Інфляція поза наукою та астрономією

Наш Всесвіт - це наслідок розтягнутих квантових флуктуацій. Принаймні, це найпопулярніше пояснення космологів. Згідно із запропонованою теорією, історія нашого існування розпочалася 13 мільярдів років тому "всередині" інфлатонного поля, що існувало в період швидкого розширення, званої "інфляція".

Коли інфляція закінчилася, реліктове поле (по суті, інтегральний стан усіх фізичних полів) розпалося, а його енергія була перетворена на радіацію і частинки сучасного типу, які все ще існують.

Інфляційна модель розширення Всесвіту була запропонована понад 35 років всупереч критичним поглядам низки астрофізиків і фізиків-теоретиків, таких, як Пол Стейнхардт.

З початку 80-х Стейнхардт був одним із найзапекліших критиків теорії інфляційного походження "гарячого Всесвіту", що заперечує плоский стан нашого світу. За його словами, деякі космологи досі залишаються віруючими, дотримуючись принципів теорії, яка не пояснює ізотропну природу Всесвіту.

"Спільнота космологів не прийняла холодного, чесного погляду на теорію Великого Вибуху в період інфляції або приділяла значну увагу критикам, які ставлять питання про те, відбулася інфляція чи ні. Космологи, мабуть, приймають положення, згідно з яким ми повинні вірити в інфляційну теорію, тому що вона пропонує єдине просте пояснення спостережуваних рис світобудови", - пише вчений.

<ільше njuj, стверджує він, інфляційна модель не є навіть науковою теорією:

"Інфляційна космологія, як ми її розуміємо нині, не може бути оцінена з використанням наукового методу".

Як альтернативу інфляції Стейнхардт пропонує теорію "великого відскоку". У цьому сценарії сучасному розширенню всесвіту передувала фаза скорочення, - висновки ті самі, що й у разі прийняття інфляційної моделі. Утім, боротьба з інфляційною теорією - це не новина.

Протягом останніх років критики інфляції викладали свої аргументи в низці робіт. Але нещодавно група вчених на чолі з Девідом Кайзером підписали лист Scientific American, в якому вони скаржилися, що журнал фактично програв інформаційну війну і почав просувати теорію інфляції.

Позиція дослідників виглядає досить дивною, якщо врахувати, що вони самі працюють у галузі теоретичної (у цьому разі навіть альтернативної) фізики, впритул займаючись описом тієї самої інфляційної моделі та фізичних полів у момент і перші секунди життя Всесвіту. Цікаво, що солідна частина таких критиків - вихідці з російської академії наук, серед яких найбільш відомий В'ячеслав Муханов, який сформував принципи прогнозування інфляції.

Заради справедливості зазначимо, що Муханов не підписав вищевказане звернення, посилаючись на те, що, на його думку, більшість інфляційних моделей - це марна трата часу. Водночас критика інфляційних моделей протермінована, і не становить інтересу для наукової спільноти.

Проблема інфляційної моделі, напевно, не в самій ідеї як такій, а в перевиробництві непотрібних інфляційних моделей. Існують буквально сотні цих моделей, і вони сильно недооцінюються.

Це означає, що якщо ви екстраполюєте моделі, які відповідають поточним даним, для масивів даних, які все ще не перевірені, виникають різні прогнозні моделі для ще не зроблених спостережень. Наразі абсолютно безглуздо обговорювати деталі інфляційної теорії, тому що, ухвалюючи безліч рішень, породжується нескінченна кількість різних "прогнозів", що несумісне з вимогами монопарадигмальності сьогоднішньої науки.

Прихильники ж Стейнхардта зосередилися на неспроможності інфляційного рішення, припускаючи отримати аналогічні висновки в разі його прийняття. В результаті виходить, що і прихильники інфляційної моделі, і її противники заперечують ухвалену концепцію великого вибуху, але водночас одні мають намір працювати в рамках домінантної парадигми, а інші зайняті пошуками нового пояснення, яке ще має бути легітимізоване науковим співтовариством. Якщо взагалі буде легітимізовано.

1. Проблема монополів

Алан Гут запропонував інфляційну модель розширення Всесвіту для вирішення "проблеми "монополів". Якщо ранній всесвіт пройшов фазовий перехід, наприклад, внаслідок чого було порушено симетрію стану до Великого вибуху, то мають бути отримані топологічні дефекти, такі, як монополі. Однак ми нічого з цього не спостерігаємо. Інфляція розбавила щільність монополів, і відновити первинні фізичні реакції вже неможливо.

Напевно, навіть теоретично. Але правдоподібним поясненням видається таке: ми не спостерігаємо реліктових залишків монополів, тому що їх немає. Ми не знаємо, яка грандіозна симетрія була порушена в період раннього Всесвіту, або, якщо вона була, ми не знаємо, коли її було зламано, а отже, чи спричинило таке порушення якісь дефекти. Дійсно, всі свідчення, що стверджують про велику симетрію, в основному за рахунок протонного розпаду, виявилися неправдоподібними.

2. Допуск площинності

Допуск площинності - проблема, швидше, естетична, ніж фундаментальна. Всесвіт нині здається майже плоским, хоча якщо він має будь-яку просторову кривизну, ця кривизна має бути дуже малою. Однак кривизна Всесвіту зростає в міру "виробництва" матерії. Це означає, що якщо кривизна сьогодні невелика, вона була ще меншою в далекому минулому.

Гіпотеза інфляції дає змогу припустити зменшення кривизни простору на 100 порядків при розгляді Всесвіту в момент планківського часу. Наведені докази мають пояснювати, але вони нічого не пояснюють, бо виникає інше питання: чому оригінальна кривизна не була більшою, ніж передбачається?

Причина, через яку деякі фізики вважають це пояснення достатнім, полягає в тому, що вимірювання, близькі до 1, відповідають чинним стандартам краси, а числа, набагато менші за них, не є такими. Проблема площинності, отже, є проблемою естетики, тобто це аргумент, який будь-який науковець має сприймати індивідуально. Інакше кажучи: звідки тоді береться об'єктивність світобудови?

2. Проблема горизонту

Космічний мікрохвильовий фон має майже одну й ту саму температуру по всій площині спостережуваного Всесвіту. Проблема в тому, що якщо ви простежите історію фонового випромінювання без інфляції, то ви виявите, що випромінювання, яке доходить до нас, ніколи не перебуває в причинному зв'язку з реліктовим випромінюванням.

Чому ж ми спостерігаємо однакову температуру в усіх напрямках? Щоб зрозуміти, чому це питання не є проблемним, ми повинні усвідомити для себе, що будь-яка система просторово змінюється залежно від часу. Однак для використання такої диференціальної залежності нам також потрібні початкові значення або "початкові умови", про які ми нічого не знаємо. Ми можемо тільки припускати.

Проблема горизонту ставить просте запитання: що є "початковою умовою" для всесвіту? Це питання виправдане, якщо початкова умова є складною в тому сенсі, що вимагає багато інформації. Але однорідна температура не складна. До того ж інфляційна гіпотеза навіть не відповідає на питання "що таке початкова умова". По суті, інфляція не потребує початкового стану, - йдеться про іншу початкову умову. Ще один аспект: якщо ви досить далеко повернетеся в часі і без урахування інфляції, ви, врешті-решт, досягнете періоду, коли матерія була настільки щільною, а кривизна настільки високою, що виявиться, що це був час квантової гравітації. Але що ми знаємо про ймовірність початкових умов у теорії квантової гравітації? Нічого.

Абсолютно нічого. Однак нам потрібна квантова гравітація, щоб пояснити початкову умову для Всесвіту, - це надзвичайно непопулярний погляд, тому що ми не можемо навіть припустити, звідки танцювати при побудові вихідної математичної (не кажучи вже про фізичну) моделі. Інфляція, з іншого боку, являє собою напрочуд продуктивну модель, яка дає змогу космологам вибудовувати нескінченну кількість моделей, безглуздих з погляду невирішеності питання "що було на початку".