Полностью замкнутый мир, по идее Хокинга, не проявляет себя вовне: из него не проникают наружу даже световые лучи. Значит, снаружи он должен представлять для стороннего наблюдателя нечто, не имеющее ни размеров, ни массы, ни электрического заряда.
Быть может, и наша Вселенная, по словам кембриджского теоретика, со всеми ее звездами, квазарами, галактиками и их скоплениями представляет всего лишь внутренний мир одного из максимона. Впрочем, миры-частицы не обязательно должны заключать в себе только гигантские мироздания. Их содержимое может быть и более скромным: например, содержать в себе одну лишь галактику или планетную систему…
С точки зрения физиков-теоретиков планкеоны и фридмоны представляют собой вполне математически реальные объекты и без каких-либо дополнительных гипотез их можно получить как решения систем уравнений релятивистской гравитации… Но как же все-таки Вселенная может сжаться до размеров атома? Вместе с другими кембриджскими теоретиками и Роджером Пенроузом Хокинг сумел показать суть процессов, «свертывающих» в единое целое масштабы макро- и микромира, наглядно демонстрируя возможность своеобразного космологического подхода к теории элементарных частиц.
Поразительно, но гипотеза Хокинга даже допускает опытную проверку. Для того чтобы наша Вселенная выглядела одной из разновидностей максимона, надо всего лишь, чтобы она имела некоторую строго определенную плотность материи, где-то в пределах 10–29 грамма в кубическом сантиметре. Пока данные о регистрируемой средней плотности несколько ниже — примерно 10–30 грамма в кубическом сантиметре, но это значение лежит в пределах допустимой погрешности. Разумеется, пока еще удивительные планкеоны и фридмоны являются лишь предвидением теоретика. Наука сейчас не может ответить, тождественны ли максимоны каким-то уже известным частицам, например протонам, или же это что-то совершенно новое, что еще только предстоит открыть опытным путем. Но как бы там ни было, концепция миров-частиц уже значительно обогатила квантовую космологию.
Чтобы хоть как-то представить себе необычный мир фридмонов, давайте совершим мысленное путешествие, которое некогда придумал Хокинг для одной из своих научно-популярных лекций.
Когда-то великий английский физик XVIII века Джеймс Кларк Максвелл ввел в обиход умозрительных физико-теоретических построений воображаемое существо, впоследствии названное демон Максвелла. Ему доступно все: наблюдать отдельные атомы, сортировать их, летать со сверхсветовыми скоростями… Представим, что этот демон, отправившись из центра нашей Вселенной, фридмона, начинает свое путешествие.
Демон встретит на своем долгом пути звезды, галактики, скопление галактик и скопление из скоплений… Но вот он приблизится к чудовищной воронке, соединяющей Вселенную фридмона с внешним миром. Пролетев через горловину наружу, максвелловский демон с удивлением обнаружил бы, что его родная Вселенная представляет теперь собой… всего лишь микроскопический объект. Так может быть, стремясь в космические дали, мы поднимаемся вверх по лестнице, идущей вниз? Что, если бесконечность мира скорее похожа на круг, где сколь угодно малые величины в то же время являются бескрайне большими?
Если наша Вселенная представляет собой замкнутый мир, то взаимное притяжение всех находящихся в нем тел — звезд, межзвездного газа и пыли, галактик и их совокупностей — будет в точности равно энергии их общей массы. Другими словами, будет существовать полное равенство инертной и гравитационной энергии. Так огромная Вселенная может оказаться почти в замкнутом мире, а ее внешние размеры могут быть микроскопическими и даже нулем.
Разумеется, так кажется внешнему наблюдателю: малая масса локализована внутри сферы микроскопически малого радиуса. Для наблюдателей же изнутри все выглядит совершенно по-другому: внутри этой кажущейся малой сферы в принципе может помещаться целая Вселенная со всеми своими галактиками, звездами и скоплениями галактик. Возможность существования подобных объектов вытекает из общей теории относительности. Теория допускает существование неограниченного числа фридмонов, а если учесть, что последние астрономические данные говорят о том, что во Вселенной может существовать электрически нейтральная скрытая масса, то вполне возможно, что и мир, в котором мы живем, не что иное, как фридмон.
Впрочем, фридмоны не обязательно должны заключать в себе только гигантские мироздания. Их содержимое может быть и более скромным: например, содержать в себе всего лишь одну галактику, звезду… А также несколько граммов или даже несколько сотых грамма вещества. Самое удивительное, что при всем этом все фридмоны внешне могут выглядеть совершенно одинаково. В таком случае, казалось бы, в природе должны встречаться частично замкнутые миры самых различных размеров, по крайней мере при наружном наблюдении. Ну а поскольку трудно представить себе, что огромная Вселенная имеет микроскопический электрический заряд, то фридмон, включающий в себя огромные миры, вроде бы должен иметь весьма малое распространение. Тут природа как бы проявляет симпатию к этому удивительному феномену.
Согласно расчетам Хокинга, почти замкнутая система с большим электрическим зарядом должна быть неустойчива. Чтобы обрести эту самую устойчивость, она стремится во что бы то ни стало выбросить из себя избыток электричества. Причем тот заряд, при котором система приобретет хотя бы хрупкое равновесие, должен быть как раз микроскопический, близкий к заряду, которым обладают многие элементарные частицы.
Таким образом, получается, что если пространство в какой-то момент времени и обладало большим зарядом, то через некоторое время заряд этот неизбежно уменьшится. А значит, соответственно сократятся размеры и масса пространства, каковыми они предстают перед сторонним наблюдателем. То есть, говоря проще, согласно математическим выкладкам получается, что стягивание гигантских миров в точку вполне вероятно.
Все эти и другие фантастические рассуждения не должны в принципе противоречить главной на сегодняшний день теории пространства-времени — ОТО, показывающей, как именно геометрические свойства нашего Мира зависят от распределения в нем материи. Проще всего было бы вспомнить двумерный мир, населенный плоскунами Хокинга. В этой модели Вселенная имеет вид изогнутого эластичного листа, кривизна которого определяется плотностью вещества, проявляя себя как гравитационное поле. Тогда вблизи гигантских масс все метрические соотношения привычной для нас геометрии Евклида будут меняться самым неузнаваемым образом, и весь Мир действительно может стянуться в точку…
Как-то раз на кафедральном семинаре Хокинга с участием Пенроуза и Торна в ходе мозгового штурма возникла идея о том, что максимон может проявить себя и как черная микроскопическая дыра. Правда, из такого его толкования на первый взгляд следует, что говорить о наличии какого-то внутреннего объема не имеет смысла, поскольку вся материя в процессе гравитационного коллапса должна превращаться в гравитационные волны.
В ходе обсуждения Хокинг заметил: необходимо учитывать обстоятельство, что далеко не вся материя коллапсирующей звезды превращается в гравитационные волны. Значительная часть первичного вещества, и, прежде всего, элементарные частицы, могут сохранять свою массу покоя. В процессе гравитационного коллапса эта часть вещества звезды увлекается гравитационными волнами в область виртуальной геометрии и уже из нее выбрасывается в другую вселенную (или в другую точку нашей Вселенной). Такую возможность вполне можно рассматривать как выбрасывание вещества звезды внутрь максимонов, принадлежащих этим вселенным.
При этом Торн дополнил утверждение Хокинга соображением о наличии у планкеонов конкретного внутреннего объема, поскольку в качестве миров-частиц могут рассматриваться не только вселенные с иной пространственной геометрией, но и с иными измерениями пространства-времени. Такая точка зрения, уточнил Пенроуз, автоматически объясняет устойчивость многомерной структуры миров-частиц. Нельзя говорить, устойчива или неустойчива эта структура, поскольку друг от друга подобные параллельные вселенные отделены областью виртуальной геометрии, где нет аналогов нашим понятиям, основанным на совсем иной физической реальности.
Хокинг подвел итоги мозгового штурма: первое, что следует из нашего толкования миров-частиц — это то, что в области виртуальной геометрии многомерные миры совершенно неотличимы от элементарных частиц. Хотя бы потому, что при этом относительны не только их пространственные и временные размеры, но и сами критерии, по которым вселенные отличаются от элементарных частиц. Пенроуз добавил: обособленность многомерных вселенных может быть не только полной, но и частичной, что позволяет наблюдать их во внутреннем пространстве какой-нибудь одной вселенной. Просто там, где эти вселенные связаны друг с другом, виртуальная геометрия частично утрачивает неопределенные метрические свойства, а значит и допускает в какой-то мере обычное наблюдение. Именно такие области физической реальности с частично нарушенной виртуальной геометрией и можно отождествить с «горловинами миров», связывающими отдельные «микроскопические вселенные».
Торн заключил: получается, что если пространство в какой-то момент времени и обладало большим зарядом, то через некоторое время заряд этот неизбежно уменьшится. А значит, соответственно сократятся размеры и масса пространства, каковыми они предстают перед сторонним наблюдателем. То есть, согласно математическим выкладкам, получается, что стягивание гигантских миров в точку вполне вероятно.
Развивая тему квантового многомирья, Хокинг решил посвятить следующий кафедральный семинар многомировой интерпретации квантовой механики, сравнимой по фантастичности вводимых понятий разве что с гипотезой миров-частиц.
Свое выступление профессор Хокинг начал довольно необычно, погрузив слушателей в интеллектуальную атмосферу середины ХХ века. Тогда, по его словам, среди всяческих экстрасенсов, медиумов и прорицателей поползли странные слухи. В основном они сводились к тому, что кто-то где-то слышал, будто ученые наконец-то доказали реальность существования паранормального мира, в котором правят законы магии. Более информированные даже произносили умные, но и им самим непонятные слова, о новой реальности квантового мира. В конце концов к обсуждению подключились научно-популярные журналы и передачи, и тогда выяснилось, что речь идет о новой парадоксальной теории, предсказывающей одновременное существование множества различных Вселенных. Несмотря на кажущуюся фантасти