До Большого взрыва. Астрофизик Николай Горькавый предлагает пересмотреть историю Вселенной

Называя эту работу главной в своей жизни, ученый предлагает в ней оригинальную разгадку самой интригующей тайны современной астрономии — тайны ускоренного расширения Вселенной. Николай Николаевич любезно согласился подробнее рассказать о своих идеях специально для читателей «ЮП».

Темная сторона силы

— Расскажите для начала, как было обнаружено ускоренное расширение Вселенной и почему это так озадачило астрономов?

— То, что Вселенная расширяется, а галактики разбегаются друг от друга, открыл в начале 20 века астроном Весто Слайфер. Появилось понятие Большого взрыва — явления, которое породило расширение Вселенной. Но все теоретики предполагали, что это был действительно взрыв — краткое по времени и мощное отталкивание, которое потом сменилось долгим полетом по инерции. Так как поле отталкивания, которое в начале 80-х годов стали называть «инфлантоном», было очень короткоживущим, то дальнейший полет проходил в гравитационном поле Вселенной, то есть с замедлением. Бросьте камень вверх: период, пока он ускоряется в вашей руке, это период «инфляции», остальное время он летит вверх и замедляется. Но когда ученые научились по взрывам сверхновых звезд аккуратно измерять скорость расширения Вселенной в разные периоды времени, то были поражены тем фактом, что расширение Вселенной до сих пор ускоряется! Словно в камне, который подбросил мальчишка, оказался реактивный двигатель, отчего он продолжил свой полет за облака. Для объяснения современного ускорения Вселенной теоретикам пришлось ввести такой двигатель — они назвали его «темной энергией». Эта субстанция обладает загадочным отрицательным давлением, которое никому непонятно, но необходимо для получения антигравитации из теории Эйнштейна. Кроме того, никакие теории не могут толком объяснить, откуда берется эта темная энергия, в чем заключается ее физический механизм. Эта неудовлетворительная темная ситуация длится в космологии почти двадцать лет.

— И в чем заключается ваше объяснение космической антигравитации?

— Гравитацией я занимаюсь давно, с тех пор как школьником купил в челябинском книжном магазине на ЧМЗ книжку Родичева по гравитации. С тех пор я накопил гравитационную библиотеку в несколько сот томов на трех языках: русском, английском и немецком. Я долго разбирался с загадочными свойствами гравитационной энергии и обнаружил, что в трудах Эйнштейна и других классиков есть разночтение по этому вопросу. Сначала я решил, что это разночтение является мировоззренческим и не приводит к практическим следствиям. Но в 2003 году понял, что если принять точку зрения Эйнштейна-Эддингтона о том, что гравитационные волны не обладают массой, то появится возможность менять гравитационную массу самой Вселенной. И я опубликовал в Бюллетене Американского астрономического общества идею о том, что если в ньютоновской гравитации учесть переменность массы и световую скорость распространения гравитационного поля, то в ньютоновском законе появится новый член с антигравитацией, который меньше зависит от расстояния, значит, становится доминирующим над притяжением на больших расстояниях.

Есть наглядная модель гравитационного поля — натянутая пленка, которая растягивается тяжелым шаром в воронку. Легкие шарики катятся по воронке к тяжелому — это и есть притяжение. Но если резко дернуть тяжелый шар с прикрепленной к нему пленкой вверх, то в середине воронки вырастет острый пик, по которому легкие шарики брызнут в разные стороны. Это и есть антигравитация и простая модель Большого взрыва. Больше десятка лет понадобилось, чтобы превратить эту идею в точное решение уравнений Эйнштейна, связав переменность массы с ее переходом в гравитационные волны. Когда статья была уже готова, то пришло сообщение от команды LIGO (LIGO — лазерный интерферометр, с помощью которого в 2015 году впервые были засечены гравитационные волны. — Прим. «ЮП») об экспериментальном доказательстве, что гравитационное излучение уносит 5 % массы сталкивающихся черных дыр. Этот результат мощно поддержал наши соображения, и мы немедленно стали использовать его в статье.

LIGO — это исключительно интересное начало новой гравитационно-волновой астрономии. Пока этот детектор регистрирует только низкочастотные гравитационные волны. Надеюсь, что их открытие подстегнет развитие детекторов гигагерцового диапазона, я полагаю, что там нас ждут сюрпризы. В статье было отмечено, что в нашей Вселенной может сохраниться гигагерцовое гравитационное излучение из прошлого цикла Вселенной. Свойства этого древнего излучения многое бы нам рассказали о нашем мире.

Мир в черной дыре

— По вашей теории, нынешнему расширению должна предшествовать стадия сжатия Вселенной, чтобы могла возникнуть мощная расталкивающая сила. Значит ли это, что Вселенная не возникла из ничего 14 миллиардов лет назад, а пребывает в вечном пульсирующем состоянии?

— Вселенная не возникла 14 миллиардов лет назад, она гораздо старше — я в этом уверен. Наша теория позволяет сказать, что был как минимум один предыдущий цикл Вселенной, состоящий хотя бы из фазы сжатия (как наш цикл состоит пока только из фазы расширения). Были ли и будут ли другие циклы Вселенной? Реализуется ли модель вечно пульсирующей Вселенной? Над этими вопросами надо думать — и я над ними думаю вместе с опытным физиком-теоретиком Александром Васильковым, выпускником МФТИ, который умеет задавать отличные вопросы. Надеюсь, что модель циклической Вселенной можно будет построить, но для этого надо понять, что ее замыкает? Рост гравитационной массы? Или Вселенная пульсирует внутри огромной черной дыры, как предполагает Никодим Поплавский и другие теоретики, что и является ограничителем ее расширения? Как быть с возможной центральной черной дырой, которая должна расти от цикла к циклу? Тут много вопросов, на которые пока нет ответа.

— В свете новых выводов космологическая постоянная, которую Эйнштейн придумал, чтобы Вселенная сохраняла равновесие, — это все-таки ошибка или нет?

— Формально — да. Но отдадим должное интуиции Эйнштейна: он понимал, насколько важна для Вселенной отталкивающая сила, и ввел ее там, где сумел. Я не исключаю, что его красивая идея стационарной и замкнутой Вселенной, для которой он предложил это отталкивание, реализуется в новой космологии, но совершенно на новом уровне: нестационарная Вселенная станет пульсировать внутри стационарной черной дыры.

Вести из Зазеркалья

— Если Вселенная пульсирует, то сможем ли мы узнать, когда она впервые сжалась или расширилась?

— Даже если модель циклической, практически идеально повторяющейся Вселенной будет построена, то она вряд ли даст ответ на вопрос, как и когда возникли эти грандиозные космические часы. Зато такая модель сможет точно сказать, когда начнется новый цикл сжатия и когда он закончится, превратив Вселенную нашего цикла в раскаленный сгусток квантов, перемешанный с черными дырами.

— Возможно ли, что от цикла к циклу законы физики во Вселенной меняются?

— Я так не думаю, и вероятности таких перемен мы не рассматриваем.

— Сохраняет ли Вселенная информацию из прошлых циклов или она стирается, как при форматировании жесткого диска?

— Уверен, что сохраняет. Из наблюдаемой скорости разбегания галактик космологические модели с учетом антигравитации смогут как минимум определить массу Вселенной предыдущего цикла, а также скорость ее коллапса и превращения в гравитационные волны. Про визит инопланетян из прошлого цикла Вселенной пока ничего не могу сказать.

— Можно ли столь же экономно, как в случае с антигравитацией, объяснить природу скрытой массы, то есть не притягивая туда «темную материю»?

— «Темная материя» выступает сейчас в двух видах. Во-первых, она входит в космологические уравнения — и здесь ее роль должна быть пересмотрена в новой космологии, возможно, там она будет совсем не нужна. Во-вторых, она возникает в галактической динамике, объясняя слишком быстрое наблюдаемое вращение галактик. Можно ли объяснить это быстрое галактическое вращение без «темной материи»? Это вопрос, на который я не знаю ответа. Но интуиция и пока незаконченные соображения позволяют мне надеяться, что в космологии можно обойтись вообще без темных сущностей.