Вещи не то, чем кажутся. 100 фреймов УНИВЕРСУМА

Возникновение НИЧТО́ из НЕ́ЧТО. Переход от периодических и упорядоченных процессов к хаосу

В нашем мире присутствует как хаос, так и порядок. Значительная часть действительности во Вселенной представлена периодическими и квазипериодическими (сложными периодическими) процессами. Вопрос, насколько они обладают устойчивостью в различные моменты времени, имеет далеко нетривиальное значение.

Взять хотя бы Солнечную систему. Планеты движутся вокруг нашей звезды по орбитам близким к круговым, их положение в каждый момент времени расчётно и периодично. Несмотря на достижения небесной механики, существующей более двухсот лет, вопрос об устойчивости Солнечной системы всё ещё не решён. Останется ли наша планета Земля на своей орбите или упадёт на Солнце, улетит в дальний космос, столкнётся с другими планетами, не имеет ясности до сих пор. Отсутствует однозначное понимание и механизмов образования Солнечной системы. Так, согласно одной из моделей, она сразу в момент своего возникновения была таковой. Другой подход делает акцент на сложную эволюцию этой системы, и он, конечно, является более предпочтительным.

Возможны ли переходы от периодичности к хаотичности, существуют ли механизмы, обеспечивающие такую трансформацию? Возникшая в конце века новая область научного знания, получившая название нелинейной динамики, установила три основных сценария перехода к хаосу.

Первый, это последовательный каскад бифуркаций (изменение, раздвоение, удвоение) периода цикла (сценарий Фейгенбаума), возникающий под действием параметра, превышающего критическое значение [24]. В результате последовательности бифуркаций происходит мягкое возникновение хаотических траекторий, наряду с которыми существуют и окна периодичности. Было доказано, что из существования отображения в фазовом пространстве состояний (визуализаций) цикла периода 3 возникает хаотическая последовательность. Поэтому Т. Ли и Дж. Йорк назвали свою работу «Период три рождает хаос» [25]. Однако ни в работах Шарковского, установившего упорядоченные циклы (порядок Шарковского), ни в работах Ли-Йорка ничего не говорится об устойчивости циклов и размеров окон периодичности. Реализация сценария Фейгенбаума, благодаря своей универсальности, наблюдается во многих процессах от конвекции жидкости, находящейся в тепловом потоке переходящим в состояние турбулентности, до колебаний цен акций фондового рынка.

Второй – является жёстким переходом к хаосу всего через одну бифуркацию (сценарий Помо-Манневиля) [26]. Данный скачок сопровождается явлениями перемежаемости, заключающейся в том, что происходит чередование почти регулярных колебаний с зонами хаотического поведения. Это имеет огромное значение в понимании природных процессов, связанных с возникновением турбулентности. Происходит качественная перестройка в фазовом пространстве состояний, получившая название кризисов, в результате чего возникает хаос.

Третий – включает переходы к хаосу через различные квазипериодические процессы (сценарий Рюэля-Такенса) [27]. Согласно этому сценарию, переход к хаотическому поведению совершается после появления третьей частоты в двухчастотном квазипериодическом процессе. Тем не менее возможно возникновение хаоса и в двухчастотном режиме через разрушение квазипериодичности.

Необходимо отметить, что допустимы сложные комбинации представленных сценариев. Особый вариант возникновения хаоса осуществляется через явление резонанса, для которого характерно совпадение частот взаимодействующих процессов. Параметрический резонанс, как правило, приводит к резкому усилению колебаний, и при определённых условиях возможна их трансформация в хаотические и непредсказуемые состояния. Можно привести пример флаттера, резонансного воздействия в авиастроении, когда авиация вышла на субзвуковые скорости, а также разрушение ракетоносителя Королевской техники в результате резонанса колебаний работающих двигателей.

Возникшая в конце XX века теория катастроф, смогла объяснить и рассчитать скачкообразные переходы или метаморфозы как в природе, так и в любых сферах бытия, связанных с потерей устойчивости и упорядоченности. Действительно, внезапно закипает вода, вспыхивают бунты в тюрьмах, разрушается кристаллическая решетка вещества, а лишняя соломинка ломает спину верблюда. Причём никаким резким воздействиям эти объекты не подвергались. Их состояния плавно менялись, как и в предшествующие моменты времени, и ничто не предвещало катастрофу – резкое изменение в структуре или поведении системы. Основоположники теории катастроф Том, Зиман и Уитни выделили семь типов топологических конструктов или фазовых портретов, попадая в которые и пересекая бифуркационные зоны, система теряет устойчивость и разрушается. В результате возникает неупорядоченность вплоть до хаоса [28].

Возможен и обратный процесс, и это получило название бимодальности, где всё зависит от истории изменения. Установлено, что если количество воздействующих параметров не превышает пять, а переменных изменений два, то существует семь типов бифуркационных множеств, вычислив которые, и имея мониторинг движения, можно управлять состоянием системы, не допуская катастрофических явлений. Математика универсальна, и в настоящее время методы теории катастроф применяются уже практически во всех сферах реальности от физики твёрдого тела до психологии, экономики и политтехнологий.

Что первично хаос или порядок? Миры, где есть только что-то одно

Если рассматривать нашу Вселенную, то можно констатировать, что в этом мире преобладает случайность. Действительно, распределение звёзд в галактиках, расположение самих галактик, пылевых облаков, строение нейронной сети головного мозга, в чём-то напоминающее галактические распределения, всё это согласуется со вторым законом термодинамики, который утверждает возрастание энтропии как меры беспорядка, становящейся максимальной при равновероятностных состояниях. Хаос доминирует в нашем мире.

Тем не менее во Вселенной существуют и обратные процессы, стремящиеся к упорядоченности и усложнению. В звёздах протекают термоядерные реакции, в результате которых из простого элемента – водорода синтезируются все сложные атомы. Планеты вращаются вокруг звёзд, которые в свою очередь вращаются вокруг галактических ядер. К примеру, для нашего Солнца вместе с планетной системой такой цикл по разным оценкам составляет 220–240 млн лет и называется галактическим годом. Даже в химических реакциях присутствуют периодические и автоколебательные процессы, возникают явления самоорганизации. Наконец биологическая жизнь есть мощное антиэнтропийное явление, само возникновение которой с точки зрения современной науки имеет почти нулевую вероятность (единица, делённая на 20¹⁸²⁰). Но вопреки этому она существует и, согласно некоторым гипотезам, достаточно распространена во Вселенной [29].

В нашем мире присутствуют как случайность, беспорядочность, так и упорядоченность, и усложнение. Так что же первично, хаос или порядок? Для ответа на этот вопрос, необходимо выяснить в каком виде существует первичная реальность, и от какого критерия зависит наличие в ней либо хаоса, либо порядка.

Развитие топологии (науки о пространстве) позволило установить глобальный параметр, определяющий характер этих процессов в действительности – размерность пространства. Пространство может иметь любую размерность вплоть до N. И это ни метафора, и ни выверт математической мысли. Так, пространство нашей Вселенной имеет девять измерений, шесть из которых свёрнуты и образуют сложный топологический конструкт [30]. Они обнаруживают себя на планковском уровне масштаба, составляющим 10^-35 м, в то время как трёхмерное пространство в момент Большого взрыва претерпело инфляцию (раздувание) и продолжает расширяться, это макро- и мегамир, в котором мы живём. Топологией установлено, что если размерность пространства меньше 3, например, 2 (плоскость) или 1 (линия), то в этих мирах хаос невозможен и случайностей не существует. Тогда как в пространстве размерности 3 присутствует и хаос, и порядок. Но, если пространство во Вселенной имеет больше трёх размерностей, например, 4, 5…N, то в этих Вселенных царит хаос, а периодика невозможна, впрочем, как и усложнение. Даже атомы здесь отсутствуют, это миры элементарных частиц и случайностей.

Идеи голографической и Мультивселенной, в частности: работы Бома, Малдасены, Хоофта предполагают, что наш мир является проекцией голографической двухмерной параллельной Вселенной, где существуют только квазипериодические процессы, а случайностей и хаоса не существует. Они возникают в результате трансляции этой голографической основы в нашу девятимерную Вселенную. Следовательно, первичная реальность носит квазипериодический характер и существует в виде голографической целостности.

Таким образом, порядок первичен, поэтому и реализуются антиэнтропийные процессы, базирующиеся на первичной основе параллельной реальности. И, несмотря на глобальную тенденцию энтропийной направленности, в нашей Вселенной присутствует локальная негэнтропийная реализация. Открытие условий, законов и механизмов этих процессов может реализовать фантастический вариант входа в первичную реальность, позволит научиться управлять её основой, что может изменить мир нашей Вселенной и нас самих.

Поразительно, но, по оценкам космологов, количество параллельных Вселенных может составлять огромное число – 10⁵⁰⁰. Однако, вероятно, только некоторые из них, могут оказывать на нас существенное влияние, а в настоящее время речь идёт о воздействии лишь одной – голографической Вселенной.

Жизнь как неслучайное явление. Информационный подход

Энтропийные явления царствуют в нашем мире. Информация в термодинамике определяется как обратная энтропия, т. е. выступает как мера упорядоченности. Если взглянуть на нашу земную форму жизни с точки зрения этого подхода, поражает огромная информационная ёмкость живой системы. Ведь даже самый простой микроорганизм на Земле имеет почти нулевую вероятность возникновения (1:20¹⁸²⁰). Каким образом в нашей Вселенной могла возникнуть и существовать такая сложнейшая система?

Возможно, решение этого вопроса заключается в единообразной трактовке самого понятия информации. Между тем общей теории информации не существует, это дело ближайшего будущего, на данный момент имеется несколько принципиально разных концепций, трактующих данный феномен. Наибольшее распространение получил вероятностный подход, сформулированный Хартли и Шенноном. С их точки зрения информация выступает как мера уменьшения неопределённости в наступлении статистических событий. Подход Шеннона является более широким по сравнению с Хартли, так как включает разновероятностные события. Он может быть использован для выяснения разницы мер структур, имеющих вероятностные характеристики, и определения меры детерминированности, следовательно, апостериорной (полученной в результате опыта) информации. В качестве эталона выступает полный беспорядок, для которого характерна предельно высокая степень энтропии.

Существуют также трактовки информации как разности мер структур, но не имеющих вероятностную природу, а задаваемых в различных алгебрах [31].

В рамках шенноновского понимания информации Винером была заложена основа кибернетического подхода, наиболее близкая к пониманию функционирования живой материи. Им было сформулировано два важных положения: первое, информация не существует без своего носителя, по отношению к которому она инвариантна, и второе, она представлена в сигнальной форме и имеет кодовый характер. Иными словами, информация есть выражение порядка организованных сигналов, являющихся отображением источника. Отсюда пришла идея генетического кода как основы биологических процессов. Был открыт универсальный носитель генетической информации – ДНК, а также РНК, которая содержится в некоторых вирусах. Именно эта концепция лежит в основе понимания сущности живого.

Имеется и другой подход, рассматривающий информацию как меру комплексности (сложности) объектов. В рамках идей конструктивной математики, согласно которой все объекты являются построенными (сконструированными), возникла алгоритмическая концепция, сформулированная отечественным учёным А.Н. Колмогоровым. В ней информация определяется как минимальная длина компьютерной программы, с помощью которой этот объект был построен. Например, если мы возьмём числовой ряд 1.2.3.4.5…N, то для построения любого члена ряда нам понадобится всего один оператор, так как следующий член ряда возникает после прибавления к предыдущему единицы. Иначе говоря, есть одна формула, с помощью которой он строится и, следовательно, такой ряд как математический объект обладает малой информационной ёмкостью. А вот если взять набор случайных чисел, которые не имеют компактного алгоритма описания, то тогда, сколько имеется этих чисел, столько и потребуется операторов для их представления, и информационное содержание такого объекта будет громадно, а он сам сверхсложен.

Некоторые учёные рассматривают хаос как сверхпорядок, поскольку он является сверхсложным. Наверное, неслучайно хаотические структуры, являющиеся фракталами, буквально пронизывают ткани живых организмов, вырастая из хаосогенных механизмов. И это требует переоценки даже основных понятий нормы и патологии в таких, казалось бы, классических науках, как биология и медицина.

Особый подход к пониманию информации был сформулирован отечественным учёным К.А. Валиевым, где информация определяется как изменение состояний системы. Он является более универсальным, поскольку количество состояний определяет информационную ёмкость, а их изменения – переработку информации. Тогда получают своё логическое объяснения такие объекты, как прионы, не имеющие ДНК и РНК, а также нанобактерии, представляющие собой кристаллическую форму жизни. Возможно, мы просто не там ищем жизнь в космосе. Иные её формы могут находиться у нас на Земле буквально под ногами. В принципе, на возникновение жизни в космосе могло сказаться и влияние параллельной голографической Вселенной. Ведь в этой Вселенной, имеющей двухмерные пространственные параметры, не существует случайностей, есть лишь сложные периодические процессы, а жизнь тоже по-своему периодична.

Глава 2
Мир космоса и Мультивселенной

Существует ли жизнь в звёздах? Какая она тогда

Ещё несколько десятилетий назад человека, задающего такой вопрос, сочли бы сумасшедшим. Конечно, белковая жизнь, какой мы её знаем на нашей планете, невозможна в условиях звёзд, где царят чудовищное давление и температура в десятки миллионов градусов в центральных зонах. Достаточно констатировать, что на поверхности нашего светила температура составляет 5600 °C, и основным состоянием вещества является плазма, представляющая собой ионизированный газ, по сути, находящийся в хаотическом состоянии. Казалось бы, какая «живая» система в этих условиях может вообще возникнуть и существовать? Тем не менее прогресс научного познания открыл новые аспекты этой проблемы.

В настоящее время даже специалисты, работающие в областях исследований происхождения и специфики живых систем, отказались от обсуждения вопроса, чем отличается живое от неживого, и сконцентрировались на изучении механизмов его функционирования. Поскольку оказалось, что надёжных критериев их различий не существует. Традиционные представления, характеризующие живые системы, такие как обмен веществ, рост, размножение, эволюция и другие, оказались несостоятельными. Выяснилось, что и неживые системы обладают такими же свойствами при определённых условиях. Эти условия и механизмы переходов в настоящее время тщательно исследуются синергетикой. В частности, поразительные эффекты были установлены космонавтами при изучении свойств плазмы на Международной космической станции. В условиях невесомости возникли усложнения плазменных структур, плазма свернулась в двойную спираль, напоминающую по своей форме молекулу ДНК.

В звёздах имеется огромный источник энергии в виде термоядерных реакций, осуществляется синтез более сложных атомов, чем водород, который представлял основной элемент родившейся Вселенной, где ни углерода, ни кислорода, ни других элементов на тот момент не существовало. Белковая жизнь является продуктом жизнедеятельности звёзд, и, если бы их не было в нашей Вселенной, не было бы и живой материи. Это указывает на связь функционирования звёзд с возникновением и развитием жизни.

Возникает вопрос, а не имеется ли самостоятельное существование «живой» системы на плазменной основе? Косвенным подтверждением этой идеи является наличие плазмоидов в земных условиях, в частности, шаровой молнии, демонстрирующей довольно странное поведение. Природа этих явлений до сих пор остаётся невыясненной.

Особенностью живых систем является то, что их информационный объём колоссально избыточен. Как известно, во-первых, информация не зависит от своего носителя, следовательно, неважно на какой материальной основе она существует, лишь бы носитель выражал состояния системы. В принципе, компьютерная модель искусственного интеллекта возможна и на плазменной основе. В настоящее время весьма перспективным является разработка квантовых компьютеров именно на фотонной базе [32]. В таком направлении, как трансгуманизм высказывалась идея, и велись разработки, направленные на перенесение даже человеческого сознания на фотонный носитель. Собственно об этом писал ещё К.Э. Циолковский, который считал, что человечество в результате своего технического развития станет лучистой энергий, но именно звёзды и являются источником такой энергии [33]. Возможно, всё и вернётся к началу своих прародителей – звёздам.

Во-вторых, и в неживых системах осуществляется сохранение и переработка информации, связанной с изменением их состояний. Так может и в звёздах способны реализоваться подобные условия для существования информационной реальности достаточной степени сложности, что можно говорить о неком или неких организмах, отличных от кибернетических систем на химической основе, которыми является белковая жизнь.

Со спутников, находящихся рядом с Солнцем, регистрировались странные явления: одни объекты проходили звезду насквозь, другие погружались в неё, а некоторые, напротив, вылетали из светила. Учёные отказываются комментировать данные явления, считая их либо дефектами изображений, либо фантазиями комментаторов. Тем не менее, опираясь на представления такой области исследований, как SETI, занимающейся поиском внеземных цивилизаций и их оценкам, можно предположить, что сверхцивилизации используют звёзды, погружаясь в них для забора плазменных структур, как это показано в романе А. Кларка «Свидание с Рамой», а возможно, и живут непосредственно в звёздах, потребляя их огромный и практически неиссякаемый источник энергии.

И всё же остаётся вопрос, могут ли существовать, эволюционировать и даже достигать цивилизационных форм плазменные структуры, как это описано в фантастическом романе Сергея Лукьяненко «Звёзды – холодные игрушки. Звёздная Тень»? Некоторые предположения писателей-фантастов оказались пророческими, достаточно вспомнить Жюля Верна, а может быть действительность окажется гораздо фантастичнее, чем их предположения?

Так всё же, кто или что живёт в звёздах, или этот вопрос мифологичен?

Рождение Вселенной

Человечество на протяжении многих веков смотрело в ночное небо и задумывалось, откуда же взялся этот сияющий звёздный мир, и что будет с ним дальше? Как отмечал немецкий философ Иммануил Кант, две вещи поражают в этом мире: звёздное небо над головой и моральный закон внутри нас. Ему принадлежит гипотеза о происхождении Солнечной системы, а также предположение о существовании огромных звёздных островов, которые он назвал галактиками.

Тем не менее на протяжении трёх столетий после возникновения классической механики и работ Ньютона в области астрономии имелись весьма поверхностные представления о крупномасштабной структуре нашего мира. Даже в начале XX века многие были убеждены в том, что гигантская звёздная система нашей Галактики является уникальной и единственной в своём роде. Лишь в 1928 году, когда двухметровое зеркало американского телескопа разложила на звёзды ближайшую к нам «соседку», Туманность Андромеды, которая оказалась галактикой в полтора раза превышающей нашу, наступила новая эра [34].

Между тем мало кто сомневался, что вся наша Вселенная с её миллиардами галактик находится в статическом состоянии. Развитие науки XX века позволило рассматривать звёзды как огромные плазменные шары, в недрах которых протекают термоядерные реакции. Как оказалось, звёзды не вечны, была понята их эволюция, заканчивающаяся разными финальными состояниями этого процесса от белых карликов и нейтронных звёзд до чёрных дыр. Выяснилось, что абсолютно все атомы в нашей Вселенной синтезированы исключительно звёздами, причём тяжёлые элементы, находящиеся в периодической системе за железом, такие как платина, золото и другие, возникают во взрывных процессах, называемых вспышками сверхновых массивных звёзд, гораздо больших нашего Солнца. Идеи однородной, изотропной, бесконечной и существующей вечно Вселенной стали вступать в противоречие с наблюдательной астрономией, приводя к парадоксам.

Одним из них является фотометрический парадокс или, как его ещё называют, парадокс Ольберса. Вдали от Млечного Пути ночное небо выглядит поразительно тёмным. Но, если Вселенная бесконечна, соответствует евклидовой геометрии (кривизна пространства равна нулю) и существует вечно при достаточно равномерном распределении звёзд, то из любой точки пространства за бесконечное время должен прийти свет от далёких звёзд и заставить сиять небеса.

Другой парадокс связан с наличием радиоактивного вещества. Если Вселенная существует вечно, то всё радиоактивное вещество давно бы распалось. Между тем, общеизвестно, что это не так, и данный факт свидетельствует о вполне определённом времени существования нашей Вселенной.

Первоначально Альберт Эйнштейн находился в плену представлений о стационарности Вселенной. Фотометрический парадокс он разрешил, предположив, что пространство Вселенной замкнуто, т. е. обладает положительный кривизной, а, следовательно, имеет ограниченное количество звёзд. Вселенная, по его предположению, должна оказаться замкнутой трёхмерной сферой с определённым радиусом. В сферическом мире Эйнштейна насчитывалось бы 1000 млрд галактик, а кругосветное путешествие светового луча продолжалось бы 70 млрд лет. Легендарный физик построил статическую модель путём введения в неё сил гравитации, особой геометрии пространства с положительной кривизной, а также сил отталкивания. Эта модель позволила соотнести полученные результаты с данными наблюдательной астрономии. Радиус Вселенной оказался равным 10²⁸ сантиметра, а плотность составила 10^-29 г/см³.

Концепция стационарной Вселенной не предполагала эволюционного развития, более того, она была крайне неустойчивой, на что и обратил внимание А.А. Фридман. Интересно, что Эйнштейн признал работу Фридмана только после его соответствующих разъяснений. Эдвин Хаббл в 1929 году установил факт расширения пространства. А это означает, что когда-то вещество было сжато до немыслимо малых масштабов. Таким образом, была доказана глобальная эволюция Вселенной, но до триумфа этих представлений было ещё далеко.

Самое убедительное доказательство взрывного начала всего сущего было получено в 1965 году радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном в результате ряда измерений радиотелескопом радиошума, оставшегося от фазы горячей Вселенной на раннем этапе её развития. С этого времени идея взрывного начала, получившая название теории Большого взрыва, брала неизменно верх над всеми другими представлениями [35].

Тем не менее и она не была лишена недостатков, поскольку постулировала сингулярность, бесконечную плотность материи в начальный момент расширения и бесконечную температуру. И что очень важно, теория Большого взрыва не отвечала на вопрос, почему наше пространство трёхмерное. Наука не может работать с такими эмпирическими показателями, поэтому в конце XX века она была дополнена концепцией раздувающейся Вселенной, но для этого необходимо было обратиться к физике элементарных частиц, и, в частности, к теории Великого Объединения, описывающей единообразно гравитационные, слабые и сильные виды ядерных взаимодействий, а также электромагнитизм.

Откуда и почему произошёл Большой взрыв? Как из Ничто возникла огромная Вселенная во всём своём последующем многообразии? Для обыденного сознания такое не просто понять. Воспользуемся аналогией из нашего макромира. Откуда и почему рождается живописное полотно у художника? По сути краски, кисти и холст – это всего лишь инструменты для будущего творения. Необходимо определиться с выбором сюжета, формы, цветовой гаммы и т. д. Как возникают мысли в мозге? Несомненно, субстратом их продуцирующим, является нейронная сеть, но почему и как рождается конкретная идея? Иногда совершенно пустая, а порой гениальная. Люди как творчества, так науки чаще всего объясняют это озарением, прозрением, инсайтом, возникающим «из ничего».

В физике элементарных частиц возникновение Нечто из Ничто не является чем-то необычным. При крайне высоких значениях напряжённости электрического поля спонтанно, «из ничего», рождаются электроны и позитроны. Вблизи чёрных дыр из-за колоссальной гравитации вакуум постоянно испускает вновь рождённые элементарные частицы. Это излучение чёрных дыр было открыто знаменитым физиком Стивеном Хокингом. Поэтому само происхождение Большого взрыва не должно ассоциироваться с кроликом, появляющимся из шляпы, когда зрители в зале прекрасно понимают, что их обманывают. А вот вопрос, что же происходило дальше, является как раз краеугольным камнем в космологии.

В 80-х годах XX века А.Г. Гутом и П.Д. Стейнхардтом была разработана новая концепция, получившая название теории Раздувающейся Вселенной. Она позволила разрешить ряд проблем, присутствующих в концепции Большого взрыва, связанных с ранними фазами рождения Вселенной. Для этого были использованы достижения физики элементарных частиц, поскольку Вселенная являлась микрообъектом и подчинялась законам квантовой механики. К этому времени в физике была создана теория Великого объединения, единообразно описывающая электромагнитное, слабое и сильное ядерные взаимодействия. Также сформировались подходы к разработке теории Всего сущего, которая присоединила сюда ещё и гравитацию. Это было огромным достижением, так как природа, механизмы, силовые компоненты этих взаимодействий были совершенно различны. Если рассматривать физические взаимодействия частиц, то они характеризуются наличием базовых частиц, называемых фермионами, и частиц, которыми они обмениваются – бозонами. В электромагнитном взаимодействии фермионами являются электроны, а бозонами – фотоны. В слабом ядерном – обменными частицами выступают уже три бозона W+, W- и Z0. В сильном ядерном взаимодействии обменные частицы – это глюоны, их 8 типов, связывающих кварки, из которых состоят адроны, например, такие как протоны и нейтроны. За гравитационное взаимодействие ответственны гравитоны. Так вот, если за единицу принять сильное ядерное взаимодействие, то электромагнитное составит от него 1/137, слабое ядерное 10^-4, а гравитационное – 10^-34 [36].

Выяснилось, что при температуре 10¹⁵ градусов К (Кельвин, единица измерения температуры), слабое ядерное и электромагнитное взаимодействия сливаются в единое целое и становятся неразличимыми. При температуре 10²⁷ К происходит так называемое Великое объединение, когда сливаются сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия. И наконец при энергиях, соответствующих температуре 10³² Кельвина, к ним присоединяется гравитационное взаимодействие. Такие фазовые переходы оказали существеннейшее влияние на раннюю историю нашей Вселенной [37].

Другой важнейшей физической реальностью, с которой связано рождение нашего мира, является вакуум. Вакуум в квантовом мире кардинально отличается от вакуума в классической физике, где он представляется как пустота. В микромире вакуум – это не пустота. Дело в том, что из-за соотношения неопределённости энергии происходят её флюктуации, возникают и исчезают частицы, которые называют виртуальными. В настоящее время энергия вакуума крайне мала, но так было не всегда. Для лучшего понимания вакуум можно сравнить с агрегатными состояниями вещества, при изменении которых поглощается или выделяется энергия. 13,7 млрд лет назад и произошёл такой фазовый переход, в результате чего выделилось огромное количество энергии. За состояние вакуума отвечает поле Хиггса, скалярное поле, присутствующее в пространстве. В самые первые мгновения горячего Большого взрыва во Вселенной с её микроскопическим размером 10^-28 см температура превышала состояние «Великого объединения», составляя 10³² градусов Кельвина, а плотность могла достигать планковских величин (10⁹⁴ г/см³). При падении температуры до 10²⁷ Кельвина происходит «отщепление» гравитации, и это соответствует бифуркационной фазе. Остывая до температуры ниже 10²⁷ Кельвина, возникает фазовый переход, приводящий к нарушению симметрии физических взаимодействий. Однако он осуществляется медленнее по сравнению со скоростью остывания Вселенной. Возникает так называемое явление переохлаждения, что приводит к возникновению ложного вакуума. В отличие от истинного вакуума, плотность энергии ложного вакуума может быть очень велика. Согласно общей теории относительности, давление ложного вакуума оказывает влияние на гравитацию. Ложный вакуум, как особое состояние поля Хиггса, порождает эффект, связанный с отрицательным давлением, приводящий к гравитационному отталкиванию, что создаёт ускоренное расширение Вселенной, масштабы которой экспоненциально увеличиваются каждые 10^-34 секунды. Этот период быстрого расширения получил название инфляции. В результате сформировалась фаза с нарушенной симметрией. Поскольку в этих условиях состояние ложного вакуума неустойчиво, то это привело к переходу плотности энергии ложного вакуума в плотность массы обычной горячей материи, что вновь разогрело Вселенную до 10²⁷ градусов Кельвина. Далее Вселенная уже расширяется и охлаждается в соответствии с моделью Большого взрыва [38].

Теория инфляции объяснила отсутствие кривизны за счёт фазы быстрого расширения. Она также ввела на основе теории Великого объединения параметры температуры, плотности, временные характеристики и объяснила превалирование вещества над антивеществом. Так, распад бозонов Хиггса, приведшей к образованию обычных частиц материи и античастиц, оказался несимметричным. Эта теория в современных её модификациях создала условия для развития идей Мультивселенной, согласно которой наша Вселенная с её набором пространственных измерений является всего лишь одной из множества миров, где реализуются N пространственно-временные многообразия, поскольку в момент фазового перехода вакуума могло образоваться много областей пространства, претерпевших фазу инфляции.