Фред Хойл и мир де Ситтера

В этом выпуске мы публикуем статью Виталия Мацарского (стр. 2), где основным героем, кроме Леметра, выступает Фред Хойл. Со времен, описываемых в статье, утекло много воды, и гипотеза Хойла о стационарной Вселенной в изменившемся научном контексте выглядит несколько иначе. С одной стороны, она представляется совершенно ошибочной с точки зрения фактов, с другой — гораздо лучше согласующейся с современной картиной науки (хотя от этого не стала менее ошибочной).

Собственно, решение в общей теории относительности, напоминающее стационарную Вселенную Хойла, существует. Оно называется «мир де Ситтера» (de Sitter space, dS_n) — в нем пространство всё время расширяется, постоянная Хаббла не меняется со временем, любые две точки удаляются друг от друга с ускорением по экспоненциальному закону. То же самое подразумевается в гипотезе Хойла. Это решение существует давно, но лишь в конце прошлого века оно обрело конкретное физическое содержание. Причем в двух важнейших сценариях.

Первый из них — космологическая инфляция. Это тоже что-то вроде стационарной Вселенной, приближенно соответствующей миру де Ситтера. Именно инфляция сформировала нашу Вселенную большой, однородной и изотропной. Всё, что было в той раздувающейся Вселенной, — плотное однородное содержимое, называемое «инфлатон», и небольшая рябь пространства, возникшая из-за квантовых флуктуаций. Вселенная была почти стационарна и похожа сама на себя на всех масштабах. Рябь растягивалась вместе с пространством, квантовые флуктуации рождали новую рябь. И это продолжалось долго — минимум 60, а возможно, и сотни времен удвоения масштабов. Хотя в наших единицах эта история описывается ничтожным числом 10^–32–10^–35 с. А в конце этой стадии из тяжелого вакуума стало рождаться вещество, не нарушая закона сохранения энергии.

Второй сценарий — нынешнее расширение Вселенной за счет темной энергии. Пока это не стадия де Ситтера — она еще впереди, когда Вселенная станет почти пустой и каждая галактика улетит от ближайшей за пределы горизонта. Это снова будет стационарная Вселенная, в которой ничего не меняется. Только пустота будет не просто пустотой, а темной энергией, которую можно назвать новым инфлатоном. Если бы из нее рождались частицы, то никакого нарушения законов сохранения не было — такое уже происходило во времена первой космологической инфляции. Так что стационарная Вселенная Хойла имеет некие аналогии в реальности, хотя и довольно далекие. Не хватает одного важнейшего звена: протоны в вакууме не рождаются — нет механизма!

Фред Хойл (1915–2001), несомненно, был выдающимся человеком. Именно он придумал механизм синтеза углерода и более тяжелых элементов в звездах. Он, безусловно, заслужил Нобелевскую премию, но не получил ее: она досталась его соавтору, Вилли Фаулеру. Вся беда — в подмоченной репутации. Дело в том, что он продолжал цепляться за свою стационарную Вселенную, когда множество наблюдений противоречили ей. Изобретал всякие модификации и лазейки. В конце концов это стало уже неприличным.

Жаль, что Вселенная Хойла рухнула. Она была очень оптимистичной и жизнеутверждающей: вечнозеленая Вселенная, где вовсю работает панспермия, где нет никакой тепловой смерти и энтропия в единице объема не растет.

Не мудрено, что Хойл так держался за свою идею, пожертвовав репутацией. Видимо, внутренний философ и поэт в его душе оказались сильней внутреннего физика. И непременно почитайте его научную фантастику, особенно «Черное облако» (The Black Cloud, 1957).

Борис Штерн

Жорж Леметр, монсеньор Большой взрыв