Почему Вселенная не может быть циклической? Часть 4: Когда хорошая идея сталкивается с плохими данными

Краткое содержание предыдущей части

Итак, ранее мы остановились на одной прекрасной идее. Речь шла о циклической вселенной, которая существовала всегда, вечно колеблясь между многомерными листами. В этой модели нет сингулярности, нет инфляции, а энтропия аккуратно обнуляется в каждом цикле. Это была действительно хорошая идея.

Однако хорошие идеи, к сожалению, совсем не то же самое, что правильные идеи. И у теории экпиротики (циклической модели) имеется целый ряд проблем. Начиная с небольших трудностей и заканчивая вопросом, который она просто не в состоянии «переговорить».

Проблема сингулярности: обещание вместо доказательства

Давайте начнем с сингулярности — того самого явления, которое экпиротика должна была устранить. Когда две браны сталкиваются, математическое описание этого момента становится крайне некомфортным. Защита теории здесь, по сути, основана лишь на надежде: якобы экзотические механизмы теории струн сгладят все неровности в момент отскока и не допустят появления ужасающих бесконечностей. Возможно, так и происходит. Однако фраза «мы довольно уверены, что математика струн сработает» — это скорее долговое обязательство, нежели доказательство. При этом ставки в данном вопросе чрезвычайно высоки.

Темная энергия и ее капризы

Далее следует обратить внимание на тот элегантный трюк с темной энергией. Напомню, что весь циклический механизм напрямую зависит от того, что темная энергия в конечном итоге отключится. Только так браны могут перестать дрейфовать друг от друга и начать сближаться. Тем не менее у нас нет ни малейших свидетельств того, что темная энергия ведет себя подобным образом. Насколько могут измерить ученые, темная энергия представляет собой устойчивую и постоянную характеристику космоса. На ее «этикетке» нет никакого срока годности. Теории экпиротики же необходимо, чтобы она исчезла. Но наша циклическая вселенная не давала никаких подобных обещаний.

Нашествие бранов и мультивселенная

Кроме того, существуют и сами браны. Теория струн, предоставленная самой себе, проявляет настоящий аппетит к бранам. Подобно зомби: стоит вам позволить появиться нескольким из них, как становится очень трудно остановить нашествие остальных. Многие версии экпиротического сценария в итоге оказываются заполнены целыми стопками бранов. И это возвращает теорию прямо в то самое болото мультивселенной, в котором увязла инфляция. То, что должно было быть выполнено лучше, в конечном счете делается примерно так же.

Решающий аргумент: наблюдения против теории

Конечно, можно отмахнуться от всего вышеперечисленного. Скрестить пальцы в надежде на сингулярность, предположить, что темная энергия ведет себя «правильно», и не замечать лишние браны. Космологи, надо отдать им должное, весьма изобретательны. Однако существует одно препятствие, которое не преодолеть никакими отговорками. И это препятствие — те же самые критерии, которые когда-то привели к триумфу инфляции. А именно — то, что мы можем реально наблюдать.

Предсказания и реальность

Как вы помните, инфляция делает очень конкретное предсказание о «семенах» космической структуры. Речь идет не просто о существовании этих семян, но об их детальных статистических свойствах и точном смешении крупных и мелких флуктуаций в ранней Вселенной. Мы не можем наблюдать инфляцию напрямую, однако мы способны «считывать» эти семена прямо из реликтового фона. Это самый древний свет во Вселенной и самая ранняя «детская фотография» космоса, которую мы когда-либо получим.

Теория экпиротики вынуждена играть по тем же правилам. Нельзя называть себя серьезной космологией, не сделав предсказаний для тех же самых статистических свойств. Поэтому экпиротика тоже говорит нечто конкретное о том, как должен выглядеть микроволновый фон. Обратите внимание: оригинальная версия теории, разработанная в начале 2000-х, оказалась неверна. Причем не просто «немного не попала». Ошибка была настолько велика, что вызывала недоумение. Защитники нашли способы «залатать» теорию — такие корректировки, которые менее щедрый человек назвал бы костылями. Они искривляли модель до тех пор, пока она не начинала генерировать нужный тип флуктуаций.

И вот что самое убийственное. Даже «залатанная» версия не выдерживает проверки.

Данные Planck: приговор циклической модели

Изначально теория экпиротики подгонялась под те грубые и размытые измерения реликтового фона, которые были доступны в начале 2000-х. Она строилась и уточнялась для соответствия данным своей эпохи. Однако затем мы запустили космическую обсерваторию «Планк» (Planck), предназначенную для детальнейшего картирования этого древнего света. И этот аппарат предоставил нам измерения невероятно более точные, чем все, что было раньше. Эти измерения великолепно совпали с предсказаниями инфляции. Но они совершенно не совпали с теорией экпиротики. Чем более четкой становилась картина младенческой Вселенной, тем хуже выглядела экпиротика и тем лучше себя чувствовала инфляция.

Текущее состояние и будущее теории

Из подобного результата не существует множества путей к спасению. Теория, строго говоря, не мертва. Однако она маргинализована. Сейчас над ней работает очень мало исследователей. У нее слишком много недостатков: математика теории чудовищно сложна, она не выполняет в полной мере и чисто свои грандиозные обещания, и она спотыкается о самый главный наблюдательный тест. Это была хорошая идея. Но хорошие идеи не гарантированно оказываются правильными. Окончательное решение принадлежит природе, а не нам. И природа на данный момент проголосовала против этой идеи.

Поэтому теория продолжает существовать по инерции: несколько упрямых исследователей продолжают «тыкать» в нее здесь и там. Возможно, потому что это все еще чертовски интересная идея. Возможно, потому что она еще может принести неожиданные плоды в будущем. В физике случались и более странные вещи.

Заключение

Пока же Большой взрыв и инфляция согласуются со всеми наблюдениями, которые мы можем им противопоставить. А мечта о вечной, циклической вселенной, самовозобновляющемся космосе остается именно мечтой. Все имеющиеся данные указывают в одном жестком направлении. Эта одна Вселенная, этот единственный шанс — всё, что у нас есть. Поэтому стоит распорядиться им наилучшим образом.

Предыдущие части: Часть 3, Часть 1 и 2

По материалам www.universetoday.com (Автор: Paul Sutter)