Мичио Каку
Паралелни светове (3)

1
Детски снимки на вселената

„Поетът желае единствено да прати главата си в небесата. Логикът е онзи, който се мъчи да вкара небесата в главата си. И именно неговата глава се пръска.“

Г. К. Честерсън

Като дете имах личен конфликт относно вярванията си. Родителите ми бяха възпитани в будистката традиция. А аз всяка седмица посещавах неделното училище, където с удоволствие слушах библейските притчи за китове, кивоти, солни стълбове, ребра и ябълки. Бях очарован от иносказанията в Стария завет — любимата ми част от заниманията в неделното училище. Историите за всемирни потопи, горящи храсти и разделящи се води ми се струваха далеч по-вълнуващи от монотонното припяване на будистите и медитацията. Всъщност тези древни предания за героизъм и трагични събития много живо илюстрираха дълбоките морални и етически уроци, които ми останаха за цял живот.

Един ден изучавахме „Битие“. Да четеш за Бог, който с гръмовен глас провъзгласява: „Да бъде светлина!“, бе далеч по-драматично от мълчаливото медитиране в стремежа си да достигнеш нирвана. От чисто детско любопитство попитах моята учителка: „А Бог имал ли е майка?“ Обикновено тя разполагаше с резерв от уместни и остроумни отговори, в които се криеше и дълбока морална поука. Този път обаче я сварих неподготвена. „Не — отвърна ми тя колебливо. — Бог по всяка вероятност не е имал майка.“ „Но тогава откъде се е появил?“, запитах аз. Тя смотолеви, че по този въпрос ще трябва да се посъветва с пастора.

Не си давах сметка, че съвсем случайно бях засегнал един от основните въпроси на теологията. Бях объркан, тъй като в будизма няма никакъв абсолютен Бог, а само вечна вселена без начало и без край. По-късно, когато започнах да се запознавам с големите световни митологии, научих за съществуването на два основни типа космологии в религиите. Първата се основава на един-единствен момент, когато Бог е сътворил вселената, а втората — на идеята, че вселената винаги е съществувала и ще продължава да съществува.

Помислих си, че е невъзможно и двете да са верни.

По-късно започнах да откривам, че тези общи теми се срещат у много други култури. Например според китайската митология в началото е съществувало космическо яйце, носещо се през безформения хаос. Богът зародиш Пан Ку прекарал почти цяла вечност в него и когато най-сетне се излюпил, започнал да расте неимоверно — с повече от три метра на ден, — така че горната част на черупката на яйцето образувала небето, а долната — земята. След 18 000 години Пан Ку умрял, за да роди нашия свят — кръвта му се превърнала в реки, очите му — в слънцето и луната, а гласът му — в гръмотевицата.

Митът за Пан Ку отразява една тема, която може да се открие в редица други религии и древни митологии — за вселената, започнала съществуването си чрез creatio ех nihilo (сътворение от нищото). Според древногръцката митология вселената започнала от състояние на хаос (всъщност самата дума „хаос“ е гръцка и означава „бездна“). Това безформено състояние често се описва като океан, както е например във вавилонската и японската митология. Същата тема можем да открием и в древноегипетската митология, според която богът слънце Ра се появил от носещо се в океана яйце. В полинезийската митология яйцето е заместено с черупката на кокосов орех. При маите историята се разказва в друг вариант, според който вселената се ражда, но умира след 5000 години, след което се възражда отново и отново, повтаряйки безкрайния цикъл на раждане и умиране.

Тези creatio ех nihilo митове се намират в разрез с космологията според будизма и някои форми на индуизма. В тези митологии вселената е вечна, без начало и без край. Има множество нива на съществуване, най-висшето от които е нирваната, която е вечна и може да се постигне единствено чрез най-всеотдайна медитация. В индуистката „Махапурана“ се казва: „Ако Бог е създал света, къде е бил той преди Сътворението?… Знай, че светът е неръкотворен и като самото време е без начало и без край.“

Двете митологични системи са противоположни една на друга и на пръв поглед помежду им няма обединяващо начало. Те взаимно се изключват — вселената или е имала, или е нямала начало. По всичко личи, че средно положение не съществува.

Днес обаче като че ли се появява обединяващото начало, при това от напълно неочаквана посока — от света на науката, като резултат от новото поколение мощна научна апаратура, изпратена в открития космос. Древните митологии разчитали на мъдростта на разказвачите, за да изяснят произхода на света. В наши дни учените използват мощта на цели батареи космически спътници, лазери, детектори за гравитационни вълни, интерферометри, високоскоростни суперкомпютри и интернет, за да революционизират разбиранията ни за вселената и да ни дадат най-убедителното описание за нейното възникване.

От събраните данни постепенно се оформя грандиозен синтез между двете противопоставящи се митологични системи. Учените предполагат, че може би Сътворението се осъществява непрекъснато във вечния океан от нирвана. Според тази нова идея нашата вселена може да се уподоби на мехур, носещ се в много по-голям „океан“, в който непрекъснато се образуват нови мехури. Според тази теория вселените, подобно на мехурите в кипящата вода, се образуват непрекъснато и пребивават на много по-голямата арена — нирваната на единадесетмерното хиперпространство. Все повече физици предполагат, че нашата вселена наистина се е появила при ужасния катаклизъм, известен като Големия взрив, но и че тя съществува в един вечен океан редом с множество други вселени. Ако това е така, големи взривове се случват дори и в момента, в който четете това изречение.

Днес физиците и астрономите от целия свят умуват как ли изглеждат тези паралелни светове, на какви закони се подчиняват, как са възникнали и как в крайна сметка ще загинат. Може би тези паралелни светове са пусти и лишени от основните елементи на живота. А може би приличат досущ на нашата вселена и са разделени помежду си от едно-единствено квантово събитие, благодарение на което се и различават. Някои дори смятат, че може би един ден, когато животът стане невъзможен в нашата остаряваща и ставаща все по-студена вселена, хората ще бъдат принудени да я напуснат и да потърсят убежище в друга вселена.

Зад всички тези нови теории стои огромният поток данни, с който ни заливат нашите сателити, докато фотографират останките от самото сътворение. Забележително е, че днес учените анализират случилото се някакви си 379 000 години след Големия взрив, когато вселената се е изпълнила за първи път с „остатъчното лъчение“ от сътворението. Може би най-убедителната картина на това лъчение е получена от един нов апарат, известен като спътника WMAP.

Спътникът WMAP

„Невероятно!“ „Епохално събитие!“ Такива възгласи можеха да се чуят през февруари 2003 г. от устата на обикновено резервираните астрофизици, описващи получените безценни данни от най-новия им апарат. Спътникът WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe — микровълнова анизотропна сонда на Уилкинсън), кръстен на космолога-пионер Дейвид Уилкинсън и изведен в космоса през 2001 г., бе изпратил на учените безпрецедентно точна картина на вселената, когато възрастта й е била едва 379 000 години. Колосалната енергия, останала от първоначалното огнено кълбо, дала живот на звезди и галактики, обикаляла вселената в продължение на милиарди години. Днес тя най-сетне бе уловена изключително детайлно от камерите на спътника и филмите разкриха невиждана досега карта — фотография на небето, показваща в зашеметяващи детайли микровълновото лъчение, създадено от самия Голям взрив и наречено „ехо от сътворението“ в списание „Тайм“. След тези снимки астрономите никога няма да гледат към небето по същия начин, по който го правеха досега.

Откритията на WMAP представляват за космологията „инициация за превръщането й от спекулативна в точна наука“, заяви Джон Бакол от Института за модерни изследвания в Принстън.^[1] За пръв път потокът данни от този ранен период от историята на вселената позволи на космолозите да дадат точен отговор на най-древния от всички въпроси, вълнували човека от времето, когато за пръв път вдигнал очи към прекрасното сияние на нощното небе. Колко стара е вселената? Как е сътворена? Каква би била съдбата й?

(Първите неясни образи на това фоново лъчение, изпълващо небето, бяха получени през 1992 г. от спътника COBE [Cosmic Background Explorer]. Макар и революционен, резултатът бе и разочароващ заради нефокусираната картина на ранната вселена. Това не попречи на пресата ентусиазирано да кръсти фотографията „лицето на Бог“. На получените от COBE неясни образи повече би им подхождало да бъдат наречени „детски снимки“ на новородената вселена. Ако приемем, че днес вселената е осемдесетгодишен човек, то снимките на COBE и WMAP ни го представят такъв, какъвто е изглеждал само няколко часа след раждането си.)

Причината WMAP да може да направи такива безпрецедентни снимки се крие във факта, че нощното небе е като машина на времето. Светлината пътува с крайна скорост и виждаме звездите такива, каквито са изглеждали някога, а не днес. На светлината й е нужно малко повече от една секунда, за да измине разстоянието от Луната до Земята, така че когато наблюдаваме нашия спътник, ние го виждаме такъв, какъвто е бил преди секунда. Разстоянието между Слънцето и Земята се изминава за около осем минути. Много от познатите ни звезди в небето са толкова отдалечени, че на светлината от тях са й нужни между 10 и 100 години, за да достигне очите ни. (С други думи, те се намират на 10 до 100 светлинни години от Земята. Светлинната година е грубо около 9,5 трилиона км или разстоянието, изминавано от светлината за една година.) Светлината от далечните галактики може да пътува до нас стотици милиони или милиарди години. В резултат на това галактиките представляват „фосилна“ светлина, част от която е била излъчена още преди времето на динозаврите. Най-далечните обекти, които могат да уловят телескопите ни, се наричат квазари — огромни галактични двигатели, генериращи неимоверни количества енергия на самия край на видимата вселена, който може да се намира на 12 милиарда светлинни години от Земята. А WMAP успя да регистрира лъчение, излъчено още по-рано — от първоначалното огнено кълбо, положило началото на всичко.

За да опишат вселената, космолозите понякога използват за пример поглеждането надолу от Емпайър Стейт Билдинг, извисяващ се на повече от сто етажа над Манхатън. Ако погледнете от върха му, едва ще видите нивото на улиците. Да си представим, че основата на небостъргача е Големият взрив. От нашата гледна точка от върха му най-далечните галактики, които можем да видим, ще се намират на десетия етаж. Най-далечните квазари, които могат да се видят с телескоп, ще са на седмия етаж. А фоновото излъчване, засечено от WMAP, ще бъде на сантиметър над уличната настилка. Така WMAP ни дава информация за възрастта на вселената с изумителната точност до един процент — 13,7 милиарда години.

Мисията на WMAP е кулминация на десетгодишния усърден труд на астрофизиците. Концепцията бе предложена за първи път през 1995 г. от NASA и бе одобрена две години по-късно. На 30 юни 2001 г. NASA изведе спътника WMAP с помощта на ракетата носител „Делта II“ на орбита между Слънцето и Земята. Разстоянието бе подбрано грижливо във втората точка на Лагранж (или L2 — специална точка на относително гравитационно равновесие в близост до Земята).^[2] От тази позиция сателитът винаги е насочен настрани от Слънцето, Земята и Луната и така може да наблюдава вселената без абсолютно никакви пречки. Сателитът обхваща цялото небе веднъж на всеки шест месеца.

Апаратурата на сателита е истинско произведение на изкуството. Мощните му сензори са в състояние да регистрират слабото микровълново лъчение от Големия взрив, което продължава да изпълва вселената, но се поглъща от атмосферата на планетата ни. Сателитът от алуминиеви сплави е с размери 3,8 на 5 м и тежи 840 кг. Оборудван е с два обърнати в противоположни посоки телескопа, които фокусират микровълновото лъчение от космоса и го предават към Земята. Уредът се захранва само от 419 вата електричество (толкова, колкото консумират пет обикновени електрически крушки). Отдалечен на 1,5 милиона км от Земята, WMAP е разположен много над непостоянната земна атмосфера, способна да заглуши микровълновия фон, и е в състояние да изследва непрекъснато цялото небе.

Сателитът завърши първото си пълно наблюдение на небето през април 2000 г. Шест месеца по-късно беше направен вторият пълен обзор. До днес WMAP ни е дал най-пълната и подробна карта на лъчението, получавана някога в историята на космическите изследвания. Фоновото микровълново лъчение, уловено от WMAP, било предсказано за първи път от Джордж Гамов и екипа му през 1948 г. Освен това той отбелязал, че с това лъчение е свързана и температура. WMAP успя да я измери — съвсем малко над абсолютната нула, или между 2,7249 и 2,7251°K (между –270,4251°C и –270,4249°C).

Лаикът би намерил небесната карта на WMAP за доста безинтересна — просто колекция от безразборно разхвърляни точки. Тази колекция обаче докара някои астрономи едва ли не до сълзи, тъй като точките представляват всъщност флуктуациите или отклоненията в първоначалния катаклизъм на Големия взрив малко след раждането на вселената. Тези малки флуктуации са като „семена“, които са се уголемили неимоверно при разширяването на вселената. Днес те са се преобразили в галактичните купове и галактики, които виждаме да блестят в небето. С други думи, нашият Млечен път и всички галактични купове, които виждаме около нас, някога са били една от тези малки флуктуации. Чрез измерването на разпространението им, ние можем да видим възникването на галактичните купове подобно на точки върху космическия гоблен на нощното небе.

 

^[3]

Направена от _WMAP „детска снимка“ на вселената, показваща как е изглеждала тя само 379 000 години след възникването си. Всяка точка по всяка вероятност представлява малка квантова флуктуация в остатъчното сияние след сътворението, която впоследствие се е разширила, за да създаде галактиките и галактичните купове, които виждаме днес._

 

 

Днес количеството астрономически данни изпреварва теориите на учените. Всъщност ще си позволя да кажа, че навлизаме в истински златен век на космологията. (Колкото и да е впечатляващ, WMAP по всяка вероятност ще бъде засенчен от спътника „Планк“, който предстои да бъде изстрелян от Европейския съюз през 2007 г. „Планк“ ще може да осигури на астрономите още по-детайлни картини на това микровълново фоново лъчение.) Днес космологията най-сетне съзрява и излиза от сенките на науката след години, прекарани в блатото на предположенията и правените наслуки догадки. Исторически погледнато, космолозите се ползват с доста неприятна репутация. Страстта, с която излагали грандиозните си теории за вселената, можела да се сравнява единствено със зашеметяващата оскъдица на изходни данни. Както остроумно отбелязва Нобеловият лауреат Лев Ландау, „космолозите често грешат, но никога не се съмняват“. Сред учените битува една стара шега — „Спекулации, спекулации, и накрая — космология.“

Докато учех физика в Харвард в края на 60-те, за известно време си поиграх с мисълта дали да не специализирам космология. Още от детството си винаги съм изпитвал жив интерес към възникването на вселената. Един бърз поглед върху специалността обаче незабавно ми показа, че тя е ужасно примитивна. Космологията в никакъв случай не представляваше експериментална наука, в която човек да може да провери хипотезата си с прецизна апаратура, а по-скоро сбор от неопределени и прекалено спекулативни теории. Космолозите разгорещено спореха дали вселената се е родила при някаква космическа експлозия, или винаги е съществувала в едно и също състояние. Но при наличието на толкова малко данни, теориите неизменно изпреварваха изходния материал. Всъщност се получаваше така, че колкото по-малко бяха данните, толкова по-бурен ставаше спорът.

През цялата история на космологията липсата на достатъчно сигурни данни водела и до продължителни яростни битки между астрономите, които често траели десетилетия. Например точно преди Алан Сандейдж от обсерваторията „Маунт Уилсън“ да изнесе доклад за възрастта на вселената, говорещият преди него саркастично обявил: „Всичко, което ще чуете след малко, е напълно невярно.“^[4]

Като чул как противниковата група спечелила на своя страна значителна част от публиката, Сандейдж изревал: „Това са пълни глупости! Ние сме във война!“^[5]

Възрастта на вселената

Астрономите винаги са изпитвали особено силно желание да разберат възрастта на вселената. В продължение на векове учени, свещеници и теолози са се опитвали да изчислят преди колко време се е появил светът, използвайки единствения достъпен им метод — генеалогията на човечеството от времето на Адам и Ева. През XX в. геолозите използват остатъчната радиация в скалите, за да успеят възможно най-точно да определят възрастта на Земята. По подобен начин WMAP измерва ехото от самия Голям взрив, за да ни даде най-достоверната възраст на вселената. Данните от сателита разкриват, че тя се е родила при страховита експлозия преди 13,7 милиарда години.

(В продължение на години един от най-объркващите факти в космологията бе, че поради погрешните изходни данни често се оказваше, че вселената е по-млада от планетите и звездите. Предишните изчисления даваха възраст до 1–2 милиарда години, което си противоречи с възрастта на Земята [4,5 милиарда години] и най-старите звезди [12 милиарда години]. Тези противоречия вече са разрешени.)

WMAP предизвика небивал обрат в дебата относно това от какво е съставена вселената — въпрос, задаван още от древните гърци преди повече от 2000 години. През последното столетие учените смятаха, че знаят отговора. След хиляди усърдни експерименти те бяха стигнали до заключението, че по същество вселената е съставена от стотина различни вида атоми, организирани в периодична таблица, започвайки от елемента водород. Това схващане стои в основата на съвременната химия и на практика се преподава в часовете по естествени науки във всяко училище. А сега WMAP запрати това виждане в историята.

Потвърждавайки по-ранните експерименти, WMAP показа, че видимата материя около нас (в това число планините, планетите, звездите и галактиките) съставлява нищожните 4 процента от цялата материя и енергия, съдържаща се във вселената. (Огромната част от тези 4 процента се пада на водорода и хелия; на тежките елементи остават около 0,3 процента.) Оказва се, че по-голямата част от вселената е съставена от загадъчен невидим материал с напълно неизвестен произход. Познатите ни елементи, от които е съставен и нашият свят, съставляват едва 0,3 процента от вселената. Физиците се сблъскаха с факта, че вселената се доминира от напълно нови и непознати форми материя и енергия и в известен смисъл се оказаха захвърлени столетия назад в миналото, преди появата на атомната хипотеза.

Според данните от WMAP 23 процента от вселената е съставена от странна и неопределена субстанция, наричана тъмна материя, която има маса и обгръща галактиките в огромен ореол, но е напълно невидима. Тъмната материя е толкова широко разпространена и е в такова изобилие, че дори в нашия Млечен път масата й надвишава около десет пъти масата на звездите. Макар и невидима, тази странна тъмна материя може да се наблюдава индиректно от учените, тъй като изкривява звездната светлина подобно на стъкло и така може да се установи чрез количеството оптично изкривяване, което създава.

Обсъждайки получените от WMAP странни резултати, астрономът Джон Бакол от Принстън казва: „Живеем в невероятна, шантава вселена, но вече знаем основните й характеристики.“^[6]

Но може би най-голямата изненада от данните от WMAP, предизвикали истинска буря в научната общност, бе фактът, че най-малкото 73 процента от вселената представляват напълно неизвестна форма на енергия, наречена тъмна енергия или невидима енергия, скрита в космическия вакуум. Предположена през 1917 г. от Айнщайн, който по-късно загърбил хипотезата си (нарекъл я „най-големия си гаф“), тази тъмна енергия — енергията на нищото или на празното пространство — днес се появява отново като движеща сила в цялата вселена. Смята се, че тази тъмна енергия създава ново антигравитационно поле, което е причина за раздалечаването на галактиките една от друга. В крайна сметка именно тя предопределя съдбата на самата вселена.

Днес никой няма представа откъде се появява тази „енергия на нищото“. „Честно казано, ние просто не я разбираме. Знаем какви са ефектите й, (но) сме в пълно неведение… Всички са в пълно неведение“^[7], признава астрономът Крейг Хоган от университета „Вашингтон“ в Сиатъл.

Ако използваме най-новата теория за субатомните частици и се опитаме да изчислим количеството тъмна енергия, ще получим число, надхвърлящо 10¹²⁰. Това несъответствие между теорията и експерименталните резултати е несъмнено най-голямото, съществувало някога в историята на науката. За нас то е едно от най-големите затруднения — най-добрата ни теория не е в състояние да определи стойността на най-големия енергиен източник в цялата вселена. Несъмнено цяла лавица Нобелови награди стои в очакване на дръзки умове, решили се да разкрият загадката на тъмната материя и тъмната енергия.

Инфлация

Астрономите все още се мъчат да пребродят морето от данни, получени от WMAP. Заличавайки старите концепции, тези данни помагат за оформянето на нова картина на вселената. „Положихме крайъгълния камък на обща съгласувана теория на космоса“^[8], заявява Чарлс Л. Бенет, шефът на международния екип, занимавал се със създаването и анализа на WMAP. Водещата засега теория е „инфлационната теория за вселената“ — основно усъвършенстване на теорията за Големия взрив, предложено за първи път от физика Алан Гът от Масачузетския технологичен институт. Според тази теория през първата трилионна от трилионната от секундата след Големия взрив, загадъчната антигравитационна сила е накарала вселената да се раздуе много по-бързо, отколкото се е предполагало дотогава. Този период на инфлация бил невъобразимо експлозивен и вселената се е разширила с много по-висока скорост от скоростта на светлината. (Това не противоречи на постулата на Айнщайн, според който нищо не може да се движи по-бързо от светлината, тъй като се разширява не друго, а празното пространство. Материалните обекти не могат да преминат установената бариера.) Само за частица от секундата вселената се е разширила с невероятните 10⁵⁰ пъти.

За да онагледим мощта на този период на раздуване, нека си представим бързо надуван балон, върху чиято повърхност са нарисувани галактиките. Вселената, която виждаме днес, е изпълнена със звездите и галактиките, които се намират върху повърхността на балона, а не във вътрешността му. Нека сега нарисуваме микроскопичен кръг върху балона. Той изобразява видимата вселена — всичко онова, което можем да регистрираме с телескопите си. (За сравнение, ако цялата видима вселена е с размерите на субатомна частица, то реалните размери на вселената биха били много по-големи от размерите на видимата вселена около нас.) С други думи, това първоначално разширяване е било толкова интензивно, че съществуват цели региони от вселената, които са далеч отвъд видимата вселена и които никога не ще можем да достигнем.

Разширяването е било толкова огромно, че на практика балонът ни се струва плосък — факт, потвърден експериментално от WMAP. По същата причина, поради която Земята ни се струва плоска — ние сме прекалено малки в сравнение с нейния радиус, — вселената изглежда така единствено заради колосалните й размери.

Ако приемем, че в началото на съществуването си вселената е минала през този процес на инфлация, то почти без усилие можем да обясним много от главоблъсканиците относно нея — като например защо тя ни изглежда плоска и еднородна. Коментирайки инфлационната теория, физикът Джоуел Примак отбелязва: „Досега нито една прекрасна теория като тази не се е оказвала толкова погрешна.“^[9]

Мултивселената

Макар и да е в съответствие с данните от WMAP, теорията за инфлационната вселена все пак не дава отговор на въпроса какво е причинило това рязко разширяване. Какво е отприщило тази антигравитационна сила, причинила разширяването? Съществуват над петдесет теории, обясняващи какво е предизвикало бурното разширяване и какво впоследствие го е прекратило. Но все още не е постигнат консенсус. Повечето физици се обединяват около идеята за период на внезапно и бързо разширяване на вселената, но все още не съществува категоричен отговор на въпроса каква е била движещата сила, която го е предизвикала.

Тъй като никой не знае точно как е започнало това бързо разширяване, винаги има възможност същият механизъм да се задейства отново — т.е., тези инфлационни експлозии да се повтарят. Това е идеята, предложена от руския физик Андрей Линде от Станфордския университет — че механизмът (какъвто и да е той), предизвикал внезапното разширяване, все още продължава да действа и може би предизвиква разширяване в други отдалечени райони на вселената.

Според тази теория малка част от вселената може внезапно да се разшири и да се „пъпкува“, полагайки началото на „дъщерна“ вселена или „вселена-бебе“, която на свой ред да създаде друга и процесът да продължава вечно. Представете си, че правите сапунени мехури. Ако духате достатъчно силно, ще забележите, че някои от мехурите се разделят наполовина и създават нови мехури. По същия начин вселената може непрекъснато да ражда нови вселени. Според тази теория Големият взрив е перманентен. Ако това е така, може да се окаже, че живеем сред множество такива вселени, подобно на мехур, носещ се в океан от други подобни мехури. Всъщност по-подходящо в такъв случай би било понятието „мултивселена“ или „мегавселена“.

Линде нарича тази теория вечна и повтаряща се инфлация, или „хаотична инфлация“, защото според него става въпрос за вечен процес на непрекъснато разширяване на паралелни вселени. „Инфлацията сама по себе си налага идеята за съществуването на много вселени“^[10], заявява Алан Гът, който пръв излиза с това предположение.

Тази теория означава също, че нашата вселена в определен момент също може да създаде своя собствена дъщерна вселена. Може би познатият ни свят също е започнал чрез пъпкуване от някоя по-стара и по-ранна вселена.

Както казва кралският астроном сър Мартин Рийс: „Онова, което често се нарича «вселената», може да се окаже просто една част от цялото. Може да съществуват безброй други конфигурации, в които природните закони да са различни. Вселената, в която сме се появили ние, се подчинява на необичайна комбинация от природни закони, позволила появата на сложна материя и разум.“^[11]

Всички тези изследвания върху мултивселената доведоха до предположения как ли изглеждат тези други вселени, дали в тях е възможно възникването на живот и дори дали не е възможно да установим контакт с тях. Изчисленията, извършени от учените в „Кал Тек“, Масачузетския технологичен институт, в Принстън и в други учебни центрове, целят да се определи дали проникването в паралелна вселена не противоречи на законите на физиката.

 

Събраните научни данни подкрепят идеята за съществуването на мултивселена, в която всички вселени непрекъснато се раждат или „пъпкуват“ от други вселени. Ако това е наистина така, то тази теория би могла да обедини двете големи митологични концепции за сътворението и за нирвана. Сътворението ще бъде непрекъснат процес, извършващ се в сферите на вечната нирвана.

М-теорията и единадесетото измерение

Самата идея за паралелни вселени навремето се приемала с подозрение от учените като област на мистици, шарлатани и чудаци. Всеки уважаващ себе си учен, дръзнал да обърне внимание на паралелните вселени, ставал за посмешище и рискувал кариерата си, тъй като дори и днес не съществуват експериментални данни, доказващи съществуването им.

Напоследък обаче нещата се промениха драстично и най-добрите умове на планетата работят усилено върху тази тема. Причината за внезапния обрат се крие в появата на нова теория — струнната теория и нейната последна версия — М-теорията, която обещава не само да разкрие естеството на мултивселената, но и да ни позволи да „разчетем замисъла на Бог“, както се е изразил навремето Айнщайн. Ако се окаже вярна, тази теория ще представлява най-голямото постижение на физиката за последните две хилядолетия — от времето, когато древните гърци започнали да търсят една обща съгласувана и изчерпателна теория за вселената.

Броят на публикуваните върху струнната и М-теорията трудове е зашеметяващ и възлиза на десетки хиляди. По темата се проведоха стотици международни конференции. Всеки по-голям университет в света или разполага с екип, работещ върху струнната теория, или отчаяно се опитва да я проучи. Макар че теорията не подлежи на проверка с помощта на съвременните ни несъвършени инструменти, тя предизвика огромен интерес у физици, математици и дори експериментатори, които се надяват да проверят в бъдеще нейната периферия с помощта на огромни атомни преси и мощни детектори на гравитационни вълни в открития космос.

В крайна сметка тази теория може да отговори на въпроса, убягвал на космолозите още от първата поява на идеята за Големия взрив — какво е било преди него?

Този въпрос изисква от нас да впрегнем цялата сила на познанията си в областта на физиката и всяко откритие, направено през вековете. С други думи, ние се нуждаем от „теория за всичкото“ — теория на физическата сила, която движи вселената. Айнщайн посветил последните тридесет години от живота си в търсене на тази теория, но в крайна сметка така и не успял.

Понастоящем водещата (и единствена) теория, способна да обясни разнообразието на силите, движещи вселената, е струнната теория или нейната последна инкарнация — М-теорията. (М идва от „мембрана“, но може да означава също и „мистерия“, „магия“ и дори „майка“. Макар че струнната теория и М-теорията са по същество идентични, М-теорията е по-загадъчна и по-сложна рамка, обединяваща различни струнни теории.)

Още от времето на древните гърци философите предполагали, че основните градивни частици на материята може би представляват малки частици, наречени атоми. Днес с помощта на апаратурата за разцепване на атома и с ускорителите на частици, ние сме в състояние да разделим атома на електрони и ядра, които от своя страна могат да се разградят до още по-малки субатомни частици. Но вместо да открием елегантна и проста обща схема, ние с тревога установяваме, че в ускорителите ни се появяват стотици субатомни частици със странни имена като неутрино, кварки, мезони, лептони, хадрони, глуони, W-бозони и т.н. Трудно е да се повярва, че на най-фундаментално ниво природата е в състояние да създаде подобна объркваща джунгла от чудати субатомни частици.

Струнната теория и М-теорията се основават на простата и елегантна идея, че зашеметяващото разнообразие субатомни частици, изграждащи вселената, е подобно на нотите, които могат да се изсвирят на струната на цигулка или на мембрана като тази на барабана. (В случая не става дума за обикновени струни и мембрани, а за такива, които съществуват в десет– и единадесетмерно хиперпространство.)

По традиция физиците разглеждали електроните като безкрайно малки частици-точки. Това означава, че им се налага да въвеждат различна частица-точка за всяка от стотиците открити от тях субатомни частици, което е изключително объркващо. Но според струнната теория, ако разполагаме със супермикроскоп, способен да надникне в сърцето на електрона, ще открием, че той далеч не е частица-точка, а малка вибрираща струна, която ни прилича на частица само заради несъвършенството на инструментариума ни.

Тази малка струна вибрира с различни честоти и дава различен резонанс. Ако можехме да я дръпнем, тя би променила тоналността си и би се превърнала в друга субатомна частица — например в кварк. Ако я дръпнем отново, ще получим неутрино. Така можем да обясним вихрушката субатомни частици просто като различни музикални ноти на една и съща струна. Така вместо стотиците субатомни частици, които наблюдаваме в лабораторията, ще имаме един-единствен обект — струната.

Според този нов речник законите на физиката, установени след хилядолетия експерименти, не са нищо друго, освен закони на хармонията, които могат да се напишат за струни и мембрани. Законите на химията са мелодии, които могат да се изсвирят на тези струни. Самата вселена е симфония от струни. А „замисълът на Бог“, както образно го нарича Айнщайн, е космическата музика, резонираща през хиперпространството. (Което повдига друг въпрос — ако вселената е симфония от струни, то съществува ли композитор? Разглеждам този въпрос в 12 глава.)

Музикален аналог	Струнно съответствие
Музикално нотиране	Математика
Струни на цигулка	Суперструни
Ноти	Субатомни частици
Закони на хармонията	Физика
Мелодии	Химия
Вселена	Симфония от струни
„Замисълът на Бог“	Музика, резонираща през хиперпространството
Композитор	?

Краят на вселената

WMAP не само ни дава най-точната картина на ранната вселена, но и детайлно описание на начина, по който тя ще загине. Мистериозната антигравитационна сила, която е отблъснала галактиките една от друга в зората на времето, сега води вселената към нейната гибел. Преди астрономите смятаха, че разширяването на вселената постепенно се забавя. Днес разбираме, че скоростта на разширяването всъщност се увеличава и че галактиките все по-стремително се разбягват една от друга. Същата тъмна енергия, съставляваща 73 процента от материята и енергията, ускорява разширяването на вселената и отблъсква галактиките една от друга с все по-висока скорост. „Вселената е като шофьор, който намалява, приближавайки към червен светофар, и рязко натиска газта, когато светне зелено“^[12], казва Адам Рис от института „Спейс Телескоп“.

Ако не стане нещо, което да обърне това разширяване, след 150 милиарда години нашият Млечен път ще остане самотен — 99,99999 процента от всички останали галактики ще са се оказали далеч отвъд границите на видимата вселена. Познатите ни галактики в небето ще се разбягват толкова бързо от нас, че светлината им никога няма да достигне до нашата планета. Самите галактики няма да изчезнат, но ще бъдат прекалено далеч, за да могат да бъдат видени от телескопите ни. Макар видимата вселена да съдържа около 100 милиарда галактики, след 150 милиарда години ще се виждат само няколко хиляди в местния галактичен свръхкуп. След още години цялата видима вселена ще се състои единствено от нашата локална група, състояща се от едва тридесет и шест галактики, а милиардите други ще се намират отвъд линията на хоризонта. (Гравитацията в локалната група е достатъчно мощна, за да преодолее силата на раздалечаването. Иронично е, но след като далечните галактики изчезнат от погледа ни, астрономите от онези тъмни епохи няма да са в състояние да наблюдават разширяването на вселената, тъй като самата локална група не се разширява. Анализирайки за първи път нощното небе, астрономите от далечното бъдеще биха могли да не разберат, че съществува подобно разширяване, и да заключат, че вселената е статична и се състои само от тридесет и шест галактики.)

Ако антигравитационната сила продължи да действа, в крайна сметка вселената ще загине от студ. Всички разумни форми на живот ще бъдат сполетени от агонизираща смърт, тъй като температурата на открития космос ще достигне до абсолютната нула, при която молекулите няма да са в състояние да се движат. В някакво далечно бъдеще, след трилиони и трилиони години, звездите ще престанат да светят, ядрените им огньове ще изгаснат, след като горивото им свърши и небето ще остане завинаги черно. Разширяването ще остави единствено една студена и мъртва вселена от звезди-джуджета, неутронни звезди и черни дупки. А още по-далеч в бъдещето самите черни дупки ще изчерпят енергията си, оставяйки след себе си единствено безжизнена студена мъгла от реещи се субатомни частици. В такава безрадостна студена вселена разумният живот е физически невъзможен по всички приемливи дефиниции. Железните закони на термодинамиката забраняват предаването на каквато и да било информация в подобни замръзнали условия — а това означава, че за живота просто няма да има място.

Първото предположение, че вселената може в крайна сметка да загине в лед, е било направено през XVIII в. Коментирайки потискащата концепция, според която законите на физиката като че ли обричат целия разумен живот, Чарлс Дарвин пише: „Ако вярвате като мен, че в далечното бъдеще човекът ще бъде много по-съвършено същество, отколкото е днес, мисълта, че след толкова продължителна и мъчително бавна еволюция той и другите разумни същества са обречени, е напълно неприемлива.“^[13] За съжаление последните данни от WMAP като че ли потвърждават най-лошите страхове на Дарвин.

Бягство в хиперпространството

Според законите на физиката разумният живот във вселената неизбежно ще бъде изправен пред окончателната си смърт. А според законите на еволюцията с промяната на околната среда животът трябва да мигрира, да се адаптира или да загине. Тъй като е невъзможно да се адаптира към замръзнала вселена, единствените му възможности са да загине — или да напусне самата вселена. Възможно ли е след трилиони години цивилизациите, изправени пред неизбежната смърт на вселената, да придобият необходимата технология, с чиято помощ да напуснат нашата вселена в своеобразна „спасителна капсула“ и да се понесат към друга, много по-гореща и млада? Или ще използват технологията си, за да „изкривят времето“ и да се върнат назад в собственото си минало, когато температурите са били много по-високи?

Някои физици предложиха множество приемливи, макар и твърде спекулативни схеми, използващи последните постижения на физиката, за да дадат възможно най-реалистично описание на порталите към други измерения или вселени. Черните дъски на лабораториите по цял свят са изпълнени с абстрактни уравнения, с чиято помощ физиците изчисляват дали е възможно да се използва „екзотична енергия“ или черни дупки, за да се намери проход към други светове. Възможно ли е някоя напреднала цивилизация с технология, изпреварваща нашата с милиони или милиарди години, да използва известните закони на физиката, за да проникне в други вселени?

Както остроумно отбелязва Стивън Хокинг от Кембридж: „Ако съществуват, тези дупки-червеи ще бъдат идеални за бързо пътуване в пространството. Можеш да минеш през такава дупка до другия край на галактиката и да се върнеш навреме за обяд.“^[14]

А ако дупките-червеи и порталите към други измерения се окажат прекалено малки, за да позволят излизането от нашата вселена, съществува още една последна възможност — общото информационно съдържание на високоразвитата цивилизация да се редуцира до молекулярно ниво и да се инжектира през въпросния портал, за да се самовъзстанови от другата страна. Така цялата цивилизация може да посее семето си в друго измерение и да се възроди в пълния си блясък. Вместо да бъде играчка за теоретичната физика, хиперпространството е възможно да се окаже спасител на разумния живот в една умираща вселена.

Но за да разберем напълно последствията от това събитие, първо трябва да разберем как космолозите и физиците са достигнали до тези изумителни заключения. В тази книга ще се запознаем с историята на космологията, като наблегнем на парадоксите, изобилстващи в тази сфера от векове, за да стигнем до теорията за инфлацията, която — бидейки в съответствие с всички експериментално получени данни — ни кара да се заемем с концепцията за множеството вселени.