Изощренный, но не злонамеренный 46 страница

(обратно)

4. Космическое микроволновое излучение было открыто в 1964 учеными Лаборатории Белл Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном во время тестирования большой антенны, предназначенной для связи со спутниками. Фоновый шум, с которым столкнулись Пензиас и Вильсон, оказалось невозможно удалить (даже после того, как они выбросили птичий помет – "белый шум" – из внутренностей антенны), и с ключевыми прозрениями Роберта Дике из Принстона и его студентов Петера Ролла и Дэвида Вилинсона вместе с Джимом Пиблсом в конце концов было осознано, что антенна улавливала микроволновую радиацию, которую произвел Большой взрыв. (Важная работа в космологии, которая установила платформу для этого открытия, была проведена ранее Георгием Гамовым, Ральфом Алфером и Робертом). Как мы обсуждаем далее в последующих главах, фоновая радиация дает нам подлинную картину вселенной, когда ей было около 300 000 лет. Это было, когда электрически заряженные частицы вроде электронов и протонов, которые нарушали движение лучей света, объединились для формирования электрически нейтральных атомов, которые в общем и целом позволили свету путешествовать свободно. С тех самых пор такой древний свет, – произведенный на ранних этапах вселенной, – беспрепятственно путешествовал и сегодня заполнил все пространство микроволновыми фотонами.

(обратно)

5. Физическое явление, затронутое здесь, как обсуждается в Главе 11, известно как красное смещение. Обычные атомы, такие как водород и кислород, эмитируют свет с длинами волн, которые хорошо классифицированы лабораторными экспериментами. Когда такие вещества входят в состав галактик, которые уносятся прочь, испущенный ими свет удлиняется, почти как сирена полицейского автомобиля, который уносится прочь, также удлиняется, проводя к падению высоты звука. Поскольку красный свет это свет с самой большой длиной волны, который может быть виден невооруженным глазом, это растяжение света называется эффектом красного смещения. Величина красного смещения растет с ростом скорости убегания, а потому, измеряя достигнутые длины волн и сравнивая их с лабораторными результатами, можно определить скорость удаленного объекта. (На самом деле это один вид красного смещения, такой же как эффект Допплера. Красное смещение может быть также вызвано гравитацией: фотоны удлиняются, когда выкарабкиваются из гравитационного поля).

(обратно)

6. Более точно, склонный к математике читатель отметит, что частица массы m, находящаяся на поверхности шара радиуса R и плотности массы ρ, ощущает ускорение d2R/dt2, равное (4π/3)R3Gρ/R2, так что (1/R)d2R/dt2 = (4π/3)Gρ. Если мы формально идентифицируем R с радиусом вселенной, а ρ с плотностью массы вселенной, это будет уравнение Эйнштейна для эволюции размера вселенной (в предположении отсутствия давления).

(обратно)

7. См. P.J.E. Peebles, Principles of Physical Cosmology (Princeton: Princeton University Press, 1993), p. 81.

Надпись гласит: "Но кто на самом деле надул этот шар? Что привело к тому, что вселенная расширяется или раздувается? Эту работу сделала Лямбда! Другой ответ не может быть дан" (Перевод Конраада Шалма). Лямбда обозначает нечто, известное как космологическая константа, идея, с которой мы столкнемся в Главе 10.

(обратно)

8. Чтобы избежать путаницы, позвольте мне заметить, что недостатком модели с монеткой является то, что каждая монетка по существу идентична любой другой, тогда как это определенно не верно для галактик. Но суть в том, что на самых больших масштабах – масштабах порядка 100 миллионов световых лет – индивидуальные отличия между галактиками, как все уверены, усредняются, так что, когда мы анализируем гигантские объемы пространства, общие свойства каждого такого объема предельно похожи на свойства любого другого такого объема.

(обратно)

9. Вы могли бы путешествовать прямо по внешнему краю черной дыры и оставаться там, включив двигатели, чтобы избежать затягивания в нее. Сильное гравитационное поле черной дыры проявляется как интенсивная деформация пространства-времени, что приводит к тому, что ваши часы будут тикать намного медленнее, чем они это делали бы в более обычном положении в галактике (как в относительно пустом пространственном просторе). Еще раз, продолжительность времени, измеренная по вашим часам, совершенно правомерна. Но, как и при замедлении времени при высокой скорости, это полностью индивидуальная точка зрения. Когда мы анализируем свойства вселенной как целого, более удобно иметь более широко применимое и согласованное понятие истекшего времени, и это обеспечивается часами, которые двигаются вместе с космическим течением пространственного расширения и которые подвержены намного более спокойному, намного более усредненному гравитационному полю.

(обратно)

10. Склонный к математике читатель заметит, что свет путешествует вдоль нулевых геодезических пространственно-временной метрики, которые для определенности мы можем выбрать равными ds2 = dt2 – a2(t)(dx2), где dx2 = dx12 + dx22 + dx32, а xi есть сопутствующие координаты. Выбирая ds2 = 0, что соответствует нулевым геодезическим, мы можем записать ∫tt0 (dt/a(t)) для полного сопутствующего расстояния, которое свет, испущенный в момент t, может пройти до момента t0. Если мы умножим это на величину масштабного фактора a(t0) в момент t0, мы рассчитаем физическое расстояние, которое прошел свет за этот временной интервал. Этот алгоритм может быть широко использован, чтобы рассчитать, как далеко свет может улететь за данный временной интервал, обнаруживая, являются ли две точки в пространстве, например, причинно связанными. Как вы можете видеть, для ускоренного расширения даже для достаточно большого t0 интеграл ограничен, показывая, что свет никогда не достигнет достаточно удаленного сопутствующего положения. Таким образом, во вселенной с ускоренным расширением имеются места, с которыми мы никогда не сможем связаться, и наоборот, области, которые никогда не смогут связаться с нами. О таких областях говорят как о находящихся за пределами нашего космического горизонта.

(обратно)

11. Для анализа геометрической формы математики и физики используют количественный подход к кривизне, разработанный в девятнадцатом столетии, который сегодня является частью математической области знаний, известной как дифференциальная геометрия. Один неформальный способ размышления об измерении кривизны заключается в изучении треугольников, нарисованных на или внутри изучаемой области. Если сумма углов треугольника равна 180 градусов, как это будет, когда он нарисован на плоской столешнице, мы говорим, что область плоская. Но если сумма углов больше или меньше 180 градусов, как это будет, когда треугольник нарисован на поверхности сферы (направленное наружу выдувание сферы из плоскости заставит сумму углов превысить 180 градусов) или на поверхности седла (вдавливание седловой поверхности внутрь из плоскости заставит сумму углов быть меньше 180 градусов), мы говорим, что поверхность кривая. Это показано на Рис. 8.6.

(обратно)

12. Если вы склеили противоположные вертикальные края тора-экрана вместе (что есть основания сделать, поскольку они отождествлены – когда вы проходите через один край, вы немедленно возникаете на другом, – вы получите цилиндр. И затем, если вы сделали то же самое с верхним и нижним краями (которые теперь будут иметь форму окружностей), вы получите форму пончика (бублика). Таким образом, пончик есть другой способ размышления о торе или представления тора. Одно усложнение этого представления заключается в том, что пончик больше не выглядит плоским! Однако, это на самом деле так. Используя понятие кривизны, данное в предыдущем комментарии, вы найдете, что все треугольники, нарисованные на поверхности пончика имеют углы, чья сумма равна 180 градусов. Факт, что пончик выглядит кривым, является ложным изображением того, как мы вставили двумерную поверхность в наш трехмерный мир. По этой причине в текущем контексте более удобно использовать явно неискривленные представления двух- и трехмерных торов, как это обсуждается в тексте.

(обратно)

13. Отметим, что мы потеряли в различении концепций формы и кривизны. Имеются три типа кривизны для полностью симметричного пространства: положительная, нулевая и отрицательная. Но две поверхности могут иметь одинаковую кривизну и все же не быть идентичными, простейшим примером является плоский видеоэкран и плоская бесконечная столешница. Таким образом, симметрия позволяет нам свести кривизну пространства к трем возможностям, но имеются в некотором смысле больше чем три формы пространства (отличающиеся тем, что математики называют глобальными свойствами), которые проявляют эти три кривизны.

(обратно)

14. До настоящего момента мы сосредоточивались исключительно на кривизне трехмерного пространства – кривизне пространственных сечений в пространственно-временном батоне. Однако, хотя это тяжело изобразить, во всех трех случаях пространственной кривизны (положительной, нулевой, отрицательной) все четырехмерное пространство-время искривлено со степенью кривизны, становящейся все больше, когда мы исследуем вселенную все ближе к Большому взрыву. Фактически, вблизи момента Большого взрыва четырехмерная кривизна пространства-времени возрастает настолько, что уравнения Эйнштейна отказывают. Мы обсудим это далее в последующих главах.

(обратно)

Глава 9

1. Если вы повысите температуру еще больше, вы найдете четвертое состояние материи, известное как плазма, в котором атомы разрушены на их составляющие частицы.

(обратно)

2. Имеются любопытные субстанции, такие как соли Рошелле, которые становятся менее симметричными при высоких температурах, и более симметричными при низких температурах – противоположно тому, что мы, как правило, ожидаем.

(обратно)

3. Одно различие между полями сил и материи выражено в принципе исключения Вольфганга Паули. Этот принцип показывает, что в то время как огромное количество частиц сил (вроде фотонов) могут объединяться, чтобы произвести поля, доступные доквантовому физику, такому как Максвелл, поля, которые вы видите всякий раз, когда вы заходите в темную комнату и включаете свет, частицам материи в общем случае законы квантовой физики запрещают такое кооперирование согласованным, организованным образом. (Более точно, две частицы одного и того же вида, такие как два электрона, не могут занять одинаковое состояние, тогда как для фотонов такого ограничения нет. Таким образом, поля материи в общем случае не имеют макроскопического, классического проявления).

(обратно)

4. В схеме квантовой теории поля каждая известная частица выглядит как возбуждение лежащего в основании поля, связанного с семейством, членом которого частица является. Фотоны есть возбуждения фотонного поля – что означает, электромагнитного поля; up-кварк является возбуждением up-кваркового поля; электрон есть возбуждение электронного поля, и так далее. Таким образом, вся материя и все силы описываются не едином квантовомеханическом языке. Ключевая проблема, что очень тяжело оказалось описать на этом языке все квантовые свойства гравитации, проблема, которую мы будем обсуждать в Главе 12.

(обратно)

5. Хотя поле Хиггса названо в честь Петера Хиггса, жизненно важную роль в его введении в физику и его теоретической разработке сыграло большое число других физиков, среди других – Томас Киббле, Филип Андерсон, Р. Браут и Франко Энглерт.

(обратно)

6. Имейте в виду, что величина поля задается расстоянием от центра его чаши, так что даже если поле имеет нулевую энергию, когда его величина находится во впадине чаши (поскольку высота над впадиной обозначает энергию поля), его величина не равна нулю.

(обратно)

7. В описании в тексте величина Хиггсова поля задана его расстоянием от центра чаши, так что вы можете удивиться, сколько точек на круговой впадине чаши, – которые находятся на таком же расстоянии от центра чаши, – дают любую, но одинаковую величину Хиггсова поля. Ответ, для склонного к математике читателя, в том, что различные точки во впадине представляют величины Хиггсова поля с одним и тем же значением, но с различными фазами (величина Хиггсова поля является комплексным числом).

(обратно)

8. В принципе, имеется две концепции массы, которые водятся в физике. Одна концепция описана в тексте: масса есть свойство объекта, которое сопротивляется ускорению. Иногда это понятие массы называют инертной массой. Вторая концепция массы имеет отношение к гравитации: масса как такое свойство объекта, которое определяет, насколько сильно он будет притягиваться гравитационным полем выбранной величины (такой как земная). Иногда это понятие массы называется гравитационной массой. На первый взгляд, Хиггсово поле имеет отношение только к пониманию инертной массы. Однако принцип эквивалентности ОТО декларирует, что силы, ощущаемые от ускоренного движения и от гравитационного поля неразличимы – они эквивалентны. А это означает эквивалентность между концепциями инертной и гравитационной массы. Таким образом, Хиггсово поле имеет отношение к обоим видам массы, которые мы упомянули, поскольку, согласно Эйнштейну, они одинаковы.

(обратно)

9. Я благодарю Рафаэля Каспера за указание, что это описание является вариацией призовой метафоры профессора Дэвида Миллера, предъявленной в ответ на требование Британского министра науки Вильяма Вальдеграве Британскому физическому обществу в 1993 объяснить, почему деньги налогоплательщиков должны быть использованы на поиски частицы Хиггса.

(обратно)

10. Склонный к математике читатель должен отметить, что фотоны, и W, и Z бозоны описываются в электрослабой теории как лежащие в присоединенном представлении группы SU(2) x U(1), а потому обмениваются под действием преобразований этой группы. Более того, уравнения электрослабой теории обладают полной симметрией относительно преобразований этой группы, что является в этом смысле тем, что мы описываем частицы сил как взаимосвязанные. Более точно, в электрослабой теории фотон является особой смесью калибровочного бозона, проявляющего U(1) симметрию, и U(1) подгруппы SU(2); таким образом, он тесно связан со слабым калибровочным бозоном. Однако, вследствие структуры произведения групп симметрии четыре бозона (на самом деле два W-бозона с противоположными электрическими зарядами) не полностью смешиваются под ее действием. Тогда в этом смысле слабое и электромагнитное взаимодействия являются частью единой математической схемы, но такой, которая не столь полно унифицирована, как могло бы быть. Если включить сильные взаимодействия, группа пополнится путем включения SU(3) фактора – "цвета" SU(3) – и эта группа, имея три независимых фактора, SU(3) х SU(2) x U(1), только подчеркивает дальше отсутствие полного единства. Такова часть мотивировки великого объединения, обсужденного в следующей секции: великое объединение обращается к единственной, полупростой группе (Ли), – группе с единственным фактором, – которая описывает силы на больших масштабах энергии.

(обратно)

11. Склонный к математике читатель должен заметить, что великая теория объединения Джорджи и Глэшоу базировалась на группе SU(5), которая включала SU(3), группу ассоциирующуюся с сильным ядерным взаимодействием, а также SU(2) x U(1), группу, ассоциирующуюся с электрослабым взаимодействием. В дальнейшем физики изучали следствия других потенциальных групп великого объединения, таких как SO(10) и Е6.

(обратно)

Глава 10

1. Как мы видим, взрыв Большого взрыва не был взрывом, который имел место в одной точке существовавшего ранее пространственного простора, и поэтому мы также не ищем, где он взорвался. Шутливое описание неполноценности Большого взрыва, которое мы использовали, следует Алану Гуту; см., например, его книгу The Inflationary Universe (Reading, Eng.; Perseus Books, 1997), p. xiii.

(обратно)

2. Термин Большой взрыв иногда используется для обозначения события, которое само произошло в момент времени нуль, приведя вселенную к существованию. Но поскольку, как мы будем обсуждать в следующей главе, уравнения ОТО не действуют в момент нуль, никто не имеет никакого понятия, чем на самом деле было это событие. Этот пробел мы имеем в виду, когда говорим, что теория Большого взрыва не включает в себя Большой взрыв. В этой главе мы ограничимся областями, в которых уравнения не отказывают. Инфляционная космология использует такие хорошо себя ведущие уравнения, чтобы обнаружить короткое взрывное разрастание пространства, которое мы обычно относим к взрыву в теории Большого взрыва. Определенно, однако, что этот подход оставляет без ответа вопрос о том, что происходило в начальный момент времени создания вселенной – если там на самом деле был такой момент.

(обратно)

3. Abraham Pais, Subtle Is the Lord (Oxford: Oxford University Press, 1982), p. 253.

(обратно)

4. Для склонного к математике читателя: Энштейн заменил оригинальное уравнение Gμν = (8πG/c4)Tμν на Gμν + Λgμν = (8πG/c4)Tμν, где Λ есть число, обозначающее величину космологической постоянной.

(обратно)

5. Когда я обращаюсь к массе объекта в этом контексте, я ссылаюсь на сумму полных масс его отдельных составляющих. Если, скажем, куб состоит из 1 000 атомов золота, я ссылаюсь на 1 000 масс одного такого атома. Это определение согласуется с точкой зрения Ньютона. Законы Ньютона говорят, что такой куб будет иметь массу в 1 000 раз больше массы отдельного атома золота, и что он будет весить в 1 000 раз больше, чем отдельный атом золота. В соответствии с Эйнштейном, однако, вес куба также зависит от кинетической энергии атомов (так же, как и всех других вкладов в энергию куба). Это следует из E = mc2: большая энергия (Е), безотносительно к источнику, транслируется в большую массу (m). Таким образом, эквивалентный способ выражения сути в том, что поскольку Ньютон не знал о E = mc2, его закон гравитации использует определение массы, которое не учитывает различные вклады в энергию, такие как энергия, связанная с движением.

(обратно)

6. Обсуждение здесь намекает на лежащую в основе физику, но не ухватывает ее полностью. Давление, оказываемое сжатой пружиной, влияет на полную энергию ящика и, как обсуждалось в предыдущем параграфе, в соответствии с ОТО, к делу имеет отношение полная энергия. Однако, момент, который я здесь объясняю, заключается в том, что само давление – не только через вклад, который оно вносит в полную энергию, – генерирует гравитацию, почти как это делают масса и энергия. В соответствии с ОТО давление гравитирует. Также заметим, что отталкивательная гравитация, на которую мы ссылаемся, является внутренним гравитационным полем, ощущаемым внутри области пространства, заполненного чем-то, что имеет отрицательное давление вместо положительного. В такой ситуации отрицательное давление будет давать вклад в отталкивательное гравитационное поле, действующее внутри области.

(обратно)

7. Математически космологическая константа представляется числом, обычно обозначаемым Λ (см. комментарий 4). Эйнштейн нашел, что его уравнения имеют полный смысл безотносительно к тому, выбрана ли Λ положительным или отрицательным числом. Обсуждение в тексте сосредоточено на особенно интересном для современной космологии (и современных наблюдений, как будет обсуждаться) случае, в котором Λ положительна, поскольку это приводит к появлению отрицательного давления и отталкивательной гравитации. Отрицательная величина Λ дает обычную притягивательную гравитацию. Отметим еще, что поскольку давление, оказываемое космологической постоянной, однородно, это давление не будет оказывать непосредственно какую-либо силу: только разности давлений, подобно тому, что чувствуют ваши уши, когда вы под водой, приводят к силе давления. Вместо этого сила, оказываемая космологической константой, есть чисто гравитационная сила.

(обратно)

8. Обычные магниты всегда имеют как северный, так и южный полюса. В отличие от этого, теории великого объединения предполагают, что могут иметься частицы, которые подобны чистому северному или чистому южному магнитным полюсам. Такие частицы называются монополями и они могли бы иметь большое влияние на стандартную космологию Большого взрыва. Они никогда не наблюдались.

(обратно)

9. Гут и Туе обнаружили, что переохлажденное Хиггсово поле будет действовать как космологическая константа, открытие, которое было сделано ранее Мартинусом Вельтманом и другими. Фактически, Туе говорил мне, что был ограниченный лимит страниц в Physical Review Letters, журнале, в который они с Гутом послали свою статью, и они не уместили в заключительные утверждения ничего о том, что их модель должна вызывать период экспоненциального расширения. Но Туе также заметил, что это было достижение Гута в осознании важности космологических последствий периода экспоненциального расширения (что будет обсуждаться позже в этой и следующей главе), и, следовательно, в помещении инфляции во фронт и в центр космологической карты.

Во временами извилистой истории открытия русский физик Алексей Старобинский нашел несколькими годами ранее другой способ генерирования того, что мы сейчас называем инфляционным расширением, работа была описана в статье, которая не была широко известна среди западных ученых. Однако, Старобинский не подчеркнул, что период такого быстрого расширения мог бы решить ключевые космологические проблемы (такие как проблемы горизонта и плоскостности, что будет коротко обсуждено), что объясняет частично, почему его работа не вызвала отклика энтузиазма, который получил Гут. В 1981 японский физик Катсушико Сато также разработала версию инфляционной космологии, а даже раньше (в 1978) русские физики Геннадий Чибисов и Андрей Линде случайно обнаружили идею инфляции, но они нашли, – когда исследовали детально, – что она допускает разновидность важной проблемы (обсуждающейся в комментарии 11), и потому не стали публиковать свой труд.

Склонный к математике читатель должен заметить, что нетрудно увидеть, как возникает ускоренное расширение. Одно из уравнений Эйнштейна есть (d2a/dt2)/a = –4πG/3(ρ+3p), где а, ρ и p есть масштабный фактор вселенной (ее "размер"), плотность энергии и плотность давления, соответственно. Заметим, что если правая сторона этого уравнения положительна, масштабный фактор будет расти с возрастающим темпом: темп роста вселенной будет ускоряться со временем. Для Хиггсова поля, восседающего на плато, его плотность давления оказывается равной отрицательной величине его плотности энергии (то же самое справедливо для космологической константы), так что правая сторона в самом деле положительна.

(обратно)

10. Физика, лежащая в основании этих квантовых скачков, есть принцип неопределенности, затронутый в Главе 4. Я буду явно обсуждать применение квантовой неопределенности к полям в Главах 11 и 12, но, чтобы предварить этот материал, коротко отмечу следующее. Величина поля в данной точке пространства и темп изменения величины поля в этой точке играют ту же роль для полей, как положение и скорость (импульс) играют роль для частицы. Таким образом, точно так же, как мы не можем когда-либо знать сразу определенное положение и определенную скорость частицы, поле не может иметь определенную величину и определенный темп изменения этой величины в любой данной точке пространства. Чем более определена величина поля в данный момент, тем более неопределен темп изменения этой величины – это означает, тем более вероятно, что величина поля изменится моментом позже. А такое изменение, индуцированное квантовой неопределенностью, это то, что я имел в виду, когда ссылался на квантовые скачки величины поля.

(обратно)

11. Вклад Линде и Альбрехта со Стейнхардом абсолютно решающий, поскольку оригинальная модель Гута – сейчас называемая старой инфляцией – страдала фатальным пороком. Вспомним, что переохлажденное Хиггсово поле (или в терминологии, которую мы вводим, поле инфлатона) имеет величину, которая восседает на выпуклости его энергетической чаши однородно во всем пространстве. Так что, когда я описывал, как быстро переохлажденное поле инфлатона могло бы спрыгнуть к низшей величине энергии, вы могли бы спросить, будет ли этот квантово-индуцированный прыжок происходить везде в пространстве в одно и то же время. А ответ такой, что не будет. Вместо этого, как утверждал Гут, релаксация поля инфлатона к нулевой величине энергии имеет место через процесс, названный пузырьковым зародышеобразованием: инфлатон падает к своей нулевой величине энергии в одной точке пространства, и тут пробуждается распространяющийся вовне пузырек,чьи стенки двигаются со скоростью света, в котором инфлатон падает к нулевой величине энергии с прохождением через стенку пузырька. Гут вообразил, что много таких пузырьков с хаотически расположенными центрами в конце концов соберутся воедино, чтобы дать вселенную с нулевой энергией поля инфлатона везде. Проблема, однако, как Гут сам осознал, в том, что окружающее пузырьки пространство все еще заполнено полем инфлатона с ненулевой энергией, так что такие области будут продолжать подвергаться быстрому инфляционному расширению, растаскивая пузырьки друг от друга. Поэтому тут нет гарантии, что растущие пузырьки найдут друг друга и соединятся в большой, однородный пространственный простор. Более того, Гут утверждал, что энергия поля инфлатона не теряется, когда оно релаксирует к нулевой энергии, а конвертируется в обычные частицы материи и радиации, населяющие вселенную. Чтобы довести модель до соответствия с наблюдениями, однако, эта конверсия должна была бы давать однородное распределение материи и энергии по всему пространству. В механизме, который предложил Гут, эта конверсия должна была бы происходить через столкновения стенок пузырьков, но расчеты – проведенные Гутом и Эриком Вайнбергом из Колумбийского университета, а также Стивеном Хокингом, Ианом Моссом и Джоном Стюардом из Кембриджского Университета – обнаружили, что итоговое распределение материи и энергии было бы не однородным. Таким образом, оригинальная инфляционная модель Гута привела к существенным проблемам в деталях.

Прозрение Линде и Альбрехта со Стейнхардом – теперь называемое новой инфляцией – урегулировало эти досадные проблемы. Через замену формы чаши потенциальной энергии на ту, что на Рис. 10.2, эти исследователи обнаружили, что инфлатон мог бы релаксировать к своей нулевой величине энергии "скатываясь" с энергетического холма во впадину, постепенный и изящный процесс, который не требует квантовых прыжков, как предлагалось первоначально. И, как показали их расчеты, это слегка более постепенное скатывание с холма успешно пролонгирует инфляционное раздувание пространства, так что один отдельный пузырек легко вырастает достаточно большим, чтобы заключить в себе целую наблюдаемую вселенную. Таким образом, в этом подходе не требуется беспокоиться об объединении пузырьков. Что имеет равную важность, вместо конверсии энергии поля инфлатона в обычные частицы и радиацию при столкновениях пузырьков в новом подходе инфлатон постепенно завершает эту конверсию энергии однородно через все пространство через процесс подобный трению: когда поле скатывается с энергетического холма – однородно по пространству – оно передает свою энергию зацепляясь (взаимодействуя с) за более привычные поля частиц и излучения. Новая инфляция, таким образом, сохраняет все успехи подхода Гута, но оказывается способной уладить существенные проблемы, с которыми тот столкнулся.

Примерно через год после важного прогресса, предложенного новой инфляцией, Андрей Линде совершил другой прорыв. Чтобы новая инфляция успешно возникла, должно одновременно встать на свои места большое количество ключевых элементов: чаша потенциальной энергии должна иметь правильную форму, величина поля инфлатона должна начинаться с высокого положения в чаше (и, слегка более формально, сама величина поля инфлатона должна быть однородна в достаточно большой пространственной области). Наряду с тем, что для вселенной возможно достижение таких условий, Линде нашел способ генерации инфляционного взрыва при более простом, намного менее изощренном наборе условий. Линде осознал, что даже при простой чаше потенциальной энергии, такой как на Рис. 9.1а, и даже без точного расположения начальной величины поля инфлатона инфляция все еще может легко иметь место. Идея такова. Представьте, что в очень ранней вселенной вещи были "хаотическими" – например, представьте, что имелось поле инфлатона, чья величина хаотически скакала от одной величины к другой. В некоторых местах в пространстве его величина могла быть малой, в других местах его величина была средней, а еще в других местах в пространстве его величина могла быть высокой. Теперь, в местах, где величина поля была малой или средней ничего особенно достойного внимания не происходило. Но Линде осознал, что нечто фантастически интересное могло бы иметь место в областях, где полю инфлатона случилось достичь высокой величины (даже если область была мельчайшей, не более 10–33 сантиметра в поперечнике). Когда величина поля инфлатона высока, – когда она находится в вышине энергетической чаши на Рис. 9.1а, – устанавливается разновидность космического трения: величина поля пытается скатиться с холма к более низкой потенциальной энергии, но ее высокая величина дает вклад в тормозящую силу сопротивления, так что она скатывается очень медленно. Таким образом, величина поля инфлатона должна была быть возле постоянной величины и (почти как инфлатон на вершине холма потенциальной энергии в новой инфляции) должна была давать вклад в почти постоянную энергию и почти постоянное отрицательное давление. А нам теперь очень привычно, что это условия, требуемые чтобы двигать взрыв инфляционного расширения. Таким образом, не привлекая особо специальной энергетической чаши и не устанавливая поле инфлатона в специальную конфигурацию, хаотическое окружение ранней вселенной могло бы легко вызвать инфляционное расширение. Не удивительно, Линде назвал этот подход хаотической инфляцией. Многие физики рассматривают его как наиболее убедительное осуществление инфляционной парадигмы.