե կապ չունի մյուս պղպջակների հետ: Հավերժական ինֆլյացիայի ընթացքում առաջանում են անվերջ քանակի նման պղպջակներ։
Եթե հնարավոր չէ հասնել մյուս պղպջակ-տիեզերքներին, ինչպե՞ս համոզվենք, որ դրանք իրոք գոյություն ունեն։ Տպավորիչ հնարավորություններից մեկը պղպջակների բախումը դիտարկելն է։ Եթե մեկ այլ պղպջակ հարվածեր մեր պղպջակին, դա նկատելի հետքեր կթողներ տիեզերական ֆոնային ճառագայթման վրա։ Խնդիրը, սակայն, նրանում է, որ պղպջակների բախումն ինքնին չափազանց հազվագյուտ երևույթ է, ու փաստ չէ, որ նմանատիպ իրադարձություն տեղի է ունեցել մեր հորիզոնի սահմաններում։
Աշխարհի այս պատկերից ծնվում են զարմանալի եզրակացություններ. քանի որ պղպջակ-տիեզերքների թիվն անվերջ է ու դրանցից յուրաքանչյուրը անվերջ ընդլայնվում է, ապա յուրաքանչյուր պղպջակում կլինեն մեր հորիզոնի չափի անվերջ քանակի հատվածներ։ Յուրաքանչյուր նման հատված կունենա իր պատմությունը։ Պատմություն ասելով նկատի ունենք այն ամենն, ինչ տեղի է ունենում` ընդհուպ մինչև փոքրագույն իրադարձություններ, ինչպիսին է երկու ատոմների բախումը։ Առանցքայինն այստեղ այն է, որ բոլոր հնարավոր պատմությունների թիվը վերջավոր է։ Ինչպե՞ս է դա հնարավոր։ Օրինակ, ես կարող եմ իմ աթոռը շարժել մեկ սանտիմետր, կես սանտիմետր, մեկ քառորդ սանտիմետր և այլն. թվում է` անգամ աթոռի օրինակում կարող են լինել անվերջ քանակի պատմություններ, քանի որ ես կարող եմ շարժել աթոռը անվերջ քանակի ձևերով որքան ասես կարճ հեռավորության։ Սակայն քվանտային անորոշության պատճառով միմյանց շատ մոտ պատմությունները սկզբունքորեն անհնար է տարբերել։ Այսպիսով, քվանտային մեխանիկան մեզ ասում է, որ հնարավոր պատմությունների թիվը վերջավոր է։ Մեծ պայթյունի պահից սկսած մեր դիտարկելի հատվածի համար դրանց թիվը կազմում է մոտ 10^10^150: Դա աննկարագրելի մեծ թիվ է, սակայն կարևոր է շեշտել, որ այն անվերջ չէ։
Այսպիսով, վերջավոր թվով պատմությունները տեղի են ունենում անվերջ քանակի հատվածներում։ Անխուսափելիորեն գալիս ենք եզրակացության, որ յուրաքանչյուր պատմություն կրկնվում է անվերջ անգամներ։ Մասնավորապես, գոյություն ունեն անվերջ քանակի Երկիր մոլորակներ նույն պատմությամբ, ինչ մերը։ Դա նշանակում է, որ ձեր անվերջ քանակի կրկնօրինակները կարդում են այս տողերը։ Պետք է գոյություն ունենան նաև հատվածներ, որոնց պատմությունները ինչ-որ բանով տարբերվում են` իրացնելով բոլոր հնարավոր վարիացիաները։ Օրինակ, կան հատվածներ, որտեղ փոխված է միայն ձեր շան գույնը, իսկ կան ուրիշները, որտեղ Երկիր մոլորակով դեռ քայլում են դինոզավրերը։ Չնայած, իհարկե, հատվածների մեծ մասում Երկիր մոլորակի որևիցե տարբերակի փոխարեն այլ պատմություններ են. ի վերջո, ավելի շատ միջոցներ կան մեր դիտարկելի Տիեզերքից տարբերվելու, քան նման լինելու համար։
ՄՈՒԼՏԻՎԵՐՍԻ ՊՂՊՋԱԿՆԵՐԸ
Մինչ այժմ մենք ենթադրում էինք, որ տարբեր պղպջակ-տիեզերքները ֆիզիկական հատկություններով միմյանց նման են։ Սակայն պարտադիր չէ, որ դա հենց այդպես լինի։ Մեր աշխարհի հատկությունները սահմանվում են, այսպես կոչված, ֆունդամենտալ հաստատուններով։ Դրանց թվում են Նյուտոնի գրավիտացիոն հաստատունը, տարրական մասնիկների զանգվածները, էլեկտրական լիցքերը և այլն։ Ընդհանուր առմամբ, գոյություն ունի 30 նման հաստատուն, ու հարց է առաջանում. ինչո՞ւ այդ հաստատուններն ունեն հենց այդ արժեքները։ Երկար ժամանակ ֆիզիկոսները երազում էին, որ մի օր կկարողանան վեր հանել հաստատունների արժեքներն ինչ-որ ֆունդամենտալ տեսությունից։ Սակայն այս ճանապարհին զգալի առաջընթաց այսպես էլ չի գրանցվել։
Եթե թղթի վրա գրենք հայտնի ֆունդամենտալ հաստատունների արժեքները, դրանք լրիվ պատահական կթվան։ Որոշները շատ փոքր են, մյուսները` մեծ, ու թվերի այս խմբում ոչ մի կարգ ու կանոն չի նշմարվում։ Այդուհանդերձ, դրանցում ինչ-որ իմաստ նկատվում է, ճիշտ է, ոչ այն, ինչի հույս ունեին ֆիզիկոսները։ Տպավորություն է, որ հաստատունների արժեքները ճշգրիտ ընտրվել են մեր գոյությունն ապահովելու համար։ Այս մոտեցումը ստացել է անտրոպիկ սկզբունք անվանումը։ Կարծես հաստատունները հատուկ ճշգրիտ կարգավորված լինեն ինչ-որ բանական արարչի կողմից` ստեղծելու համար կյանքի համար հարմարավետ Տիեզերք. սա հենց այն է, ինչ պնդում են կրեացիոնիստները։
Սակայն գոյություն ունի այլ հնարավորություն, որն առաջարկում է արարչի բոլորովին այլ պատկեր. այն կամայական ձևով առաջացնում է բազմաթիվ տիեզերքներ, ու, լրիվ պատահաբար, դրանցից որոշները պիտանի են լինում կյանքի համար։ Այդ հազվագյուտ տիեզերքներում առաջացած բանական դիտորդները հայտնաբերում են հրաշալիորեն ճշգրիտ կարգավորված հաստատուններ։ Աշխարհի այս պատկերում, որը ստացել է Մուլտիվերս անվանումը, պղպջակների մեծ մասում կյանք չկա, հետևաբար` այդ պղպջակներում չկա ոչ ոք, ով կկարողանար հայտնաբերել այդ հանգամանքը։
Բայց ինչպե՞ս ստուգել Մուլտիվերսի կոնցեպտը։ Ուղիղ դիտարկումները ոչինչ չեն տա, քանի որ մենք չենք կարող ճամփորդել այլ պղպջակներ։ Սակայն կարելի է, ինչպես քրեական հետաքննության դեպքում, գտնել ոչ ուղղակի հանցանշաններ։ Եթե հաստատունները փոփոխվում են մի պղպջակից մյուսը, դրանց արժեքները մեզ մոտ հնարավոր չէ կանխատեսել, սակայն կարելի է անել հավանականության վրա հիմնված կանխատեսումներ։ Կարելի է հարցնել` ի՞նչ արժեքներ կհայտնաբերի միջին վիճակագրական դիտորդը։ Դա նման է փողոցում առաջին հանդիպած մարդու հասակը կանխատեսելու փորձին։ Դժվար թե նա հսկա կամ շատ ցածրահասակ լինի, այնպես որ, եթե կանխատեսենք, որ նրա հասակը մոտ կլինի միջինին, մենք, որպես կանոն, չենք սխալվի։ Նույնը ֆունդամենտալ հաստատունների դեպքում. որևիցե հիմք չկա կարծելու, որ դրանց արժեքները Տիեզերքի մեր հատվածում շատ մեծ են, կամ շատ փոքր, այլ կերպ ասած` դժվար թե դրանք զգալիորեն տարբերվեն այն արժեքներից, որոնք չափում են Մուլտիվերսի դիտորդների ճնշող մեծամասնությունը։ Մեր ոչ բացառիկության մասին ենթադրությունը կարևոր է, այն ստացել է սովորականության սկզբունք անվանումը։
Այս մոտեցումը կիրառվել է այսպես կոչված տիեզերագիտական հաստատունի դեպքում, որը բնութագրում է մեր վակուումի էներգիայի խտությունը։ Հաստատունի արժեքը, ստացված աստղագիտական դիտարկումների ընթացքում, լավ համապատասխանում է Մուլտիվերսի կոնցեպտի վրա հիմնված կանխատեսումներին։ Դա առաջին վկայությունն էր այն բանի, որ հորիզոնից այն կողմ կարող է գոյություն ունենալ հսկայական, հավերժ ինֆլյացիայի ենթարկվող Մուլտիվերս։ Այդ վկայությունն, իհարկե, անուղղակի է, ինչպիսին այն կարող էր միայն լինել։ Սակայն եթե հնարավոր լինի ևս մի քանի հաջող կանխատեսում անել, ապա աշխարհի այս պատկերը հնարավոր կլինի ընդունել։
Ի՞ՆՉ ԷՐ ՄԵԾ ՊԱՅԹՅՈՒՆԻՑ ԱՌԱՋ
Ունեցել է արդյոք Տիեզերքը սկիզբ։ Նույն այս հարցը կարելի է հնչեցնել հավերժական ինֆլյացիայի ենթարկվող Մուլտիվերսի վերաբերյալ։ Մենք նկարագրեցինք անվերջ ընդլայնվող Մուլտիվերս, որը առաջացնում է նորանոր «մեծ պայթյուններ», սակայն պետք է իմանալ` արդյոք Մուլտիվերսը միշտ այդպիսին է եղել։ Շատերը կարծում են, որ այդ հնարավորությունը շատ գրավիչ է, քանի որ այն ազատում է Մուլտիվերսի սկզբի հետ կապված մի շարք բարդ հարցերից։ Երբ Մուլտիվերսն արդեն գոյություն ունի, նրա էվոլյուցիան նկարագրվում է ֆիզիկայի օրենքներով։ Սակայն ինչպե՞ս նկարագրել սկիզբը։ Ի՞նչն է ստիպել ամբողջ Մուլտիվերսին առաջանալ։ Ո՞վ է սահմանել սկզբնական պայմանները։ Հարմար կլիներ ասել, որ Մուլտիվերսը միշտ գտնվել է հավերժական ինֆլյացիայի վիճակում` առանց վերջ ու առանց սկիզբ։
Այս գաղափարը, սակայն, բախվում է անսպասելի խոչընդոտի։ Արվին Բորդն ու Ալան Գուտը ապացուցել են թեորեմ, որը պնդում է, որ չնայած ինֆլյացիան հավերժական է ապագայում, այն չի կարող հավերժական լինել անցյալում, ինչը նշանակում է, որ Մուլտիվերսը պետք է սկիզբ ունենար։ Ու ինչպիսին էլ լիներ այդ սկիզբը, մենք կարող ենք շարունակել հարցնել. իսկ ի՞նչ էր այդ սկզբից առաջ։ Ստացվում է, որ տիեզերագիտության գլխավոր հարցերից մեկը` ինչից է սկսվել Տիեզերքը, այդպես էլ չի ստանում բավարար պատասխան։
Անվերջ ռեգրեսիայի այս խնդիրը հաղթահարելու` մինչև հիմա առաջարկված միակ եղանակը կայանում է նրանում, որ Տիեզերքը կարող էր սպոնտան առաջանալ ոչնչից։ Հաճախ են ասում` ոչինչ չի կարող ոչնչից առաջանալ։ Իրոք, նյութն ունի դրական էներգիա, ու էներգիայի պահպանման օրենքը պահանջում է, որպեսզի ցանկացած սկզբնական վիճակում էներգիան լինի նույնը։ Սակայն մաթեմատիկական փաստը կայանում է նրանում, որ փակ տիեզերքն ունի զրոյական էներգիա։ ՀԸՏ-ում տարածությունը կարող է փակ լինել` գնդի մակերևույթի նման։ Այդպիսի փակ տիեզերքում անընդհատ նույն ուղղությամբ շարժվելու դեպքում ի վերջո կհասնեք կետին, որից սկսել եք շարժումը ճիշտ նույն կերպ, ինչպես կհայտնվեք մեկնարկի կետում` Երկրի շուրջ պտտվելու դեպքում։ Նյութի էներգիան դրական է, սակայն գրավիտացիայի էներգիան` բացասական, ու կարելի է ապացուցել, որ դրանք փոխադարձաբար կոմպենսացնում են միմյանց այնպես, որ արդյունքում փակ տիեզերքի էներգիան հավասար է լինում զրոյի։ Մյուս պահպանվող մեծությունն էլեկտրական լիցքն է։ Այստեղ նույնպես պարզվում է, որ փակ տիեզերքի լրիվ էլեկտրական լիցքը զրոյական է։
Եթե փակ տիեզերքում բոլոր պահպանվող մեծությունները հավասար են զրոյի, ապա ոչինչ չի խոչընդոտում նրա սպոնտան առաջացմանը ոչնչից։ Քվանտային մեխանիկայում ցանկացած պրոցես, որն արգելված չէ պահպանման խիստ օրենքներով, ինչ-որ հավանականությամբ տեղի կունենա։ Դա նշանակում է, որ փակ տիեզերքները (Մուլտիվերսի սաղմերը) պետք է պատահաբար առաջանան ոչնչից, ինչպես պղպջակները շամպայնի բաժակում։ Այս նորածին մուլտիվերսները կարող են լինել տարբեր չափերի ու լցված լինել վակուումի տարբեր տիպերով։ Վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ առավել հավանական մուլտիվերսներն ունեն նվազագույն նախնական չափեր ու վակուումի առավելագույն էներգիա։ Բավական է նման մուլտիվերսն առաջանա, այն վակուումի ազդեցության տակ սկսում է անմիջապես ընդլայնվել։ Այսպես էլ սկսվում է հավերժական ինֆլյացիայի պատմությունը։
ՕԳՈՍՏԻՆՈՍ ԵՐԱՆԵԼՈՒ ՏԻԵԶԵՐԱԳԻՏՈՒԹՅՈՒՆԸ
Անհրաժեշտ է շեշտել, որ ոչնչից առաջացող Մուլտիվերսի ու շամպայնի մեջի պղպջակների համեմատությունը այնքան էլ ճշգրիտ չէ։ Պղպջակներն առաջանում են հեղուկի մեջ, իսկ Մուլտիվերսի դեպքում չկա ոչ մի շրջապատող տարածություն։ Առաջացած փակ Մուլտիվերսը հենց եղած ամբողջ տարածությունն է։ Մինչև դրա առաջանալը ոչ մի տարածություն գոյություն չի ունեցել, ինչպես գոյություն չի ունեցել ոչ մի ժամանակ։ ՀԸՏ-ում տարածությունն ու ժամանակը կապված են միասնական էության` տարածություն-ժամանակի տեսքով, ու ժամանակը սկսվում է միայն Տիեզերքի առաջացումից հետո։
Նման մի բան մի քանի հարյուրամյակ առաջ նկարագրել է Օգոստինոս Երանելին։ Նա փորձում էր հասկանալ, ի՞նչ էր անում Աստված երկինքն ու երկիրը ստեղծելուց առաջ։ Իր մտորումները Օգոստինոսը շարադրել է «Խոստովանություններ» գրքում։ Եզրակացությունը, որին նա եկել է, կայանում է նրանում, որ Աստված պետք է ժամանակը ստեղծեր Տիեզերքի ստեղծման հետ միասին։ Մինչ այդ չի եղել ժամանակ, նշանակում է` անիմաստ է հարցնել` ինչ է եղել դրանից առաջ։ Դա շատ նման է պատասխանին, որը տալիս է ժամանակակից տիեզերագիտությունը։
Դուք կարող եք հարցնել. ի՞նչն է ստիպել Տիեզերքին առաջանալ ոչնչից։ Որքան էլ զարմանալի հնչի, դրա համար ոչ մի պատճառ էլ պետք չի։ Եթե վերցնենք ռադիոակտիվ ատոմը, այն տրոհվելու է, ու քվանտային մեխանիկան կհաշվարկի այդ տրոհման հավանականությունը որոշակի ժամանակահատվածի համար։ Սակայն եթե հարցնեք, թե ինչո՞ւ է ատոմը տրոհվել հենց այս պահին, այլ ոչ թե մեկ այլ, ապա պատասխանը կլինի այն, որ ոչ մի պատճառ էլ չի եղել, այդ պրոցեսը բացարձակ պատահական է։ Նույն կերպ, պատճառի կարիք չկա նաև Մուլտիվերսի քվանտային առաջացման համար։
Մուլտիվերսի քվանտային առաջացումը նկարագրող ֆիզիկայի օրենքները նույնն են, ինչ նրանք, որոնք նկարագրում են դրա հետագա էվոլյուցիան։ Դրանից, հավանաբար, բխում է, որ որոշ իմաստով օրենքները գոյություն են ունեցել մինչև Մուլտիվերսի առաջացումը։ Այլ կերպ ասած, օրենքները, հավանաբար, ոչ թե ուղղակի աշխարհի նկարագրությունն են, այլ ունեն ինչ-որ պլատոնական գոյություն։ Առայժմ պարզ չէ, ինչպես դա հասկանալ։