Надувной кит и бесплатный пир инфляционной космологии
Об авторе: Горькавый Николай Николаевич, доктор физико-математических наук (МГУ, 1990), лауреат Государственной премии СССР (1989) и премии им. Роберта Годдарда (NASA/GSFC, 2013). Автор более ста научных статей, трех научных монографий и шести научно-популярных книг. Астероид 4654 Gor'kavyj назван в его честь.
В 1981 году Алан Гус опубликовал статью о квантовой инфляционной модели Вселенной, где предположил наличие «инфлатона» - гипотетического квантового поля, которое обеспечивает ускоренный разлет Вселенной из точки сингулярности – то есть, является пружиной Большого взрыва.
Вселенная перед периодом инфляции имела размер 10^-54 см и возраст 10^-37 секунды (Alan Guth “The Inflationary Universe”, 1997). Инфлатон ускоренно расширял эту крошечную Вселенную до возраста в 10^-35 секунды, успев увеличить ее примерно до метрового размера. Такое колоссальное (на 56 порядков) увеличение в размере делало Вселенную практически плоской и однородной: все неоднородности, включая начальную кривизну, выглаживались и растягивались.
После периода инфляции, Вселенная, надутая до размеров большой тыквы, продолжала расширяться уже по инерции, без ускорения, потому что квантовый инфлатон, мгновенно сделав свое дело, волшебным образом выключался.
Ключевой момент инфляционной космологии, которая в настоящее время доминирует среди ученых, это появление огромной Вселенной из ничего: «Если инфляция права, все может возникать из ничего или, по крайней мере, из очень малого. Если инфляция права, вселенная может быть названа, в конечном счете, бесплатным обедом.» Алан Гус (2002).
Любой человек тут же спросит: А как быть с законом сохранения энергии? Тут литр бензина без денег не получишь, а ребята ухитрились состряпать огромную Вселенную бесплатно!
Инфляционисты объясняют: «Закон сохранения энергии не нарушается за счёт того, что отрицательная гравитационная энергия в фазе инфляционного расширения всегда остаётся в точности равной положительной энергии вещества Вселенной, так, что полная энергия Вселенной остаётся равной нулю» (Википедия, «Инфляционная модель Вселенной»).
Тут надо уточнить, что, с точки зрения инфляционистов, полная энергия и полная масса Вселенной остаются равной нулю не только в фазе инфляционного расширения, но и в настоящее время. У человека, помнящего школьную программу, сразу возникают недоуменные вопросы: но ведь суммарная энергия вещества при расширении Вселенной сохраняется, а отрицательная энергия гравитационного поля - падает, в зависимости от расстояния между гравитирующими телами. Как можно сохранить при этом строгое равенство отрицательной и положительной энергии?
Краткое изложение мыслей инфляционистов на этот счет приведено в статье википедии – с самыми важными ссылками:
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Вселенная_с_нулевой_энергией (это почти дословный перевод статьи в англоязычной вики: https://en.wikipedia.org/wiki/Zero-energy_universe), где снова говорится:
«Вселенная с нулевой энергией — физическая гипотеза, предполагающая, что Вселенная обладает нулевым полным количеством энергии за счёт точной компенсации положительной энергии, связанной с материей, согласно формуле Эйнштейна E=mc^2, отрицательной энергией, связанной с гравитацией. Эта гипотеза широко обсуждается в популярной литературе».
Долой популярную литературу! Доказательства в студию! – имеет право потребовать налогоплательщик, выложивший кругленькую сумму за этот «бесплатный обед» для тысяч инфляционистов за 40+ лет существования инфляционной космологии
Увы! – доказательств никаких нет. Гус в своей толстой основной книге, написанной полтора десятилетия спустя своей оригинальной работы (Alan Guth “The Inflationary Universe”, 1997) рассказал все и обо всем – как он страдал над теорией инфляции, где долго искал и чем много болел. Но вот обосновать главный тезис своей теории он не смог. Он пытался! И даже отвел вопросу отрицательной гравитационной энергии целый аппендикс в своей книги (на него ссылается википедия, правда, датируя книгу 1997 года 1987-м). Но все, что он смог показать в этом аппендиксе – что гравитационная потенциальная энергия отрицательна, то есть, факт, который известен всем школьникам.
Давайте посмотрим дальше по ссылкам. Популярные книжки Хокинга не содержат формул, так что там только качественные рассуждения. Ссылки на Розена и Джохри 1994-95 годов (еще темная энергия не открыта!) относятся к ЗАМКНУТОЙ Вселенной, а ведь всем известно, что современная теория инфляции прочит Вселенной бесконечное разбегание. Самые свежие ссылки - на Карфика (2020) и на Поплавского (2014). Ну, наконец-то мы узнаем истину! Упс, Карфик обсуждает экзотическую теорию гравитации с торсионными полями и скрытыми размерностями (Torsion Hides Extra-Dimension). Что можно получить в таких теориях? Все, что угодно, так что никакого отношения эти теории к ОТО или хотя бы к ньютоновской гравитационной теории, где есть и положительная энергия материи и отрицательная энергия гравитационного поля, то есть, в ее рамках можно показать хотя бы принцип этого чудесного баланса, который приводит к нулевой энергии Вселенной. Поплавский – наша последняя надежда. Правда, он тоже работает в модификации гравитационной теории Einstein-Cartan-Sciama-Kibble, то есть расширяет свои возможности по сравнению с классической ОТО, но посмотрим к каким выводам он приходит. Отмечу, что Поплавский – человек грамотный, он даже знает, что такое псевдотензор энергии-импульса гравитационного поля! (У Гуса это понятие в книге напрочь отсутствует, думаю, что 99% квантовых космологов даже не понимают, что это такое).
Ура, победа! Поплавский утверждает: «Используя псевдотензор энергии-импульса Эйнштейна для гравитационного поля в этой теории, мы показываем, что энергия и импульс замкнутой Вселенной равны нулю. Поскольку положительная энергия от массы и движения наблюдаемой материи во Вселенной превышает по величине отрицательную энергию от гравитации, Вселенная должна содержать другую форму материи, энергия которой отрицательна. Эта форма, которая не может состоять из частиц, может быть наблюдаемой темной материей». Так, здесь нужен перевод с эзопова языка (так как теория инфляции является священной коровой современной космологии, то критиковать ее предпочитают только эзоповым языком).
Итак, попытка Поплавского, невзирая на все возможности теории Einstein-Cartan-Sciama-Kibble (а он там и белые дыры рассматривал и т.д.), оказалась провальной: если рассмотреть материю Вселенной с положительной энергией и сравнить ее с отрицательной энергией гравитационного поля, то никакой компенсации не будет, потому что отрицательная гравэнергия в несколько раз меньше энергии материи. Поплавский отчаянно пытается спасти ситуацию, введя материю с отрицательной энергией, заодно (непонятно, как) навешав на нее проблему темной материи! Это невиданная и неслыханная форма материи – но без нее желанной нулевой энергии Вселенной не достичь. Все, Поплавский на этом выдохся. Теперь вспомним, что же предлагает инфляционная теория в качестве темной материи – ВИМПЫ или аксионы с вполне положительной энергией, что еще больше ухудшает ситуацию с дисбалансом энергии!
Даже википедия признает: «Экспериментальные доказательства того, что наблюдаемая вселенная является вселенной с нулевой энергией в настоящее время неубедительны. Гравитационная энергия видимой материи составляет 26-37 % от наблюдаемой общей плотности массы-энергии.»
Ну, конечно, если поколдовать с введением новых отрицательных энергий, то можно наколдовать и нулевую массу Вселенной. Может темную энергию привлечь? Но она постоянна (связана с вакуумом) и ее относительная роль растет со временем, значит, на достаточно ранних стадиях Вселенной ею можно пренебречь по сравнению с веществом – следовательно, дисбаланс энергий или там или сейчас непременно должен быть.
Итак, факт налицо: идея Гуса о том, что отрицательная гравэнергия полностью и навсегда компенсирует положительную энергию Вселенной, полностью провальна. А ведь это не какие-то мелкие ньюансы с инфляционными потенциалами, с флуктуациями и проблемы c выбором начальных значений. Это базисная вещь теории «Вселенной из ничего». Это кит, на котором зиждется святая инфляционная теория.
Когда в 2018 году я делал приглашенный доклад о циклической вселенной (см. мою свежую книгу «Пульсирующая Вселенная» https://www.ozon.ru/product/pulsiruyushchaya-vselennaya-gorkavyy-nikolay-nikolaevich-1615984186/) на международной конференции, организованной французскими учеными, и сказал, что масса Вселенной оценивается в такое-то количество грамм, меня из зала перебил Линде, один из отцов инфляционной теории (так как она победила, то у нее появилось сразу много отцов, это поражение всегда сирота):
«Вселенная имеет нулевую массу!»
Я ответил, что мне известен этот тезис инфляционной космологии, но я с ним не согласен – и попробовал обосновать свою точку зрения (как следует из вышеизложенного, довольно простую и прозрачную), но было очевидно, что Линде даже не допускает мысли о том, что главный тезис теории инфляции, куда он вложил значительную часть своей жизни, может быть неправилен.
То есть, какие-либо дискуссии с инфляционистами о ГЛАВНОМ базисе их теории невозможны. А сами они убедительно молчат и никак не обосновывают того кита, на котором они дружно сидят.
Кит оказался надувным! Ну и общество (=налогоплательщиков) тоже надули: более сорока лет теория, которая зиждется на неверном посыле, ухитряется процветать и богатеть. Вероятнее всего, теория инфляции войдет в историю, как теория, имевшая самую широкую популярность при полном отсутствии доказательной базы под главным тезисом.
