Почему Вселенная не может быть цикличной? Часть 3: Экпиротическая Вселенная и её отскакивающие мембраны

(Это третья часть серии о том, может ли Вселенная быть цикличной. Сначала прочитайте Часть 1 и Часть 2.)

Вступает экпиротическая теория. Попытка обойти инфляцию на её собственных условиях.

Я должен вас заранее предупредить. Математика, стоящая за экпиротической теорией, крайне сложна, и, вероятно, не совсем надежна, потому что она находится в некоторых из более эзотерических ветвей теории струн. А теория струн сама по себе является эзотерической ветвью физики. Так что мы находимся очень далеко в глубоком конце математической спекуляции, где трамплин теоретический, а вода может существовать или не существовать. Мы не будем следовать математике. Вместо этого мы будем следовать красивой картине, которую математика утверждает, что рисует. И это действительно красивая картина.

Начнем с основы. Экпиротическая теория утверждает, что наша Вселенная — это мембрана. Не мозг. Мембрана, сокращенно от мембраны. Представьте себе нашу всю трехмерную Вселенную, всё, что вы когда-либо видели, трогали или представляли, как огромный лист, плавающий в пространстве более высокой размерности. И, как наши коллеги из отдела теории струн с радостью скажут вам, где есть мембрана, там также есть объем: более крупная арена, на которой мембраны дрейфуют.

Вот образ, за который стоит держаться. Подумайте о Вселенной как о простыне, развешенной для сушки, колеблющейся на ветру, за исключением того, что у простыни больше размерностей, чем вы можете удобно представить, и их больше одной (пожалуйста, не пытайтесь визуализировать это слишком буквально, это не закончится хорошо). Большую часть времени две из этих параллельных простыней висят рядом друг с другом, никогда не касаясь, каждая из них — это полная Вселенная, блаженно не осознающая другую. Но время от времени они сближаются. И когда они наконец встречаются, происходит внезапный выброс энергии, который распространяется по обеим простыням, прежде чем они отскочат и снова разойдутся.

Вот и всё. Это наш Большой Взрыв.

Не единственная точка бесконечной плотности. Не сингулярность. Просто наша Вселенная сталкивается с соседней в пространстве более высокой размерности и отскакивает. Мы воспринимаем это как Большой Взрыв, потому что мы застряли, живя на мембране. Мы не можем оторваться от мембраны и всплыть в объем, чтобы увидеть, что на самом деле происходит. С нашей плоской точки зрения столкновение выглядит как огненное рождение абсолютно всего.

Существует множество версий этой идеи, поэтому я собираюсь соединить разумный средний путь, чтобы дать вам общее представление о рассказе.

Сначала розовая, всё-решающая, мы-все-можем-идти-домой версия. Экпиротическая теория утверждает, что нет сингулярности. Нет точки бесконечной плотности, из которой всё возникает. Просто две простыни, дрейфующие в высокоразмерном ветре, притягивающие друг друга, отскакивающие, выделяющие энергию, разделяясь. И если Вселенная сыграет свои карты правильно, простыни могут сделать это снова. И снова. И снова. На самом деле, теория говорит, что они всегда это делали, и всегда будут. Наша Вселенная вечна, повторяющаяся, циклически отскакивающая от себя, чтобы инициировать новые раунды творения.

Отсюда и название. Экпиротическая происходит от древнегреческой стоической концепции, означающей «из огня», веры в то, что время от времени великое очищающее пламя поглотит весь мир и сведет всё к пеплу, давая творению ещё один шанс начать. И вот наша Вселенная делает именно это, колеблясь в объеме, сгорая и сбрасываясь, и снова сгорая.

О, и больше нет инфляции. Никакой не требуется. Медленный подход двух мембран может быть организован так, чтобы создавать рябь в пространстве-времени, которая ведет себя точно так же, как те, что производит инфляция, семена всей будущей структуры. Так что вы всё равно получите свои атомы, свои галактики, свою космическую паутину, все хорошие вещи, которые работающая космология обязана предоставить.

Что насчет плоскости, проблемы, которая так беспокоила стандартный Большой Взрыв? Решено. Когда мембраны сближаются, плотность энергии во Вселенной быстро растет, затапливая любую оставшуюся кривизну и выравнивая всю космос. Проблема горизонта, с её таинственно согласованными температурами? Тоже решена. Мембраны долго и неторопливо дрейфуют друг к другу, более чем достаточно времени для того, чтобы всё успокоилось в тихом согласии перед отскоком.

А темная энергия? Вот где становится умно. Экпиротическая теория не столько объясняет темную энергию, сколько требует её. Две мембраны проводят огромное количество времени, просто занимаясь своими делами, дрейфуя и расширяясь, и это затянутое расширение — именно то, что мы сегодня измеряем как темную энергию. Но в конечном итоге, далеко в будущем, темная энергия отключается. Это отключение и позволяет двум мембранам начать свой медленный путь обратно друг к другу. Так что, чтобы начать новый цикл, всё, что вам нужно сделать, это подождать. Сотни триллионов лет, плюс-минус, долго после того, как последняя звезда погаснет, и простыни снова сблизятся и отскочат, зажигая совершенно новый Большой Взрыв, как они всегда это делали.

А проблема энтропии, та, что убила циклическую мечту Толмана и каждую модель с тех пор? У экпиротической есть ответ и на это, и это самый умный ход из всех. Проблема Толмана заключалась в том, что энтропия оставалась запертой внутри Вселенной: вы накапливаете её, затем сжимаете, не имея куда её деть. Но в экпиротической картине Вселенная никогда не сжимается. Она продолжает расширяться всё это время. Так что вы разбавляете всю накопленную энтропию по невероятно огромному объему, прежде чем инициировать следующий отскок. Это в сущности чит-код, сбрасывающий вашу энтропию до почти нуля с каждым циклом.

Так что сделайте шаг назад и посмотрите на то, что у нас есть. Одна Вселенная. Всегда существующая. Отскакивающая от себя в пространстве более высокой размерности. Запитанная темной энергией, чем бы она ни была. Сбрасывающая свою собственную энтропию. Сеющая всю космическую структуру. Никакой инфляции. Никакой сингулярности.

Как идеи, это НЕ ПЛОХО. На самом деле, это хорошо. Это действительно хорошо.

Просто жаль, что это не работает.

В Части 4 мы узнаем, где именно эта красивая идея сталкивается с единственным судьей, которому не важно, насколько красива ваша математика: природой.