Текст книги "Параллельные миры: Об устройстве мироздания, высших измерениях и будущем космоса"

Процесс, когда одна сила отделяется от остальных, можно сравнить с прорывом плотины. Реки текут по склонам, потому что вода течет в направлении уменьшения энергии, то есть в сторону уровня моря. Наименьшим энергетическим состоянием является вакуум. Однако существует и необычный, ложный вакуум. Например, если мы соорудим плотину на реке, то будет казаться, что она находится в стабильном состоянии, в то время как в действительности она находится под огромным давлением. Если в плотине появится малейшая трещина, давление может разнести плотину, освободить поток энергии из ложного вакуума (перегороженная плотиной река) и вызвать катастрофический разлив ее в направлении истинного вакуума (уровень моря). Могут быть затоплены целые населенные пункты, если вдруг произойдет спонтанное разрушение плотины и внезапный переход от ложного вакуума к истинному.

Подобным образом, по теории великого объединения, Вселенная изначально возникла в состоянии ложного вакуума, где три силы были объединены в единое целое. Однако целостность эта была нестабильной, она спонтанно разрушилась, и произошел переход из ложного вакуума, где были объединены три силы, к истинному вакууму, где эти силы распались.

Все это было известно еще до того, как Гут начал анализировать теорию великого объединения. Но Гут заметил еще кое-что, что просмотрели другие: в состоянии ложного вакуума Вселенная расширяется экспоненциально, в точности так, как предсказывал де Ситтер в 1917 году. Энергия ложного вакуума является космологической константой, которая заставляет Вселенную расширяться с невероятной скоростью. Гут задался судьбоносным вопросом: может ли это экспоненциальное расширение де Ситтера разрешить некоторые космологические проблемы?

Одним из прогнозов теорий великого объединения было образование в начале времен множества монополей. Монополь – единичный магнитный полюс, северный или южный. В природе монополей не бывает: полюса встречаются только в паре. Если взять молоток и разбить им магнит пополам, то не получится двух монополей; вместо этого у вас окажется два меньших магнита с парой полюсов – северным и южным соответственно.

Проблемой, однако, стало то, что ученые, веками экспериментируя, не обнаружили убедительных доказательств существования монополя. Алан Гут был озадачен тем фактом, что теории великого объединения предсказывали существование большого количества монополей, хотя никто никогда их не видел. «Подобно единорогу, монополь и до сих пор продолжает пленять человеческий разум, несмотря на отсутствие убедительных доказательств его существования»{52}52
  Guth, p. 30.


[Закрыть], – заметил Гут.

И тут внезапно ему в голову пришла идея. В мгновение ока все кусочки головоломного пазла встали на свои места. Он понял, что если Вселенная зародилась в состоянии ложного вакуума, то она могла расширяться экспоненциально, как и предполагал де Ситтер несколько десятков лет тому назад. В этом состоянии ложного вакуума Вселенная могла внезапно инфляционно расшириться до невероятной степени. Если ученые до сих пор и не встречали монополя, то дело обстоит так лишь потому, что монополи были разбросаны по всей Вселенной, которая имела гораздо большие размеры, чем можно было предположить.

Для Гута это осознание стало источником радости и удивления. Такое простое решение могло бы в момент объяснить проблему монополя. Но Гут понимал, что последствия этого решения для космологии будут гораздо более существенными, чем он сам усматривал в своей идее.

Алан Гут увидел, что его теория разрешает еще одну проблему – проблему плоскостности Вселенной, которую мы упоминали ранее. Стандартная картина Большого взрыва не могла объяснить, почему Вселенная такая плоская. В 1970-е годы считалось, что плотность вещества во Вселенной, называемая Ω, равнялась приблизительно 0,1. Тот факт, что значение было относительно близко к критической плотности 1,0 через столько миллиардов лет после Большого взрыва, очень беспокоил ученых. По мере того как Вселенная расширялась, Ω должна была бы измениться. Ее же значение было неуютно близко к значению 1,0, которое описывает полностью плоский космос.

Уравнения Эйнштейна для любого разумного значения Ω в начале времен показывают, что в наши дни Ω должна равняться почти нулю. Потребовалось бы чудо, чтобы Ω находилась так близко к значению 1 через столько миллиардов лет, прошедших после Большого взрыва. Это то, что в космологии называют проблемой точной настройки. Бог, или Творец, должен был «выбрать» значение Ω с фантастической точностью, чтобы в наши дни она равнялась 0,1. Если в наши дни значение Ω находится в диапазоне от 0,1 до 10, то это подразумевает, что через секунду после Большого взрыва ее значение равнялось 1,00000000000000. Иными словами, в начале времен значение Ω должно было быть «выбрано» равным единице с точностью до одной стотриллионной, что с трудом укладывается в голове.

Представьте, что вы стараетесь поставить карандаш на острие. Сколько бы вы ни искали баланс, карандаш все равно падает. По сути, необходима потрясающая точность настройки – сбалансировать карандаш таким образом, чтобы он не упал. А теперь попробуйте сбалансировать карандаш так, чтобы он простоял на острие грифеля не несколько секунд, а несколько лет! Вот также невероятна и точная настройка, необходимая для того, чтобы сегодня Ω равнялась 0,1. Малейшая ошибка в настройке стала бы причиной нынешнего значения Ω, намного отличного от единицы. Так почему же плотность столь близка к первому дню творения, если, по справедливости, ее значение должно бы уйти астрономически далеко?

Для Гута ответ был очевиден. Вселенная просто-напросто расширилась до такой степени, что стала казаться плоской. Подобно человеку, считающему, что Земля плоская, потому что он не видит горизонта, астрономы заключили, что значение Ω находится в области 1, потому что инфляция сделала Вселенную плоской.

Инфляция не только объясняла факты, свидетельствующие о том, что Вселенная плоская, – она также решила проблему горизонта. Эта проблема основана на простом понимании того, что ночное небо кажется относительно однородным, в какую бы точку вы ни смотрели. Если вы повернете голову на 180°, то увидите, что Вселенная однородна, хотя только что видели сегменты Вселенной, разделенные десятками миллиардов световых лет. Мощнейшие телескопы не могут обнаружить каких-либо заметных отклонений в этой однородности. Наши космические спутники показали, что космическое фоновое микроволновое излучение также распределено чрезвычайно однородно. В какую бы точку космоса мы ни проникли, температура фонового излучения меняется не более чем на одну тысячную градуса.

Но в этом-то и проблема, поскольку скорость света является конечным скоростным пределом во Вселенной. За время жизни Вселенной свет или информация никоим образом не могли пройти расстояние от одной части ночного неба к другой. Если взять, скажем, микроволновое излучение, видимое в одном направлении, то оно путешествовало более 13 млрд лет с момента Большого взрыва. Но если мы повернем голову на 180°, то увидим такое же микроволновое излучение, которое тоже пропутешествовало более 13 млрд лет. Поскольку эти излучения имеют одну и ту же температуру, это означает, что они находились в термальном контакте еще в начале времен. Но различные точки в ночном небе, разделенные расстоянием в 26 млрд световых лет, с момента Большого взрыва никоим образом не могли обменяться информацией.

Ситуация выглядит еще хуже, если взглянуть на небо через 380 000 лет после Большого взрыва, когда впервые образовалось микроволновое фоновое излучение. Если мы взглянем на противоположные точки небесной сферы (не простым глазом, естественно), то увидим, что излучение почти однородно. Но, согласно расчетам в рамках теории Большого взрыва, между этими противоположными точками лежит расстояние в 90 млн световых лет (из-за космического расширения после взрыва). Но свет никак не мог пройти 90 млн световых лет за 380 000 лет. Информация должна была бы двигаться со скоростью, намного превышающей скорость света, а это невозможно.

По справедливости, Вселенная должна казаться довольно комковатой, при этом одна ее часть находилась бы слишком далеко от другой, чтобы они могли контактировать между собой. Как может Вселенная казаться настолько однородной, когда у света просто-напросто не было достаточно времени, чтобы перенести и распространить информацию из одной части Вселенной в другую? (Принстонский физик Роберт Дикке назвал это проблемой горизонта, поскольку горизонт – самая отдаленная точка, которую мы можем видеть, то есть самая отдаленная точка, до которой может распространяться свет.)

Однако Гут понял, что инфляция дает ключ к разрешению и этой проблемы. Он сделал следующий вывод: наша Вселенная, видимо, была крошечным язычком изначального огненного облака. Температура и плотность этого язычка были однородны. Но инфляция внезапно увеличила этот язычок однородного вещества в 1050 раз со скоростью, намного превышающей скорость света, а потому видимая сегодня Вселенная кажется столь однородной. Так что ночное небо и микроволновое излучение кажутся столь однородными из-за того, что видимая Вселенная была когда-то крошечным, но однородным язычком изначального облака пламени, который внезапно расширился, образовав Вселенную.

Хотя Гут был уверен в том, что теория инфляционного расширения верна, он несколько нервничал, когда начал читать первые публичные лекции. Когда в 1980 году он представил свою теорию, то признался: «Я все еще беспокоился о том, что некоторые заключения в теории могли быть неверны. И побаивался, что покажусь незрелым космологом»{53}53
  Guth, pp. 186–67.


[Закрыть]. Но его теория была столь изящна и мощна, что физики всего мира незамедлительно уяснили всю ее важность. Нобелевский лауреат Марри Гелл-Ман воскликнул: «Вы решили важнейшую проблему космологии!» Другой нобелевский лауреат Шелдон Глэшоу по секрету сообщил Гуту, что Стивен Вайнберг был «взбешен», когда услышал об инфляции. Гут взволнованно спросил: «У Стива были какие-то возражения по поводу теории?»{54}54
  Guth, p. 191.


[Закрыть] Глэшоу ответил: «Нет, просто он жалел, что сам до нее не додумался». Ученые задавались вопросом, как они могли упустить такое простое решение. Теорию Гута восторженно приняли физики-теоретики, пораженные ее размахом.

Новая теория расширила и перспективы Гута на получение работы. Когда-то из-за большой конкуренции на рынке труда он лицом к лицу столкнулся с безработицей. «Я находился в критической ситуации в смысле трудоустройства»{55}55
  Guth, p. 18.


[Закрыть], – признавался он. Внезапно на него посыпались предложения из лучших университетов, но Массачусетский технологический институт, который он выбрал с самого начала, не прислал ему приглашения. Тогда же Гут прочитал записочку-предсказание, запеченную в печенье[15]15
  Имеется в виду «китайское печенье с предсказанием» – маленькие рулетики, в которые вкладывают записки с пророчествами или строкой чисел для лотереи и которые подаются на десерт во многих ресторанах США. – Прим. ред.


[Закрыть], которая гласила: «Если вы не слишком застенчивы, то прямо перед вами находится волнующая возможность». Это предсказание придало ему мужества позвонить в Массачусетский технологический институт и осведомиться о возможности получения работы. Он был ошеломлен, когда через несколько дней ему перезвонили из института и предложили должность профессора. В следующем печенье он обнаружил вот такое предсказание: «Не нужно действовать под влиянием момента». Не обратив внимания на совет, он решил принять предложение МТИ. «В конце концов, что может знать китайское печенье?» – спросил он себя.

Однако возникли серьезные проблемы. Астрономы были не слишком очарованы теорией Гута, поскольку в ней зияла пробоина; она давала неверный прогноз Ω. Тот факт, что Ω довольно близка к 1, мог объясняться теорией инфляции. Однако инфляционная теория шла намного дальше и предсказывала, что Ω (или Ω + Λ) должна в точности равняться 1, что соответствовало плоской Вселенной. В следующие годы по мере того, как накапливалось все больше экспериментальных данных о расположении темной материи во Вселенной, значение Ω несколько сдвинулось, поднявшись с 0,1 до 0,3. Но это значение все еще было потенциально опасным для теории инфляционного расширения. Хотя в течение следующего десятилетия физики посвятили теории инфляционного расширения более трех тысяч работ, астрономы ее считали странной. Им казалось, что имеющиеся у них данные исключают возможность инфляционного расширения Вселенной.

Некоторые астрономы жаловались, что физики, занимающиеся теорией частиц, настолько захвачены красотой этой теории, что готовы пренебречь экспериментальными фактами. (Астроном Роберт Киршнер из Гарварда писал: «Эта "инфляционная" теория звучит безумно. Тот факт, что ее серьезно воспринимают люди, которые пользуются заслуженным авторитетом, не превращает ее автоматически в правильную»{56}56
  Kirschner, p. 188.


[Закрыть]. Роджер Пенроуз из Оксфорда назвал теорию инфляционного расширения «модой, которую специалисты, занимающиеся физикой высоких энергий, навязали космологам. Даже муравьеды думают, что их детеныши прекрасны»{57}57
  Rees1, p. 171.


[Закрыть].)

Сам же Гут верил: рано или поздно подтвердится, что Вселенная плоская. Но его и вправду беспокоил тот факт, что в изначальной картине наблюдался маленький, но очень серьезный недостаток, который до сих пор не до конца объяснен. Теория инфляционного расширения идеально подходила для решения глубоких космологических проблем. Проблема заключалась в том, что Гут не знал, как «выключить» инфляцию.

Представьте, что вы поставили на огонь чайник и температура воды в нем подходит к точке кипения. Как раз перед тем, как закипеть, она мгновенно переходит в состояние высокой энергии. Она стремится закипеть, но не может, потому что для образования пузырьков ей требуется какая-то неоднородность. Но, когда пузырек образуется, он быстро переходит в состояние низкой энергии истинного вакуума, и чайник наполняется пузырьками. В конце концов пузырьки становятся такими большими, что сливаются, пока чайник не наполняется однородным паром. Когда все пузырьки сливаются, фаза перехода воды в пар завершена.

В изначальной картине Гута каждый пузырек представлял собой частичку нашей Вселенной, расширяющейся из вакуума. Но, когда Гут провел расчеты, он обнаружил, что пузырьки не сливаются должным образом, тем самым оставляя Вселенную невероятно комковатой. Иными словами, по его теории оставался полный чайник пузырьков пара, которые никогда не сольются вместе, чтобы образовать полный чайник однородного пара. Чайник кипящей воды Гута, казалось, никогда не превратится во Вселенную сегодняшнего дня.

В 1981 году Андрей Линде из Института им. П. Н. Лебедева в России, а также Пол Дж. Стейнхардт и Андреас Альбрехт из Пенсильванского университета нашли способ разрешить эту загадку, поняв, что если одиночный пузырек ложного вакуума будет расширяться достаточно долго, то в конце концов он заполнит весь «чайник» и создаст однородную Вселенную. Иными словами, наш мир может быть побочным продуктом одиночного пузырька, который расширился и заполнил Вселенную. Тогда не понадобилось бы большое количество пузырьков, которые должны слиться и заполнить чайник однородным паром. Достаточно было бы одиночного пузырька, при условии что он расширялся бы достаточно долго.

Вернемся к аналогии с плотиной и ложным вакуумом. Чем шире плотина, тем больше времени понадобится воде, чтобы ее прорвать. Если стена плотины достаточно толстая, то время, нужное воде, чтобы пройти сквозь плотину, может быть произвольно долгим. Если Вселенная может расшириться в 1050 раз, то у одиночного пузырька достаточно времени решить проблемы горизонта, плоскостности Вселенной и монополя. Иными словами, если процесс туннелирования достаточно замедлен, то Вселенная расширяется достаточно долго, чтобы стать плоской и чтобы по ней распространились монополи. Но это все же не решает вопрос: какой механизм может продлить инфляцию такого большого масштаба?

В конце концов эта трудная проблема стала известна как проблема изящного выхода, то есть как расширять Вселенную достаточно долго, чтобы один-единственный пузырек смог образовать целиком всю Вселенную. За несколько лет было предложено по крайней мере 50 различных способов решения проблемы изящного выхода. (Это обманчиво простая задача. Я сам пытался найти несколько решений. Было относительно легко создать расширение умеренных масштабов в ранней Вселенной. Но чрезвычайно трудно заставить Вселенную расшириться в 1050 раз. Конечно, можно просто вписать цифру 1050, но это будет искусственно и натянуто.) Иными словами, общепринятым было мнение, что процесс инфляции решает проблему монополя, горизонта и плоскостности Вселенной, но никто точно не знал, что вызвало инфляцию и что ее остановило.

Физика Андрея Линде нисколько не беспокоил тот факт, что никто не торопился с решением проблемы изящного выхода. Линде признавался: «У меня было такое чувство, что Бог просто не мог не воспользоваться такой возможностью упростить свою работу»{58}58
  Croswell, p. 124.


[Закрыть].

В конце концов Линде предложил новый вариант теории инфляции, который, казалось, не содержал некоторых недостатков предыдущих версий. Он представлял Вселенную, в которой в различных временных и пространственных отрезках происходят спонтанные нарушения. В каждой точке, где происходит нарушение, возникает Вселенная, которая расширяется. Большую часть времени расширение незначительно. Но, поскольку процесс беспорядочен, в конце концов возникает пузырек, расширение которого длится достаточно долго для того, чтобы создать нашу Вселенную. Из этого логически вытекает, что расширение является длительным и вечным, большие взрывы случаются постоянно, одни вселенные отпочковываются от других вселенных. Следуя этому сценарию, вселенные могут «распускаться бутонами» других вселенных, создавая тем самым Мультивселенную.

Согласно этой теории, спонтанное нарушение может произойти где угодно в нашей Вселенной, став причиной того, что от нашей Вселенной отпочкуется еще одна. Это также означает, что и наша Вселенная могла отпочковаться от другой вселенной. Согласно хаотической инфляционной модели, Мультивселенная вечна, даже если не вечны отдельные вселенные. В некоторых вселенных значение Ω может быть очень большим, и тогда они немедленно прекратят свое существование в результате Большого сжатия после Большого взрыва. В других вселенных это значение может быть совсем близким к нулю, в результате чего они будут расширяться вечно. В конце концов в Мультивселенной начинают доминировать те вселенные, которые чудовищно раздуваются.

Оглядываясь назад, можно сказать, что сама идея существования параллельных вселенных буквально навязана нам. Теория инфляции представляет собой синтез традиционной космологии с достижениями в области физики элементарных частиц. Будучи квантовой теорией, физика частиц утверждает, что существует ограниченная вероятность происхождения маловероятных событий, таких как создание параллельных вселенных. Таким образом, как только мы признаем возможность создания одной вселенной, мы тем самым откроем двери возможности создания бесконечного множества параллельных вселенных. К примеру, вспомните о том, как квантовая теория описывает электрон. Вследствие принципа квантовой неопределенности электрон существует не в одной отдельно взятой точке, а во всех возможных точках вокруг ядра. Электронное «облако», окружающее ядро, представляет электрон, находящийся во многих положениях одновременно. Это основа всей химии, позволяющая электронам связывать молекулы между собой. Наши молекулы не растворяются, потому что вокруг них танцуют электроны, удерживая их в целостности. Подобным образом и наша Вселенная была когда-то меньше электрона. Применяя квантовую теорию к Вселенной, мы вынуждены признать, что Вселенная существует одновременно во многих состояниях. Иными словами, допустив применение квантовых флуктуаций к Вселенной, мы почти вынуждены признать возможность существования параллельных вселенных. Похоже, выбор у нас невелик.

Можно, конечно, возражать против понятия Мультивселенной, потому что кажется, что ее существование нарушает известные нам законы, такие как законы сохранения вещества и энергии. Однако все энергетическое/материальное содержимое Вселенной может в действительности оказаться очень малым. Материальное содержимое Вселенной, включая звезды, планеты и галактики, огромно и имеет величину положительную. Однако энергия, скрытая в гравитации, может быть отрицательной. Если добавить положительную энергию вещества к отрицательной энергии гравитации, то сумма может оказаться близкой к нулю! В каком-то смысле такие вселенные свободны. Они могут выпрыгнуть из вакуума практически без всяких усилий. (Если Вселенная является вселенной закрытого типа, то все ее энергетическое содержимое должно быть в точности равно нулю.)

(Чтобы ухватить суть, представьте осла, падающего в глубокую яму, выкопанную в земле. Чтобы вытащить его оттуда, мы должны добавить ему энергии. Когда его вытащат и он снова будет стоять на земле, его энергия будет считаться нулевой. Таким образом, нам необходимо добавить энергии ослу, чтобы привести его в состояние нулевой энергии. Получается, что, пока он был в яме, у него была отрицательная энергия. Подобным образом, для того чтобы вытащить планету из Солнечной системы, необходимо приложить энергию. Как только планета окажется в открытом космосе, она будет обладать нулевой энергией. Поскольку нам необходимо добавить энергии для того, чтобы извлечь планету из Солнечной системы и достичь состояния нулевой энергии, то, находясь внутри Солнечной системы, планета обладает отрицательной гравитационной энергией.)[16]16
  Во всех рассмотренных процессах важна не величина энергии в начале или конце процесса, а величина ее изменения. Отсчет энергии можно вести от любого значения, физический смысл имеет только ее изменение. Единственное известное исключение – плотность энергии в космологии, ассоциированная с космологической постоянной, введенной Эйнштейном. Она оказывает влияние на расширение Вселенной, но не на локальные процессы, такие, например, как движение искусственных спутников вокруг Земли. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]

По сути, для того чтобы создать Вселенную, похожую на нашу, может потребоваться до смешного малое количество вещества – возможно, всего лишь 1 унция (28,3495 г). Как любит повторять Гут, «Вселенная может быть бесплатным завтраком». Эта идея была впервые предложена физиком Эдвардом Трайоном из Хантер-колледжа Нью-Йоркского университета в работе, опубликованной журналом Nature в 1973 году. Он предположил, что создание Вселенной – это нечто, «что происходит время от времени» вследствие квантовых флуктуаций в вакууме. (Хотя общее количество вещества, необходимого для создания Вселенной, может быть близким к нулю, вещество может быть сжато до невероятной плотности, как мы увидим в главе 12.)

Подобно мифу о Пань-гу, это является примером космологии creatio ex nihilo. Хотя теория о Вселенной-из-ничего не может быть доказана традиционными методами, она все же помогает ответить на практические вопросы о существовании Вселенной. К примеру, вращается ли Вселенная вокруг своей оси? Все, что мы видим вокруг, вращается – от волчков, ураганов, планет и галактик до квазаров. Кажется, это универсальная характеристика вещества во Вселенной. Но сама Вселенная не вращается. Когда мы смотрим на галактики в небесах, их общее вращение сводится к нулю. (Это довольно удачно, потому что, как мы увидим в главе 5, если бы Вселенная действительно вращалась, то путешествие во времени стало бы делом обычным и запись истории была бы невозможной.) Причиной, по которой наша Вселенная не вращается, может быть то, что она возникла из ничего. Поскольку вакуум не вращается, мы не ждем, что в нашей Вселенной возникнет какое-нибудь суммарное вращение. По сути, все вселенные-пузырьки в Мультивселенной могут иметь нулевое вращение.

Почему положительный и отрицательный электрические заряды сбалансированы? Обычно, рассуждая о космических силах, управляющих Вселенной, мы больше думаем о гравитации, хотя ее сила бесконечно меньше силы электромагнитного взаимодействия. Причиной является совершенный баланс между положительным и отрицательным зарядами. В результате общий заряд Вселенной, видимо, нулевой, и кажется, что во Вселенной преобладает гравитация.

Хотя мы принимаем это как должное{59}59
  Rees2, p. 100.


[Закрыть], явление нейтрализации положительных и отрицательных зарядов довольно любопытно и было экспериментально проверено с точностью до 10–21. (Конечно, существует местный дисбаланс зарядов, а потому мы периодически имеем дело с молниями. Но общее количество зарядов, даже для гроз, сводится к нулю.) Если бы разница между положительными и отрицательными зарядами в вашем теле составляла хотя бы 0,00001 %, то вас мгновенно разорвало бы в клочья, а электрическая сила выкинула бы части вашего тела в открытый космос.

Ответом на эти загадки, в течение долгого времени терзавшие ученых, может служить то, что Вселенная произошла из ничего. Поскольку у вакуума общее вращение и заряд равны нулю, то у любой дочерней вселенной, выпрыгнувшей из ничего, вращение и заряд также должны быть нулевыми.

Одно бесспорное исключение из этого правила{60}60
  Ученые искали антивещество во Вселенной, и им удалось найти немного (за исключением потоков антивещества недалеко от центра Млечного Пути). Поскольку вещество и антивещество повинуются одним и тем же законам физики и химии, различить их довольно сложно. Однако одним из способов являются поиски характерного гамма-излучения в 1,02 млн эВ. Это отпечаток присутствия антивещества, поскольку это минимальная освобождаемая энергия при столкновении электрона с антиэлектроном. Но когда мы сканируем Вселенную, мы не находим больших количеств гамма-лучей в 1,02 млн эВ, что указывает на то, что антивещество во Вселенной встречается весьма редко.


[Закрыть] – тот факт, что Вселенная состоит по большей части из вещества, а не из антивещества. Поскольку вещество и антивещество противоположны (при этом антивещество имеет в точности противоположный веществу заряд), мы могли бы предположить, что при Большом взрыве возникло равное количество вещества и антивещества. Однако проблема в том, что при контакте вещество и антивещество уничтожат друг друга во взрыве гамма-лучей. Таким образом, мы вообще не должны были бы существовать. Вселенная была бы беспорядочным скоплением гамма-лучей, а не изобиловала бы обычным веществом. Если Большой взрыв был полностью симметричен (или произошел из ничего), то нам следовало бы ожидать образования одинакового количества вещества и антивещества. Так почему же мы все-таки существуем? Решение, предложенное русским физиком Андреем Сахаровым, состоит в том, что Большой взрыв не был абсолютно симметричным. Симметрия между веществом и антивеществом было чуть-чуть нарушена в момент создания, а потому вещество стало доминировать над антивеществом и это сделало возможным существование Вселенной, которую мы видим вокруг себя. (Симметрия, нарушенная в момент Большого взрыва, называется СР-симметрией – это симметрия которая меняет заряды и четность частиц и античастиц[17]17
  Симметрия должна быть нарушена не обязательно в момент Большого взрыва, это может произойти позднее в расширяющейся горячей Вселенной до начала нуклеосинтеза. Но здесь автор не точен: должны быть нарушены C– и CP-симметрии. Первая – зарядовая симметрия, то есть симметрия относительно замены частиц на античастицы. Вторая – одновременная замена частиц на античастицы и отражение (как в зеркале) направления всех пространственных осей (симметрию относительно зеркального отражения называют P-четностью). – Прим. науч. ред.


[Закрыть].) Если Вселенная произошла из ничего, то, возможно, это «ничто» не было совсем пустым, чем вызвало небольшое нарушение симметрии, что объясняет небольшое преобладание вещества над антивеществом в наши дни. Источник этого нарушения симметрии до сих пор неизвестен.