Changes
/* 7 */
Մենք կտեսնենք, որ թեև անորոշության սկզբունքը սահմանափակում է կանխագուշակումների ճշգրտությունը, սակայն, միևնույն ժամանակ ազատում է մեզ այն հիմնական անկանխատեսելիությունից, որն ի հայտ է գալիս տարածություն֊ժամանակի եզակիության դեպքում։
==8==
Տիեզերքի սկզբնավորումն ու ապագան
Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսությունն ինքնուրույն կանխագուշակում էր, որ տարածություն֊ժամանակը սկիզբ է առել Մեծ պայթյունի եզակիությունից և վերջ կգտնի կամ Մեծ ճայթյունի եզակիությամբ (եթե տիեզերքն ամբողջապես նորից կոլապսի ենթարկվի) և կամ սև խոռոչային եզակիությամբ (եթե ինչ֊որ տեղայնացված մի տիրույթ, ինչպես աստղը, կոլապսի ենթարկվի)։ Խոռոչն ընկնող ամեն նյութ եզակիությունում ոչնչանալու է, և խոռոչից դուրս լոկ նրա զանգվածի գրավիտացիոն ազդեցությունը պիտի շարունակի գործել։ Մյուս կողմից, երբ սկսեցին հաշվի առնել քվանտային ազդեցությունները, թվաց, թե նյութի զանգվածը կամ էներգիան ի վերջո պետք է վերադառնա տիեզերքի մնացյալ մաս, և սև խոռոչն իր մեջ եղած եզակիության հետ միասին պետք է ցնդի ու անհետանա։ Քվանտային մեխանիկան արդյո՞ք նմանօրինակ ցնցող ազդեցություն կարող է ունենալ Մեծ պայթյունի և Մեծ ճայթյունի եզակիությունների վրա։ Իրականում ի՞նչ կպատահեր տիեզերքի ամենավաղ և ամենաուշ փուլերում, երբ գրավիտացիոն դաշտերն այն աստիճան հզոր լինեին, որ այլևս հնարավոր չլիներ անտեսել քվանտային ազդեցությունները։ Տիեզերքն իսկապես սկիզբ կամ վերջ ունի՞։ Եթե այո, ապա ի՞նչ տեսք ունեն դրանք։
1970֊ական թվականներին ես ուսումնասիրում էի հիմնականում սև խոռոչները, բայց 1981֊ին տիեզերքի սկզբնավորման և ապագայի հարցերի նկատմամբ իմ հետաքրքրությունը վերարթնացավ, երբ ներկա եղա Վատիկանում ճիզվիտների կազմակերպած տիեզերագիտական համաժողովին։ Կաթոլիկ եկեղեցին անցյալում կոպիտ սխալ էր գործել Գալիլեոյի նկատմամբ, երբ գիտական հարց լուծելիս փորձել էր պարտադրել իր եկեղեցական օրենքը՝ հայտարարելով, թե արեգակն է պտտվում երկրի շուրջ։ Այժմ, դարեր անց, որոշվել էր մի խումբ մասնագետներ հրավիրել, որպեսզի նրանք տիեզերագիտական հարցերի մասին խորհուրդներ տային եկեղեցուն։ Համաժողովի ավարտին պապն ընդունեց մասնակիցներին։ Նա մեզ ասաց, թե ընդունելի է տիեզերքի էվոլյուցիան Մեծ պայթյունից հետո ուսումնասիրելը, բայց չպետք է խորամուխ լինել Մեծ պայթյունի մեջ, որովհետև դա հենց արարման պահն է և, հետևաբար, Աստծո գործը։ Ես երջանիկ էի, որ պապն անտեղյակ էր իմ զեկուցման նյութին, որով հանդես գալով համաժողովում, ես խոսել էի այն մասին, թե հնարավոր է, որ տարածություն֊ժամանակը վերջավոր լինի, բայց և սահման չունենա։ Այս բանը նշանակում էր, որ տիեզերքը չի ունեցել սկիզբ և չի եղել Արարման պահ։ Ես ցանկություն չունեի արժանանալ Գալիլեոյի բախտին, որի հետ նույնանալու մեծ միտվածություն եմ միշտ ունեցել, մասամբ այն զուգադիպության պատճառով, որ ծնվել եմ նրա մահվանից ուղիղ 300 տարի հետո։
Որպեսզի բացատրեմ իմ և ուրիշների գաղափարներն այն մասին, թե քվանտային մեխանիկան ինչպես կարող է ազդել տիեզերքի սկզբնավորման և ապագայի վրա, անհրաժեշտ է ամենից առաջ հասկանալ տիեզերքի համընդհանուր հավանության արժանացած պատմությունը, համաձայն այն պատկերացման, որը կոչվում է «տաք մեծ պայթյունի մոդել»։ Ենթադրվում է, որ տիեզերքը նկարագրվում է ըստ Ֆրիդմանյան մոդելի՝ Մեծ պայթյունից սկսած։ Համաձայն այս մոդելների, ընդարձակվելուն զուգընթաց նրա պարունակած նյութերն ու ճառագայթումը սառչում են։(Երբ տիեզերքը կրկնակի ընդարձակվի, ապա ջերմաստիճանը կիսով չափ կնվազի)։ Քանի որ ջերմաստիճանը պարզապես միջին էներգիայի կամ մասնիկների արագության չափանիշն է, ուստի տիեզերքի սառչելը մեծապես կազդի իր մեջ պարունակած նյութի վրա։ Բարձր ջերմաստիճանում մասնիկներն այնպիսի մեծ արագությամբ կշարժվեն, որ միջուկային ու էլեկտրոմագնիսական ուժերի շնորհիվ կհաղթահարեն ցանկացած ձգողություն, սակայն, քանի որ դրանք սառչում են, ապա սպասելի է, որ մասնիկների միջև գործող ձգողական ուժի շնորհիվ դրանք սկսեն խմբեր կազմել։ Դեռ ավելին, ջերմաստիճանից է կախված այն, թե ինչ տեսակի մասնիկներ կարող են գոյություն ունենալ տիեզերքում։ Բավականին բարձր ջերմաստիճաններում մասնիկների էներգիան այնքան մեծ է, որ իրար հետ բախվելիս կառաջանան բազմատեսակ մասնիկ֊հակամասնիկ զույգեր։ Եվ չնայած այդ մասնիկների մի մասն իրենց հակամասնիկների հետ բախվելով կոչնչանան (կանիհիլանան), սակայն ծնվածների թիվն ավելի մեծ կլինի, քան ոչնչացածներինը։ Ցածր ջերմաստիճաններում, սակայն, երբ իրար հետ բախվող մասնիկների էներգիան փոքր է, մասնիկ֊հակամասնիկ զույգերի առաջացումը դանդաղ է լինում, և ոչնչացումը տեղի է ունենում ավելի արագ, քան առաջացումը։
Մեծ պայթյունի պահին, ենթադրվում է, որ տիեզերքի չափսը զերո էր, և, հետևաբար, այն անսահման տաք էր։ Բայց տիեզերքի ընդարձակմանը զուգընթաց՝ ճառագայթման ջերմաստիճանն ընկել է։ Մեծ պայթյունից մեկ վայրկյան անց ջերմաստիճանը պետք է մոտավորապես տասը հազար միլիոն աստիճանով ընկած լիներ։ Բավական է ասել, որ դա հազար անգամ բարձր է արեգակի կենտրոնի ջերմաստիճանից։ Այդպիսի բարձր ջերմաստիճաններ ստացվում են ջրածնային ռումբի պայթեցումների ժամաակ։ Տիեզերքն այդ ժամանակ առավելապես ֆոտոններ, էլեկտրոններ և նեյտրինոներ պետք է պարունակած լիներ (վերջիններս չափազանց թեթև մասնիկներ են, որոնց վրա միայն թույլ ուժերը և գրավիտացիան կարող են ներգործել), ինչպես նաև նրանց հակամասնիկները՝ որոշ թվով պրոտոնների և նեյտրոնների հետ միասին։ Մինչ տիեզերքը շարունակում էր ընդարձակվել, և ջերմաստիճանը՝ իջնել, բախումների հետևանքով էլեկտրոն֊հակաէլեկտրոն զույգերի առաջացման արագությունը պետք է որ նվազեր և իջներ դրանց անիհիլացմամբ ոչնչացման արագությունից։ Այսպիսով, էլեկտրոնների և հակաէլեկտրոնների (պոզիտրոն) մեծ մասն իրար արդեն ոչնչացրած և ֆոտոններ առաջացրած կլինեն, և շատ քիչ թվով էլեկտրոններ կլինեն մնացած։ Սակայն նեյտրինոներն ու հականեյտրինոներն անիհիլացված չեն լինի միմյանց, որովհետև այս մասնիկները միմյանց կամ այլ մասնիկների հետ շատ թույլ են փոխազդում։ Այսպիսով, նրանք մինչև օրս պետք է որ գոյություն ունենան։ Եթե մենք կարողանանք դիտել այդ մասնիկները, ապա դա կլինի տիեզերքի շատ տաք սկզբնավորումն ապացուցող լավագույն փաստը։ Սակայն, դժբախտաբար, նրանց էներգիան այսօր այնքան փոքր պետք է լինի, որ հնարավոր չլինի ուղղակի դիտել։ Բայց, եթե նեյտրինոները զանգվածից զուրկ չեն, այլ ունեն իրենց սեփական փոքր զանգվածը, ապա համաձայն 1981 թվականին ռուսների կողմից կատարված և դեռևս չհաստատված մի գիտափորձի, մենք կկարողանանք անուղղակիորեն հայտնաբերել դրանք։ Այդ մասնիկներն ի հայտ կգան «սև նյութի» մի այնպիսի ձևով, որի մասին վերևում նշվեց, և կունենան բավականին ուժեղ գրավիտացիոն ձգողական ուժ, որպեսզի արգելակեն տիեզերքի ընդարձակումը և պատճառ լինեն, որ այն դարձյալ կոլապսի ենթարկվի։
Մեծ պայթյունից հարյուր վայրկյան անց ջերմաստիճանը պետք է որ իջներ մինչև հազար միլիոն աստիճան, ինչը համապատասխանում է ամենատաք աստղերի ներսում եղած ջերմաստիճանին։ Այս ջերմաստիճանում պրոտոնների ու նեյտրոնների էներգիան այլևս չէր բավարարի, որպեսզի նրանք ձերբազատվեին ուժեղ միջուկային ուժի ձգողությունից և կմիանային ու դեյտերիումի (ծանր ջրածնի) ատոմների միջուկներ կառաջացնեին, որոնք պարունակում են մեկ պրոտոն և մեկ նեյտրոն։<ref>Սովորական ջրածնի ատոմի միջուկը կազմված է մեկ պրոտոնից և դրա համար կոչվում է պրոտոն։ Դեյտերիումի (ծանր ջրածնի) ատոմի միջուկը պարունակում է մեկ պրոտոն ու մեկ նեյտրոն և կոչվում է դեյտրոն։</ref> Դեյտերիումի միջուկները կարող են միանալ պրոտոնների և նեյտրոնների հետ և առաջացնել հելիումի միջուկ, որը պարունակում է երկու պրոտոն և երկու նեյտրոն։ Կարող են առաջանալ նաև փոքր քանակությամբ ավելի ծանր երկու տարր․ լիթիում և բերիլիում։ Կարելի է հաշվարկներով պարզել, որ տաք մեծ պայթյունի մոդելում պրոտոնների և նեյտրոնների քառորդ մասը փոխարկված կլինեն հելիումի միջուկների, ինչպես նաև փոքր քանակությամբ ծանր ջրածնի և այլ տարրերի։ Ավելցուկ նեյտրոնները կքայքավեին և կառաջացնեին պրոտոններ, որոնք սովորական ջրածնի ատոմների միջուկներն են։
Տիեզերքի վաղ ջերմ փուլի վերոհիշյալ պատկերացումն առաջին անգամ առաջարկել է Գեորգի Գամովը 1948֊ին, իր հայտնի աշխատությունում, որը գրել է իր աշակերտ Ռալֆ Ալֆերի հետ։
Գամովը օժտված էր շատ նուրբ հումորով և համոզեց միջուկային գիտնական Հանս Բեթին, որպեսզի նա ևս իր անունը ավելացնի հողվածի հեղինակների անուններին և, այսպիսով հոդվածը գրված լինի «Ալֆեր, Բեթե, Գամով» հեղինակների կողմից, որը հիշեցնում է հունարեն այբուբենի առաջին երեք տառերի՝ «ալֆա, բետա, գամմա» հերթականությունը։ Դա շատ հարմար էր այնպիսի մի հոդվածի համար, որ վերաբերում էր տիեզերքի սկզբնավորմանը։ Այս աշխատությունում այն արժեքավոր կանխագուշակումն էր արվում, որ տիեզերքի շատ ջերմ հեռավոր փուլերում արձակված ճառագայթումը (ֆոտոնների ձևով) մինչև օրս իր գոյությունը պետք է պահած լինի, թեև շատ ցածր ջերմաստիճանում բացարձակ զերոյից (-273, 2°c) մի քանի աստիճան բարձր։<ref>Բացարձակ զերոն (որը կոչվում է նաև Կելվինի զերո աստիճան) սահմանային ամենացածր ջերմաստիճանն է։</ref> Ահա հենց այս ճառագայթումն էր, որ Պենզիասն ու Ուիլսոնը հայտնաբերել էին 1965֊ին։ Երբ Ալֆերը, Բեթեն և Գամովը հրատարակեցին իրենց աշխատությունը պրոտոնների և նեյտրոնների միջուկային ռեակցիայի մասին, շատ բան դեռ չգիտեինք։ Հետևաբար, տիեզերքի վաղ փուլերում տարբեր տարրերի հարաբերական քանակությունների կապակցությամբ արված կանխագուշակումները բավարար ճշգրիտ չէին, սակայն այս հաշվումները այժմ կրկնվել են նորագույն պատկերացումների հիման վրա և շատ լավ համընկնում են մեր ժամանակակից դիտարկումներին։ Դեռ ավելին, այլապես շատ դժվար կլիներ բացատրել, թե ինչո՞ւ պետք է այսքան մեծ քանակով հելիում գոյություն ունենար տիեզերքում։ Այդ պատճառով վստահությամբ կարող ենք ասել, որ մեր պատկերացումները տիեզերքի մասին, համենայն դեպս Մեծ պայթյունից մեկ վայրկյան անց, ճիշտ են։
Մեծ պայթյունից մի քանի ժամ հետո հելիումի և մյուս տարրերի առաջացումը կդադարի։ Դրանից հետ, հետագա միլիոնավոր տարիների ընթացքում, տիեզերքը շարունակ կընդարձակվի առանց որևէ արտակարգ փոփոխությայն։ Վերջապես, երբ ջերմաստիճանն իջնի մինչև մի քանի հազար աստիճան, էլեկտրոնների ու միջուկների էներգիան այլևս բավարար չեն լինի, որպեսզի նրանց միջև էլեկտրոմագնիսական ձգողությունը հաղթահարվի, և նրանք կսկսեն միավորվել և ատոմներ առաջացնել։ Ամբողջությամբ վերցրած՝ տիեզերքը կշարունակի իր ընդարձակումը և սառչելը, բայց այն տիրույթներում, որտեղ նյութը համեմատաբար ավելի խիտ է, քան միջին խտությունը, ընդարձակումը կդանդաղի՝ հավելյալ գրավիտացիոն ձգողության պատճառով։ Մի քանի տիրույթներում ընդարձակումը վերջնականապես կանգ կառնի, և դրանք կսկսեն վերստին կոլապսի ենթարկվել։ Կոլապսի ընթացքում այդ տիրույթներից դուրս գտնվող նյութի գրավիտացիոն ձգողությունը պատճառ կլինի, որ կծկվող այդ տիրույթները դանդաղորեն պտտվեն։ Կոլապսի ենթարկվող տիրույթների փոքրացմանը զուգընթաց, նրանց պտտման արագությունը կաճի ճիշտ այնպես, ինչպես չմշկորդի պտտման արագությունը սառույցի վրա, երբ վերջինս ծալում է ձեռքերը։ Վերջապես, երբ տիրույթը բավական փոքրանա, նրանք այնպիսի արագությամբ կպտտվեն, որ հավասարակշռվի գրավիտացիոն ձգողությունը, և արդյունքում ծնունդ կառնեն սկավառակաձև պտտվող գալակտիկաներ։ Այլ տիրույթներ, զրկված լինելով պտտական շարժումից, կփոխակերպվեն ձվաձև մարմինների, որոնք այժմ կոչվում են էլիպսաձև գալակտիկաներ։ Այս դեպքում տիրույթը կոլապսի չի ենթարկվում, քանի որ գալակտիկայի առանձին մասեր իրենց կենտրոնի նկատմամբ կշարունակեն պտտվել կայուն կերպով, բայց գալակտիկան ամբողջությամբ վերցված զրկված կլինի պտտական շարժումից։
Ժամանակի ընթացքում գալակտիկաներում ջրածին և հելիում գազերը կառաջացնեն փոքր ամպեր, որոնք իրենց գրավիտացիոն դաշտերի ազդեցության տակ կկոլապսվեն։ Կծկման ընթացքում նրանց մեջ գտնվող ատոմները կսկսեն բախվել միմյանց, գազի ջերմաստիճանը դրանով կբարձրանա, և, ի վերջո, այն այնքան կտաքանա, որ ջերմաստիճանը բավարար կլինի միջուկային սինթեզի ռեակցիաներ սկսելու համար։ Արդյունքում ջրածինը կփոխակերպվի հելիումի։ Առաջացած ջերմությունը պատճառ կդառնա, որ ճնշումը բարձրանա, և դրանով կանգ առնի ամպերի հետագա կծկումը։ Դրանք երկար ժամանակ կայուն վիճակում կշարունակեն իրենց գոյությունը՝ որպես աստղեր, ինչպես մեր արեգակը՝ ջրածնի այրումից հելիում առաջացնելով և ստացված էներգիան՝ որպես ջերմություն և լույս ճառագայթելով։ Ավելի մեծ զանգվածով աստղերը պետք է ավելի տաք լինեն, որպեսզի կարողանան հավասարակշռել իրենց ավելի ուժեղ գրավիտացիոն ձգողությունը։ Այսպիսով, դրանցում միջուկային սինթեզի ռեակցիաներն ավելի մեծ արագությամբ կընթանան, և իրենց ջրածինը կսպառեն հարյուր միլիոն տարուց ավելի շուտ։ Այնուհետև այդ մեծ զանգվածով աստղերը փոքր֊ինչ կսեղմվեն, և քանի որ դրանից տաքանում են, կսկսեն հելիումը փոխակերպել ծանր տարրերի, ինչպես, օրինակ, ածխածնի կամ թթվածնի։ Այս ռեակցիաները, սակայն, մեծ քանակության էներգիա չեն առաջացնի, և կստեղծվի ճգնաժամային մի վիճակ, ինչպես նկարագրվեց սև խոռոչների վերաբերյալ գլխում։ Թե հետագայում ի՞նչ է կատարվում՝ լրիվ պարզ չէ, բայց հավանական է, որ աստղի կենտրոնական տիրույթները կոլապսվեն և հասնեն ավելի խիտ վիճակի, ինչպիսիք են նեյտրոնային աստղը կամ սև խոռոչը։ Աստղի արտաքին տիրույթները կարող են երբեմն ժայթքել ահավոր մի պայթյունով․ դա կոչվում է գերաստղ և լուսավորությամբ գերազանցում է իր գալակտիակյի բոլոր աստղերին։ Աստղի կյանքի վերջին փուլերում առաջացած ծանր տարրերից մի քանիսը շպրտվում են հետ՝ գալակտիկայի գազի մեջ, և կարող են հիմք դառնալ աստղերի հաջորդ սերնդի համար։ Մեր արեգակը այդ ծանր տարրերից պարունակում է մոտ 2 տոկոս, քանի որ այն երկրորդ կամ երրորդ սերնդի աստղ է, որը ծնվել է մոտ հինգ հազար միլիոն տարի առաջ վաղեմի գերնոր աստղի մնացորդներ պարունակած պտտվող գազային ամպից։ Ամպի պարունակած գազի մեծ մասն օգտագործվել է արեգակի առաջացման համար կամ շպրտվել հեռուները, սակայն ծանր տարրերի փոքր քանակներն ի մի հավաքվելով, առաջացրել են մարմիններ, որոնք այժմ որպես մոլորակներ, ինչպես, օրինակ, մեր երկրագունդը, պտտվում են արեգակի շուրջը։
Սկզբնական շրջանում երկիրը շատ տաք է եղել և առանց մթնոլորտի։ Ժամանակի ընթացքում այն սառել է, և ժայռերից արձակված գազերն առաջացրել են մթնոլորտ։ Վաղ շրջանի մթնոլորտը կյանքի համար պիտանի չէր։ Այն թթվածին չէր պարունակում, այլ պարունակում էր մարդու համար մի շարք թունավոր գազեր, ինչպես, օրինակ, ծծմբաջրածինը (նեխած ձվի հոտ արձակող մի գազ)։ Սակայն կյանքի պարզունակ որոշ ձևեր կան, որոնք այդպիսի պայմաններում կարող են պահպանել իրենց գոյությունը և զարգանալ։ Այն կարծիքը կա, որ կյանքի այդ ձևերը զարգացել են օվկիանոսներում, հավանաբար ատոմների պատահական միացումների ձևով, որոնք մեծ գոյացություններ՝ մակրոմոլեկուլներ են առաջացրել և ընդունակ եղել, օվկիանոսում գտնվող այլ ատոմների ի մի հավաքելով, իրենց նման գոյացություններ առաջացրել։ Այսպիսով, տեղի է ունենում վերարտադրություն և բազմացում։ Որոշ դեպքերում վերարտադրության ընթացքում պետք է խոտորումներ եղած լինեն։ Այդ խոտորումների մեծ մասը կարող էր այնպիսի բնույթի լինել, որ մակրոմոլեկուլը չվերարտադրեր իրեն և վերջ ի վերջո ոչնչանար։ Սակայն սխալների մի մասն էլ կբերի նոր տեսակի մակրոմոլեկուլների առաջացման, որոնք ինքնավերարտադրման առավել հաջող մեխանիզմ կունենան։ Հետևաբար, դրանք, օժտված լինելով առավելություններով, կձգտեն փոխարինել սկզբնական մակրոմոլեկուլներին։ Այսպիսով, սկիզբ է առել էվոլյուցիոն գործընթացը, ինչը բերել է ավելի և ավելի բարդ, ինքնավերարտադրող օրգանիզմների առաջացման։ Կյանքի առաջին պարզունակ ձևերը սնվել են տարբեր նյութերով, նաև ծծմբաջրածնով, և թթվածին անջատել։ Աստիճանաբար մթնոլորտի բաղադրությունը փոխվել է, և առաջացել այսօրվա մթնոլորտը, որը թույլ է տվել, որպեսզի ավելի բարդ ձևի կյանք զարգանար, ինչպես ձկները, սողունները, կաթնասուններն ու վերջապես մարդկային ցեղը։
Այն պատկերացումը, թե տիեզերքը սկսում է շատ տաք վիճակից և սառչում է ընդարձակմանը զուգընթաց, համապատասխանում է մինչև օրս մեր դիտարկված բոլոր փաստերին։ Այնուամենայնիվ, մի շարք կարևոր հարցեր դեռևս մնում են առանց պատասխանի․
1) Ինչո՞ւ է վաղ տիեզերքը այդքան տաք եղել։
2) Ինչո՞ւ է տիեզերքն այս աստիճան հավասարաչափ՝ լայն մասշտաբով վերցրած։ Ինչո՞ւ է տիեզերքը նույնանման երևում տարածության բոլոր կետերից և բոլոր ուղղություններից։ Մասնավորապես, ինչո՞ւ է միկրոալիքային ճառագայթման ֆոնի ջերմաստիճանը մոտավորապես նույնը՝ տարբեր ուղղություններից չափելիս։ Սրանք կարծես ուսանողներին տրվող քննական հարցեր են։ Եվ եթե բոլորն այս հարցերին նույն պատասխանը տան, կարող եք վստահ լինել, որ նրանք նախապես պայմանավորվել են։ Այնուամենայնիվ, տվյալ մոդելում մեծ պայթյունից հետո ժամանակ չէր լինի, որպեսզի լույսը մի հեռավոր տիրույթից հասներ մի այլ տիրույթ, թեև այդ տիրույթները վաղ տիեզերքում իրար մոտիկ էին գտնվում։ Համաձայն հարաբերականության տեսության, եթե լույսը մի տիրույթից մի այլ տիրույթ չի կարող հասնել, ապա չի կարող հասնել նաև որևէ այլ ինֆորմացիա։ Հետևաբար, ոչ մի հնարավոր ճանապարհ չէր կարող գոյություն ունենալ, որով տարբեր տիրույթներ միմյանց հետ կապ հաստատեին վաղ տիեզերքում և ունենային նույն ջերմաստիճանը, մինչդեռ մի անբացատրելի պատճառով ամեն ինչ սկսվել է նույն ջերմաստիճանում։
3) Ինչո՞ւ է տիեզերքը սկիզբ առել մոտավորապես ընդարձակման այն կրիտիկական արագությամբ, որը վերակոլապսվող մոդելները զատում է ընդմիշտ ընդարձակվող մոդելներից այնպես, որ նույնիսկ այժմ՝ տասը հազար միլիոն տարի հետո այն դեռևս ընդարձակվում է նույն կրիտիկական արագությամբ։ Եթե ընդարձակման արագությունը Մեծ պայթյունից մեկ վայրկյան անց նույնիսկ մեկի հարյուր հազար միլիոն միլիոներորդ մասի չափով փոքր լիներ, ապա տիեզերքը վերակոլապսի ենթարկված կլիներ դեռ այսօրվա չափերին չհասած։
4) Չնայած այն բանին, որ տիեզերքը խոշոր մասշտաբով վերցրած այս աստիճան համաչափ է և համասեռ, այն տեղային անհամաչափություններ ունի, ինչպիսիք են աստղերը և գալակտիկաները։ Այն կարծիքը կա, որ սրանք առաջացել են, որովհետև վաղ տիեզերքի տարբեր տիրույթներում խտությունների փոքր տարբերություններ են եղել։ Խտության այդ տատանումների պատճառն ի՞նչն է եղել։
Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը լոկ իր ուժերով չի կարող բացատրել այդ բնորոշ գծերի էությունը կամ պատասխանել տրված հարցերին, որովհետև այդ տեսությունը կանխագուշակում է, որ տիեզերքը սկիզբ է առել անսահման խիտ վիճակից Մեծ պայթյունի եզակիությամբ։ Ընդհանուր հարաբերականությունը և բոլոր մյուս ֆիզիկական տեսությունները եզակիությունում կորցնում են իրենց ուժը։ Անհնարին է կանխագուշակել, թե ի՞նչ փոխակերպում կարող է ստացվել եզակիությունից։ Ինչպես արդեն բացատրվել է, սա նշանակում է, որ կարելի է նաև հրաժարվել Մեծ պայթյունից և նրանից առաջ կատարված բոլոր պատահույթներից, որովհետև դրանք ոչ մի ազդեցություն չեն կարող ունենալ այն մեր դիտարկած երևույթների վրա։ Տարածություն֊ժամանակը պետք է սահման ունենար՝ մի սկիզբ Մեծ պայթյունի պահին։
Թվում է, թե գիտությունը հայտնաբերել է օրենքների մի լրակազմ, որը անորոշության սկզբունքի պարտադրած սահմաններում մեզ ասում է, թե ինչպես պիտի զարգանա տիեզերքը ժամանակի ընթացքում, եթե մեզ հայտնի է վերջինիս վիճակը ժամանակի ցանկացած մեկ կետում։ Կարող է պատահել, որ այս օրենքներն Աստված է սահմանել, սակայն ինչպես երևում է, նա այնուհետև թույլ է տվել, որ տիեզերքը զարգանա համաձայն այդ օրենքների և այլևս չի միջամտում։ Բայց նա ինչպե՞ս ընտրեց տիեզերքի սկզբնական վիճակը կամ կոնֆիգուրացիան։ Որո՞նք էին ժամանակի սկզբնավորության «սահմանային պայմանները»։
Այս հարցի հավանական պատասխաններից մեկն այն է, որ Աստված տիեզերքի սկզբնական կոնֆիգուրացիան ընտրել է այնպիսի նկատառումներով, որ մենք ի զորու չենք հասկանալ։ Իհարկե, այս բանն ամենազոր էակի իրավունքն է։ Բայց, եթե նրա Արարչության սկիզբն անըմբռնելի է, ապա ինչո՞ւ է որոշել թույլ տալ, որպեսզի տիեզերքը զարգանա մեր ըմբռնմանը հասու օրենքներով։ Գիտության ողջ պատմությունը աստիճանաբար բերել է այն եզրակացության, որ պատահույթները հանկարծադեպ իրադարձություններ չեն, այլ արտացոլում են տիեզերքին ներհատուկ կարգուկանոնը, ինչը կարող է լինել կամ չլինել աստվածային ներշնչման հետևանք։ Միանգամայն բնականաբար կարելի է ենթադրել, որ այս կարգուկանոնը պետք է վերաբերի ոչ միայն օրենքներին, այլ տարածություն֊ժամանակի սահմանային պայմաններին, որոնք բնորոշում են տիեզերքի սկզբնական վիճակը։ Կարող են լինել տիեզերքի մեծ թվով մոդելներ, բոլորովին տարբեր սկզբնական պայմաններով, որոնք բոլորն էլ կենթարկվեն այդ օրենքներին։ Պետք է ինչ֊որ սկզբունք լինի, որով ընտրվի որոշակի մի սկզբնական վիճակ, հետևաբար և մի մոդել, որը կներկայացնի մեր տիեզերքը։
Հայտնի է մի այդպիսի հնարավորություն, որը կոչվում է քաոսային սահմանային պայմաններ։ Այդ քաոսային պայմաններն ինքնաբերաբար ենթադրում են, որ կամ տիեզերքը տարածականորեն անսահման է, և կամ գոյություն ունեն անսահման թվով տիեզերքներ։ Համաձայն քաոսային սահմանային պայմանների, Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո, տվյալ կոնֆիգուրացիայում տարածության որոշակի տիրույթ գտնելու հավանականությունը որոշ իմաստով նույնն է, ինչ ցանկացած այլ կոնֆիգուրացիայում գտնելու հավանականությունը․ տիեզերքի սկզբնական վիճակի ընտրությունը զուտ պատահականություն է։ Սա նշանակում է, որ, հավանաբար, վաղ տիեզերքը շատ քաոսային և անկանոն պետք է եղած լինի, որովհետև տիեզերքի համար ավելի մեծ թվով քաոսային և անկանոն կոնֆիգուրացիաներ կան, քան հարթ ու կանոնավոր կոնֆիգուրացիաները։ (Եթե յուրաքանչյուր կոնֆիգուրացիա հավասարապես հավանական է, ճիշտ կլինի ասել, որ տիեզերքն սկիզբ է առել քաոսային և անկանոն վիճակից պարզապես այն պատճառով, որ դրանց թիվն ավելի շատ է)։ Դժվար է համաձայնել այն մտքին, թե այդպիսի սկզբնական քաոսային պայմաններն առաջացնեին ընդհանուր առմամբ այսպիսի հարթ ու կանոնավոր մի տիեզերք, ինչպիսին մերն է այսօր։ Սպասելի էր, որ այս մոդելի մեջ խտության տատանումները պատճառ կլինեն ավելի մեծ թվով նախասկզբնական սև խոռոչների առաջացման, քան տալիս է դիտարկված գամմա ճառագայթման ֆոնի վերին սահմանը։
Եթե տիեզերքն իրոք տարածականորեն անսահման է և կամ գոյություն ունեն անսահման մեծ թվով տիեզերքներ, ապա, հավանաբար, ինչ֊որ տեղում կլինեն հարթ ու համաչափ ձևով առաջացած լայնատարած տիրույթներ։ Վիճակը նման է քաջածանոթ այն պատմությանը, երբ մի խումբ կապիկներ հարվածում են գրամեքենայի ստեղներին։ Նրանց մեքենագրությունների մեծ մասն աղբակույտ նետելու բան կլինի, բայց շատ պատահաբար, ուղղակի բախտի բերումով, նրանք կարող է և Շեքսպիրի սոնետներից մեկը մեքենագրեն։ Նույն ձևով մեր տիեզերքի պարագայում կարո՞ղ է արդյոք, որ մենք բախտի բերումով գտնվում ենք հարթ ու համաչափ մի տիրույթում։ Առաջին հայացքից կարող է թվալ, որ դա շատ անհավանական է, որովհետև այդպիսի հարթ տիրույթների համեմատությամբ քաոսային և անկանոն տիրույթների թիվն արտակարգ շատ է։ Այնուամենայնիվ, ենթադրենք, որ աստղեր և գալակտիկաներ առաջացել են միայն հարթ տիրույթներում, և պայմաններն այնպես են եղել, որ կարողացել են զարգանալ բարդ ինքնավերարտադրվող օրգանիզմներ, ինչպիսիք մենք ենք, որոնք ի վիճակի են հարցնել․ ինչո՞ւ է տիեզերքն այսքան հարթ։ Սա, այսպես կոչված մարդաբանական սկզբունքի կիրառման մի օրինակ է, որը կարելի է ձևակերպել այսպես․ «Մենք տիեզերքն այս ձևով ենք տեսնում, որովհետև մենք գոյություն ունենք»։
Կա մարդաբանական սկզբունքի երկու տարբերակ՝ թույլ և ուժեղ։ Թույլ սկզբունքի համաձայն, տարածության և (կամ) ժամանակի մեջ լայնատարած և անսահման տիեզերքում բանական կյանքի զարգացման անհրաժեշտ պայմաններ կարող են լինել միայն տարածության և ժամանակի սահմանափակ որոշ տիրույթներում։ Այդ տիրույթներում գտնվող էակները, հետևաբար, չպիտի զարմանան, եթե տեսնեն, որ տիեզերքի այդ մասը բավարարում է իրենց գոյության համար հարկավոր պայմանների պահանջը։ Սա նման է հարուստի մտածելակերպին, որն, ապրելով մեծահարուստների հարևանությամբ, աղքատությունը չի տեսնում։
Թույլ մարդաբանական սկզբունքի կիրառման մի օրինակ է հետևյալ «բացատրությունը»․ թե Մեծ պայթյունը տեղի ունեցավ սրանից մոտավորապես տասը հազար միլիոն տարի առաջ, որովհետև այդքան ժամանակ էր հարկավոր բանական էակների զարգացման համար։ Ինչպես վերևում բացատրվեց, դրանով նախ առաջացավ աստղերի հինավուրց մի սերունդ։ Այդ աստղերը սկզբնական ջրածնի և հելիումի մի մասը փոխակերպեցին ածխածնի և թթվածնի, որոնցից մենք ենք կազմված։ Ապա աստղերը պայթեցին որպես գերնոր աստղեր, դրանց մնացորդներից առաջացան այլ աստղեր և մոլորակներ, որոնցից են նաև մոտավորապես հինգ հազար միլիոն տարեկան մեր Արեգակնային համակարգի աստղերն ու մոլորակները։ Առաջին մեկ կամ երկու հազար միլիոն տարիներին երկիրը շատ տաք էր, որպեսզի բարդ նյութեր առաջանային։ Հաջորդ երեք հազար միլիոն տարիների ընթացքում տեղի ունեցավ կենսաբանական էվոլյուցիայի դանդաղ գործընթացը, որի հետևանքով առաջացան պարզագույն օրգանիզմներից մինչև այնպիսի էակներ, որոնք ի վիճակի են չափել Մեծ պայթյունից մինչև այսօր անցած ժամանակը։
Քչերը պիտի առարկեն թույլ մարդաբանական սկզբունքի հավաստիության և օգտակարության դեմ։ Ոմանք, սակայն, շատ ավելի հեռու են գնում և սկզբունքի ուժեղ տարբերակ են առաջարկում։ Համաձայն այս տեսության, գոյություն ունեն բազմաթիվ տարբեր տիեզերքներ, կամ բազմաթիվ տարբեր տիրույթներ եզակի տիեզերքում, յուրաքանչյուրն իրեն հատուկ գիտական օրենքների շարքով։ Այդ տիեզերքներից շատերի պայմաններն այնպիսին չեն, որպեսզի բարդ օրգանիզմներ զարգանան, միայն մեր տիեզերքի նման մի քանի տիեզերքներում են զարգանում բանական էակներ և հարց տալիս, թե․ «Մենք ինչո՞ւ ենք տիեզերքն այսպես տեսնում»։ Պատասխանն այս դեպքում պարզ է, եթե տիեզերքն այլ լիներ, մենք այստեղ չէինք լինի։
Գիտության օրենքները ներկայումս պարունակում են բազմաթիվ հիմնարար թվեր, ինչպես էլեկտրոնի էլեկտրական լիցքի մեծությունը և պրոտոնի ու էլեկտրոնի զանգվածների հարաբերությունը։ Հնարավոր չէ, գոնե այժմ, այս թվերի արժեքները տեսականորեն կանխագուշակել։ Դրանք որոշվում են փորձով։ Թերևս մի օր հնարավոր լինի կատարյալ միացյալ մի տեսություն մշակել և կանխագուշակել բոլոր թվերի արժեքները, բայց նաև հնարավոր է, որ այս թվերի մի մասը կամ բոլորի արժեքները տարբեր լինեն՝ տարբեր տիեզերքներում կամ մի տիեզերքի ներսում։ Ուշագրավ փաստ է, որ այս թվերի արժեքները կարծես նրբորեն այնպես են հարմարեցված, որ հնարավոր լինի կյանքի զարգացումը։ Օրինակ, եթե էլեկտրոնի էլեկտրական լիցքը փոքր֊ինչ տարբեր լիներ եղածից, աստղերը ջրածին և հելիում չէին կարող այրել և կամ չէին պայթի։ Իհարկե, հնարավոր են նաև բանական կյանքի այլ ձևեր ևս, որոնց մասին գիտական վեպերի հեղինակներն անգամ չեն երազել և, որոնց համար պարտադիր չեն արևի լույսը կամ այն ծանր տարրերը, որոնք առաջանում են աստղերում և, պայթման հետևանքով, տիեզերք շպրտվում։ Այնուամենայնիվ, պարզ է, որ թվերի արժեքների համեմատաբար սահմանափակ շարքեր կան, որոնք կապահովեն տարբեր ձևերի բնականոն կյանքի զարգացումը։ Արժեքների շարքերի մեծ մասը կարող է այնպիսի տիեզերքներ առաջացնել, որոնք թեև շատ գեղեցիկ կլինեն, բայց և զրկված՝ այդ գեղեցկությամբ հիացողներից։ Այս արդյունքը կարելի է համարել կամ Արարչագործության աստվածային նպատակի և գիտության օրենքների ընտրության վկայություն, կամ գնահատել, որպես ուժեղ մարդաբանական սկզբունքը հավաստող փաստարկ։
Դիտարկվող տիեզերքի վիճակը բացատրելու կոչված ուժեղ մարդաբանական սկզբունքի դեմ կարելի է մի քանի առարկություններ անել։ Առաջինը․ ի՞նչ իմաստով է ասվում, թե այդ բոլոր տարբեր տիեզերքները կարող են գոյություն ունենալ։ Եթե դրանք իրոք անջատ են իրարից, ապա ինչ էլ որ պատահի այլ տիեզերքում, որևէ նկատելի հետևանք չի կարող ունենալ մեր տիեզերքում։ Հետևաբար, համաձայն խնայողության սկզբունքի, դրանք պետք է տեսությունից դուրս գցել։ Մյուս կողմից, եթե եզակի տիեզերքում առկա են տարբեր տիրույթներ, գիտության օրենքները պետք է նույնը լինեն յուրաքանչյուր տիրույթում, որովհետև հակառակ դեպքում հնարավոր չէր լինի շարունակաբար մի տիրույթից մյուսը տեղափոխվել։ Այս դեպքում տիրույթների միջև եղած միակ տարբերությունը կլինի նրանց սկզբնական կոնֆիգուրացիաները և, այսպիսով, ուժեղ մարդաբանական սկզբունքը կվերափոխվի թույլ մարդաբանական սկզբունքի։
Ուժեղ մարդաբանական սկզբունքի դեմ երկրորդ առարկությունն այն է, որ դա դեմ է գնում ողջ գիտության պատմության հոսանքին։ Մենք զարգացել ենք Պտղոմեոսի և նրա նախորդների երկրակենտրոն տիեզերագիտությունից, անցել են Կոպեռնիկոսի և Գալիլոյի արևակենտրոն տիեզերագիտության միջով և հասել ենք ժամանակակից այն պատկերացմանը, ըստ որի երկիրը միջին չափի մի մոլորակ է, որը պտտվում է սովորական մի աստղի՝ արեգակի շուրջը, որն իր հերթին գտնվում է սովորական մի պարուրաձև գալակտիկայի ծայրամասում, իսկ այդ գալակտիկան տեսանելի տիեզերքի մոտավորապես միլիոն միլիոն գալակտիկաներից միայն մեկն է։ Ուժեղ մարդաբանական սկզբունքը պնդում է, թե այս լայնածավալ կառուցվածքը գոյություն ունի պարզապես մեզ համար։ Այսպիսի բաների դժվար է հավատալ։ Իհարկե, Արեգակնային համակարգը մեր գոյության նախապայմանն է, և կարելի է այս միտքը տարածել մեր գալակտիկայի վրա ամբողջությամբ, որպեսզի ընդգրկենք այն վաղեմի աստղերի սերունդը, որը ստեղծեծ ծանր տարրերը։ Սակայն մեր գոյության համար, թվում է, մյուս բոլոր գալակտիկաների, ինչպես նաև մեծ մասշտաբով վերցրած տիեզերքի՝ բոլոր ուղղություններով այսքան հավասարաչափ և միատեսակ լինելու կարիքը չկա։
Մարդաբանական սկզբունքը, առնվազն իր թույլ տարբերակով, մեզ կարող էր բավարարել, եթե հնարավոր լիներ ցույց տալ, որ որոշ թվով տարբեր սկզբնական կոնֆիգուրացիաներ զարգացել են այնպես, որպեսզի առաջացնեն այնպիսի մի տիեզերք, ինչպիսին մենք տեսնում ենք։ Եթե այդպես է, ապա պատահական սկզբնական պայմաններից զարգացած տիեզերքը պիտի որ մի շարք տիրույթներ պարունակեր, որոնք հարթ ու համաչափ լինեին և բանական կյանքի էվոլյուցիայի համար՝ պիտանի։
Մյուս կողմից, եթե տիեզերքի սկզբնական վիճակը ծայրաստիճան ուշադրությամբ ընտրվեր, որպեսզի ստացվեր այն, ինչ տեսնում ենք մեր շուրջը, հազիվ թե տիեզերքում գոյություն ունենար թեկուզ որևէ տիրույթ, որտեղ կյանք սկիզբ առներ։ Վերևում նկարագրված տաք Մեծ պայթյունի մոդելում բավարար ժամանակ չկար, որպեսզի վաղ տիեզերքում ջերմությունը մի տիրույթից մյուսը հոսեր։ Սա նշանակում է, որ տիեզերքի ջերմաստիճանը սկզբնական շրջանում ամենուրեք ճիշտ նույնը պետք է եղած լիներ, քանի որ միկրոալիքային ճառագայթման ֆոնի ջերմաստիճանը բոլոր ուղղություններով նույնն է այսօր։ Սկզբնական ընդարձակման արագությունը ևս պետք է շատ ճշգրիտ ընտրված լինի, որպեսզի ընդարձակման արագությունը դեռ մոտ լինի այն կրիտիկական արագությանը, որն անհրաժեշտ է վերստին կոլապսի ենթարկվելուց խուսափելու համար։ Այս ամենը նշանակում է, որ, իրոք, տիեզերքի սկզբնական վիճակը խնամքով է ընտրվել, եթե տաք Մեծ պայթյունի մոդելը ճիշտ է՝ ընդհուպ մինչև ժամանակի սկզբնավորությունը։ Շատ դժվար կլիներ բացատրել, թե տիեզերքն ինչո՞ւ պիտի այդպիսի սկզբնավորություն ունենար, բացի այն բացատրությունից, որ մեզ նման էակներ ստեղծելու մտադրություն ունեցող Աստծու գործն է եղել դա։
Մասաչուսեթսի Տեխնոլոգիական ինստիտուտի գիտնական Ալան Գութը փորձեց տիեզերքի այնպիսի մի մոդել կառուցել, որում կարող էին զարգանալ բազմաթիվ տարբեր սկզբնական կոնֆիգուրաիցաներ և հասնել ժամանակակից տիեզերքին և առաջարկեց, որ սկզբնական տիեզերքը պետք է ունեցած լինի շատ արագ ընդարձակման մի փուլ։ Ըստ նրա, այդ ընդարձակումը տեղի է ունեցել «հարաճուն ընթացքով», այսինքն՝ որոշ ժամանակ տիեզերքն ընդարձակվել է աճող, քան նվազող արագությամբ, ինչպես տեղի է ունենում այժմ։ Համաձայն Գութի տիեզերքի շառավիղը միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն անգամ (1֊ից հետո 30 զերո) աճել է լոկ վայրկյանի մի փոքր մասի ընթացքում։
Համաձայն Գութի, տիեզերքը սկիզբ է առել Մեծ պայթյունով, շատ տաք և բավականին քաոսային վիճակում։ Այդ բարձր ջերմաստիճանը նշանակում է, որ տիեզերքում մասնիկները պետք է շարժվեն մեծ արագությամբ և բարձր էներգիա ունենան։ Ինչպես մենք արդեն քննարկել ենք, սպասելի է, որ այդպիսի բարձր ջերմաստիճաններում ուժեղ և թույլ միջուկային ուժերն ու էլեկտրամագնիսական ուժը միավորվեն մի ընդհանուր ուժի մեջ։ Տիեզերքն ընդարձակմանը զուգընթաց սկսում է սառչել, և մասնիկների էներգիան նվազում է։ Վերջ ի վերջո տեղի է ունենում այն, ինչը կոչվում է ֆազային անցում, և խախտվում է ուժերի միջև առկա համաչափությունը, այսինքն՝ ուժեղ ուժը տարբերվում է թույլ և էլեկտրոմագնիսական ուժերից։ Ֆազային անցման լավագույն օրինակն է ջրի սառչելը։ Հեղուկ ջուրը համասեռ է, այսինքն՝ այն ամեն կետում և բոլոր ուղղություններով նույնական է։ Սակայն երբ առաջանում են սառույցի բյուրեղներ, դրանք որոշակի դիրքեր են գրավում և որոշակի ուղղությամբ շարք կազմում։ Այսպիսով, ջրի համասեռությունը խախտվում է։
Ջրի դեպքում, եթե սառեցումը կատարվի զգուշությամբ, հնարավոր է «գերսառեցնել» այն, այսինքն՝ ջերմաստիճանը սառեցման կետից (0°C) ցածր իջեցնել, առանց սառույցի առաջացման։ Գութը ենթադրեց, որ տիեզերքը նույնպես կարող է նման հատկություն ունենալ․ ջերմաստիճանը կարող էր իջնել կրիտիկական արժեքից ցածր, առանց խախտելու ուժերի միջև առկա համաչափությունը։ Այս դեպքում տիեզերքը պետք է անկայուն վիճակում գտնվի՝ օժտված ավելի շատ էներգիայով, քան կունենար, եթե համաչափությունը խախտված լիներ։ Կարելի է ցույց տալ, որ այս հավելյալ էներգիան, հակագրավիտացիոն ազդեցություն կունենա․ կներգործի ճիշտ այնպես, ինչպես այն տիեզերաբանական հաստատունը, որն ընդհանուր հարաբերականության տեսությունն ներմուծեց Էյնշտեյնը, երբ փորձում էր տիեզերքի համար ստատիկ մի մոդել կառուցել։ Քանի որ տիեզերքը պետք է ընդարձակվի, ինչպես տաք Մեծ պայթյունի մոդելում, հետևաբար տիեզերաբանական հաստատունի վանողական գործոնը պատճառ կլինի, որ տիեզերքն ընդարձակվի հարաճուն արագությամբ։ Նույնիսկ այն տիրույթներում, որտեղ միջինից ավելի շատ նյութական մասնիկներ կան, տիեզերաբանական հաստատունի վանողական ներգործությունը կգերակշռի գրավիտացիոն ձգողությանը։ Հետևաբար այս տիրույթները նույնպես կընդարձակվեն հարաճուն արագությամբ։ Եթե ընդարձակումը շարունակվի, և նյութական մասնիկներն իրարից ավելի հեռանան, կառաջանա ընդարձակվող մի տիեզերք, որը հազիվ թե մասնիկներ պարունակի և դեռևս գտնվի գերսառեցրած վիճակում։ Տիեզերքում առկա անկանոնությունները ընդարձակման հետևանքով պարզապես պետք է հարթվեին ճիշտ այնպես, ինչպես փուչիկի ծալքերն են հարթվում՝ փչելիս։ Հետևաբար, տիեզերքի այժմյան հարթ և համաչափ վիճակը կարող է առաջացած լինել բազմաթիվ տարբեր, ոչ նույնանման սկզբնական վիճակներից։
Նախնական տիեզերքում, որտեղ ընդարձակումը ոչ թե դանդաղում է նյութի գրավիտացիոն ձգողության ազդեցությամբ, այլ արագանում՝ շնորհիվ տիեզերաբանական հաստատունի, երկար ժամանակ չի պահանջվի, որպեսզի լույսը մի տիրույթից մյուսը տեղաշարժվի։ Այսպիսով, հնարավոր է լուծել ժամանակին արծածված այն հարցը, թե ինչո՞ւ են վաղ տիեզերքում երկու տարբեր տիրույթներ նույն հատկություններն ունեցել։ Դեռ ավելին, տիեզերքի ընդարձակման արագությունը պետք է ինքնաբերաբար մոտենա այն կրիտիկական արագությանը, որը որոշվում է տիեզերքի էներգիայի խտությամբ։ Դրանով է բացատրվում, թե ինչո՞ւ է ընդարձակման արագությունն այդքան մոտ կրիտիկական արագությանը, առանց ենթադրելու, որ տիեզերքի ընդարձակման արագությունն ընտրվել էր մեծ խնամքով։
Հարաճուն արագացման պատկերացումը կարող է բացատրել նաև, թե ինչու այսքան շատ նյութ կա տիեզերքում։ Մեզ տեսանելի տիեզերքի տիրույթում կա տասը միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն միլիոն մասնիկ (1֊ից հետո 85 զերո)։ Որտեղի՞ց են հայտնվել այդ մասնիկները։ Ըստ քվանտային տեսության, մասնիկներ կարելի է ստեղծել էներգիայից՝ որպես մասնիկ֊հակամասնիկ զույգեր։ Սակայն այստեղից ծագում է հաջորդ հարցը, որտեղի՞ց է գալիս այդ էներգիան։ Պատասխանն այն է, որ տիեզերքի էներգիան, ամբողջությամբ վերցրած, հավասար է զերոյի։ Տիեզերքում առկա նյութն առաջացել է դրական էներգիայից։ Սակայն, նյութը ենթակա է գրավիտացիոն ձգողության ազդեցությանը։ Իրար մոտիկ գտնվող երկու նյութական առարկաներ ավելի քիչ էներգիա ունեն, քան երբ նրանք իրարից հեռու են, որովհետև իրարից հեռացնելու համար պետք է էներգիա ծախսել, որպեսզի հաղթահարվի այդ առարկաներն իրար ձգող գրավիտացիոն ուժը։ Այսպիսով, որոշ իմաստով գրավիտացիոն դաշտի էներգիան բացասական է։ Տարածության մեջ մոտավորապես միակերպ տիեզերքի պարագայում կարելի է ցույց տալ, որ բացասական գրավիտացիոն էներգիան ճշգրտորեն հավասարակշռում է նյութի դրական էներգիան։ Այսպիսով, տիեզերքի լրիվ էներգիան հավասար է զերոյի։ Քանի որ երկու անգամ զերոն նույնպես զերո է, հետևաբար, եթե տիեզերքում կրկնապատկվեն ինչպես նյութի դրական էներգիան, այնպես էլ բացասական գրավիտացիոն էներգիան, ապա էներգիայի պահպանման օրենքը չի խախտվի։ Բնականոն ընդարձակման պայմաններում այդպիսի բան չի կարող պատահել, որովհետև նյութի էներգիայի խտությունը նվազում է, երբ տիեզերքը մեծանում է։ Սակայն սա հնարավոր է հարաճուն ընդարձակման դեպքում, որովհետև գերսառեցած վիճակում էներգիայի խտությունը մնում է հաստատուն, երբ տիեզերքն ընդարձակվում է։ Եթե տիեզերքը երկու անգամ մեծանա, ապա երկուսն էլ՝ դրական նյութական էներգիան և բացասական գրավիտացիոն էներգիան, կկրկնապատկվեն, և այսպիսով լրիվ էներգիան նորից հավասար կլինի զերոյի։ Հարաճուն ընդարձակման տիեզերքը չափազանց մեծանում է։ Այսպիսով, մասնիկների առաջացման համար հարկավոր ընդհանուր էներգիայի քանակը աճում է ինչպես Գութը նկատել է․ «Թեև ասում են, թե ձրի ճաշկերույթ չի լինում, բայց տիեզերքն ի վերջո ձրի ճաշկերույթ է»։<ref>Հարաճուն ընդլայման և գերսառեցման արդյունքում նաև պղպջակների առաջացման հարցերը բազմատեսակ են։ Այնուամենայնիվ, համաձայն պղպջակների տեսության կողմնակիցներից մեկի՝ Ռիչարդ Գոթի, ճառագայթումը թափանցելով պղպջակ, փոխակերպվում է նյութի, այսինքն զանգվածից զրկված քվարկները զանգված են ձեռք բերում։ Համաձայն Հոքինգի, «այս տեսությունները ավելի շատ հարցեր են արծարծում, քան լուծում (տես «Stephen Howkigs Unlvers» by Tohn Basbough, Avou Books, N4, էջ 101): Ինչպես երևում է, Ալան Գութը «ձրի ճաշկերույթ» ասելով, ակնարկում է ճառագայթման՝ նյութ առաջացնող աղբյուր լինելու գաղափարը։</ref>
Այսօր տիեզերքը հարաճուն ընդարձակման ենթակա չէ։ Հետևաբար, տիեզերաբանական հաստատունի ազդեցությունից ձերբազատվելու համար անհրաժեշտ է այնպիսի մի մեխանիզմ, որով ընդարձակումը տեղի ունենա ոչ թե արագացումով, այլ ինչպես այսօր է դիտվում, դանդաղի գրավիտացիոն ազդեցության տակ։ Սպասելի է, որ հարաճուն ընդարձակման դեպքում ուժերի միջև գոյություն ունեցող համաչափությունն ի վերջո կխախտվի ճիշտ այնպես, ինչպես գերսառած ջուրը վերջում միշտ բյուրեղանում է։ Անջատվում է համասեռ վիճակի հավելյալ էներգիան և տաքացնում տիեզերքը մինչև այն կրիտիկական ջերմաստիճանը, որը հատուկ է ուժերի միջև եղած համաչափությանը։ Տիեզերքը կշարունակի ընդարձակվել և աստիճանաբար սառել ճիշտ այնպես, ինչպես դա լինում է տաք Մեծ պայթյունի մոդելում։ Բայց մենք այժմ կարող ենք բացատրել, թե ինչո՞ւ է տիեզերքը ընդարձակվում ճիշտ կրիտիկական արագությամբ և ինչո՞ւ են տարբեր տիրույթների ջերմաստիճանները նույնը։
Գութի սկզբնական առաջարկությունը ենթադրում էր, որ ֆազային անցումը տեղի է ունենում միանգամից, ինչպես շատ սառը ջրում սառույցի բյուրեղների առաջացումը։ Նկատի էր առնվում այն, որ խախտված համասեռությամբ այս նոր ֆազի «պղպջակները» պետք է առաջացած լինեն հին ֆազում, ինչպես լինում են եռացող ջրով շրջապատված պղպջակները։ Ենթադրվում էր, որ պղպջակները մեծանում և իրար են հանդիպում, երբ ողջ տիեզերքն անցում է կատարում նոր ֆազային վիճակի։ Դժբախտաբար, ինչպես ես, այնպես էլ շատերը, նշել ենք, որ տիեզերքն այնպիսի մեծ արագությամբ էր ընդարձակվում, որ եթե նույնիսկ պղպջակները մեծանային լույսի արագությամբ, ապա նրանք իրարից կհեռանային և, հետևաբար, չէին կարող իրար միանալ։ Տիեզերքը կունենար ոչ միաձև վիճակ, և որոշ տիրույթներում կպահպանվեր համաչափությունը տարբեր ուժերի միջև։ Այս մոդելը չէր կարող բնավ համապատասխանել մեր տեսածին։
1981֊ի հոկտեմբերին ես մեկնեցի Մոսկվա՝ մասնակցելու քվանտային գրավիտացիային նվիրված գիտաժողովին։ Գիտաժողովից հետո Ստեռնբերգի աստղագիտական ինստիտուտում զեկուցում կարդացի հարաճուն ընդարձակման մոդելի և դրան առնչվող հարցերին նվիրված սեմինարում։ Դրանից առաջ ես մեկ ուրիշի էի հանձնարարել կարդալ դասախոսություններս, որովհետև ունկնդիրներին իմ խոսքը հասկանալի չէր։ Բայց քանի որ սեմինարի նախապատրաստման համար ժամանակ չկար, ես ինքս խոսեցի, իսկ իմ ասպիրանտներից մեկը վերարտադրեց իմ ասածը։ Սեմինարը հաջող անցավ, և ես ուղղակի հաղորդակցության մեջ մտա իմ ունկնդիրների հետ։ Ներկաների մեջ էր Մոսկվայի Լեբեդևի անվան ինստիտուտի երիտասարդ ռուս գիտնական Անդրեյ Լինդեն։ Նա ասաց, թե պղպջակների միացման դժվարությունից կարելի է խուսափել, եթե պղպջակներն այնքան մեծ լինեն, որ տիեզերքի մեր տիրույթը պարփակվի մեկ ընդհանուր պղպջակի մեջ։ Որպեսզի այդպիսի բան տեղի ունենա, անհրաժեշտ է, որ պղպջակի մեջ համասեռ վիճակից անցումը խախտված համասեռությամբ վիճակի շատ դանդաղ տեղի ունեցած լինի, ինչը միանգամայն հնարավոր է՝ համաձայն մեծ միասնական տեսությունների։ Լինդեի գաղափարը համասեռության դանդաղ խախտման մասին լավն էր, բայց ես հետագայում հասկացա, որ նրա պղպջակները շատ ավելի մեծ պետք է եղած լինեին, քան այդ ժամանակվա տիեզերքը։ Ես ցույց տվեցի, որ փոխարենը՝ համասեռությունը պետք է միաժամանակ ամենուր խախտվեր, այլ ոչ թե միայն պղպջակների ներսում։ Դա կբերեր միակերտ տիեզերքի առաջացմանը, ինչը մենք այսօր տեսնում ենք։ Այս գաղափարն ինձ շատ ոգևորեց և ես այն քննարկեցի իմ ուսանողներից Իան Մոսի հետ։ Հետագայում, որպես Լինդեի բարեկամ, շատ անհարմար զգացի, երբ գիտական մի պարբերականից ինձ ուղարկեցին Լինդեի հոդվածն այս հարցի կապակցությամբ և ուզեցին իմ կարծիքը իմանալ դրա հրատարակության նպատակահարմարության մասին։ Ես պատասխանեցի, որ պղպջակների՝ տիեզերքից մեծ լինելու հարցը թերի է, սակայն այն հիմնական գաղափարը, թե համասեռությունն աստիճանաբար է խախտվում, շատ լավ է։ Ես երաշխավորեցի հոդվածը հրատարակել այնպես, ինչպես կա, որովհետև Լինդեի համար այն վերափոխելու գործն ամիսներ կպահանջեր զուտ այն պատճառով, որ Արևմուտք առաքվող ամեն հոդված ենթարկվում էր խորհրդային գրաքննության, որ գիտական հոդվածների հարցում հուսալիություն և արագություն չի ապահովում։ Փոխարենը Իան Մոսի հետ նույն պարբերականում մի կարճ աշխատություն տպեցինք, թե այն ինչպես կարելի է լուծել։
Մոսկվայից վերադառնալուց հետո պետք է մեկնեի Ֆիլադելֆիա՝ Ֆրանկլինի ինստիտուտի պարգևատրած մեդալը ստանալու համար։ Քարտուղարուհիս՝ Ջուդի Ֆելան, իր արտակարգ հմայքն օգտագործելով, համոզել էր Բրիտանական ավիաուղիներ գործակալությանը (Բրիտիշ Էյրվեյզ), որպեսզի գովազդի դիմաց ինձ և իրեն Կոնկորդով ձրի փոխադրեն։ Դժբախտաբար, օդակայանի ճանապարհին ընկա հորդառատ անձրևի տակ և թռիչքից ուշացա։ Այնուամենայնիվ, մի կերպ հասա Ֆիլադելֆիա և ստացա մեդալը։ Ֆիլադելֆիայի Դրեքսել համալսարանի հրավերով հարաճուն ընդլայնվող տիեզերքի հարցին նվիրված սեմինար վարեցի և կրկնեցի Մոսկվայում իմ կարդացած զեկուցաշարը։
Լինդեից անկախ՝ մի քանի ամիս անց նման գաղափար առաջ քաշեցին Փենսիլվանիայի համալսարանից Պոլ Ստեյնհարդը և Անդրեաս Ալբրեխտը։ Այժմ Լինդեին և նրանց է վերագրվում այսպես ասած, «հարաճուն ընդլայման նոր մոդելը», որը հիմնված է համասեռության խախտման գաղափարի վրա։ (Ալան Գութի՝ պղպջակների առաջացմամբ համասեռության արագ խախտման առաջարկությունը հարաճուն ընդլայման մոդելն էր)։
Հարաճուն ընդլայման նոր մոդելը տիեզերքի որպիսությունը բացատրող, հաջող փորձ էր։ Սակայն ես և շատ ուրիշներ ցույց տվեցինք, որ առնվազն իր սկզբնական ձևով այդ մոդելը միկրոալիքային ճառագայթման ֆոնի համար կանխագուշակում էր ջերմաստիճանի շատ ավելի մեծ տատանումներ, քան դիտարկվել են։ Հետագա աշխատանքները կասկածելի դարձրին այն գաղափարը, թե այսպիսի ֆազային անցում երբևէ եղե՞լ է արդյոք շատ վաղ տիեզերքում։ Իմ անձնական կարծիքով, հարաճուն ընդլայման նոր մոդելը այժմ մեռած գիտական տեսություն է, թեև շատերը, թվում է, դեռ նրա վախճանի մասին չեն լսել և հոդվածներ են գրում, կարծես այն կենսունակ է։ 1983֊ին Լինդեն ավելի լավ մի մոդել առաջարկեց, որը կոչվում է քաոսային հարաճուն ընդլայման տեսություն։ Այստեղ ֆազային անցում և գերսառեցում չկան։ Փոխարենը առկա է 0 սպին ունեցող դաշտ, որը քվանտային տատանումների հետևանքով կարող է վաղ տիեզերքի որոշ տիրույթներում բարձր արժեքներ ունենալ։ Այս տիրույթներում դաշտի էներգիան գործում է տիեզերաբանական հաստատունի նման։ Տեղի է ունենում վանողական գրավիտացիոն ներգործություն, և այսպիսով՝ այս տիրույթները տարածվում են հարաճուն ընդլայման եղանակով։ Ընդարձակմանը զուգընթաց նրանցում դաշտի էներգիան աստիճանաբար նվազում է, և հարաճուն ընդարձակումը վերափոխվում է տաք Մեծ պայթյունի մոդելում առկա ընդարձակման, որը տեղի է ունենում։ Այդ տիրույթներից մեկն էլ դառնում է այն, ինչը մենք այսօր տեսնում ենք որպես տեսանելի տիեզերք։ Այս մոդելը օժտված է հարաճուն ընդլայման սկզբնական մոդելների բոլոր առավելություններով, հիմնված չէ կասկածելի ֆազային անցման վրա և ավելին, այն կարող է տալ միկրոալիքային ֆոնի ջերմաստիճանի տատանումների ընդունելի չափը, ինչը համընկնում է փորձնական տվյալների հետ։
Հարաճուն ընդլայման մոդելների վրա կատարված ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ տիեզերքի այժմյան վիճակը կարող էր առաջանալ մեծ թվով սկզբնական կոնֆիգուրացիաներից։ Սա կարևոր է, որովհետև ցույց է տալիս, որ մեծ բծախնդրությամբ չէր կարող ընտրված լինել տիեզերքի այն մասը, որը մենք զբաղեցնում ենք այսօր։ Այսպիսով, ցանկության դեպքում, կարող ենք օգտագործել մարդաբանական սկզբունքը՝ բացատրելու, թե ինչո՞ւ է տիեզերքն այնպիսին, ինչպիսին երևում է այսօր։ Այնուամենայնիվ, սա չի նշանակում, թե ամեն սկզբնական կոնֆիգուրացիա կարող է վերաճել այնպիսի մի տիեզերքի, որն այսօր, մենք տեսնում ենք։ Այս բանը կարելի է ապացուցել այժմյան տիեզերքի համար բոլորովին տարբեր, ասենք, շատ ուռուցիկ և անկանոն մի վիճակ ընդունելով։ Գիտության օրենքների միջոցով կարելի է բացահայտել տիեզերքի զարգացման հետընթաց կարգը և որոշել, թե սկզբնական վիճակում ինչպիսի կոնֆիգուրացիա է ունեցել տիեզերքը։ Ընդհանուր հարաբերականության դասական տեսության եզակիության թեորեմներից դարձյալ Մեծ պայթյունի եզակիությունն է հետևում։ Այժմ, եթե այդ Մեծ պայթյունից հետո գիտության օրենքները կիրառելով շարժվենք տիեզերքի զարգացմանը զուգընթաց, կհասնենք ուռուցիկ և անկանոն այն վիճակին, որից սկսել էինք։ Հետևաբար, հնարավոր է, որ այնպիսի սկզբնական կոնֆիգուրացիաներ եղած լինեին, որոնք չհանգեցնեին այսօր մեր դիտարկած տիեզերքի վիճակին։ Այսպիսով, նույն մոդելը չի կարող ասել, թե տիեզերքի սկզբնական կոնֆիգուրացիան ինչո՞ւ այնպիսին չէ, որպեսզի այսօր մեր դիտարկածից շատ տարբեր մի բան առաջացներ։ Դա բացատրելու համար արդյո՞ք հարկ կա վերադառնալ մարդբանական սկզբունքին։ Արյդո՞ք այդ ամենը մի երջանիկ զուգադիպության արդյունք չէ։ Այսպիսի մոտեցումը հուսահատական մխիթարանք է, ըստ որի մենք ժխտած կլինեինք տիեզերքի ներքին կարգուկանոնը հասկանալու մեր բոլոր հույսերը։
Որպեսզի մենք կարողանանք գուշակել, թե տիեզերքն ինչից է սկզբնավորվել, մեզ հարկավոր են այնպիսի օրենքներ, որոնք գործեն ժամանակի սկզբնավորման պահին։ Եթե ընդհանուր հարաբերականության դասական տեսությունը ճիշտ է, ապա ինչպես ցույց են ք տվել Ռոջեր Պենրոուզն ու ես, եզակիության թեորեմներից բխում է, որ ժամանակի սկիզբը պետք է անսահման խտություն ունեցած մի կետ եղած լինի և անսահման կորություն ունենա տարածություն֊ժամանակի մեջ։ Գիտության բոլոր հայտնի օրենքներն այդպիսի կետում ուժը կկորցնեն։ Կարելի է ենթադրել, որ կարող են այնպիսի օրենքներ լինել, որոնք գործեն եզակիության մեջ։ Բայց շատ դժվար է այդպիսի անկանոն հատկություններով օժտված կետերում գործող օրենքներ նույնիսկ ձևակերպել, և մենք լրիվ զրկված ենք դիտարկելու հնարավորությունից և չենք կարող ասել, թե այդ օրենքներն ի՞նչ տեսակ են։ Այնուամենայնիվ այն, ինչ իրապես ցույց են տալիս եզակիության թեորեմները, այն է, որ գրավիտացիոն դաշտն այդ կետում այնքան ուժեղ է լինում, որ քվանտային գրավիտացիոն ներգործությունը դառնում է շատ կարևոր․ դասական տեսությունն այլևս ի վիճակի չէ նկարագրել տիեզերքը։ Այսպիսով տիեզերքի շատ վաղ վիճակը քննարկելու համար պետք է օգտագործել գրավիտացիոն քվանտային տեսությունը։ Ինչպես կտեսնենք, հնարավոր է, որ քվանտային տեսության մեջ սովորական գիտության օրենքներն ի զորու լինեն ամենուրեք, ներառյալ ժամանակի սկզբնավորումը, հարկ չկա եզակիության նոր օրենքներ սահմանել, որովհետև քվանտային տեսության մեջ եզակիությունների անհրաժեշտություն չկա։
Մենք դեռևս չունենք ամբողջական և հետևողական մի տեսություն, որը միավորեր քվանտային մեխանիկան և գրավիտացիան։ Այնուամենայնիվ, թե ինչպիսի որոշ առանձնահատկություններ պետք է ունենա այդ միասնական տեսությունը, մենք միանգամայն պատկերացնում ենք։ Դրանից մեկն այն է, որ այդ միասնական տեսությունն իր մեջ պիտի ներառի Ֆեյնմանի առաջարկությունը՝ քվանտային տեսությունը պատմությունների գումարի հիման վրա ձևակերպելու վերաբերյալ։ Այս մոտեցման համաձայն, մասնիկը գեթ մի եզակի պատմություն չունի, ինչպես դասական տեսություններում է լինում։ Դրա փոխարեն ենթադրվում է, որ տարածություն֊ժամանակի մեջ մասնիկը շարժվում է բոլոր հնարավոր ուղիներով, և այդ պատմություններից յուրաքանչյուրը բնութագրվում է երկու թվով, որոնցից մեկը վերաբերում է ալիքի չափին, իսկ մյուսը տալիս է նրա դիրքը պարբերաշրջանում (ցիկլում)՝ ֆազը։ Տվյալ որոշակի կետերով, ասենք մասնիկի անցման հավանականությունը գտնելու համար անհրաժեշտ է գումարել այդ կետով անցնող բոլոր հնարավոր պատմությունները բնութագրող ալիքները։ Սակայն այդ գումարելու գործողությունը կապված է մի շարք տեխնիկական պրոբլեմների հաղթահարման հետ։ Դրանք շրջանցելու համար առաջարկվում է հետևյալ տարօրինակ միջոցը․ պետք է գումարել մասնիկների պատմությունների այն ալիքները, որոնք գտնվում են ոչ թե մեզ հայտնի «իրական» ժամանակում, այլ, այսպես կոչված, «կեղծ» ժամանակում։ Կեղծ ժամանակը կարող է ոմանց վեպի նյութ թվալ, բայց իրականում այն որոշակիորեն սահմանված մաթեմատիկական հասկացություն է։ Եթե մենք վերցնենք մի սովորական թիվ («իրական» թիվ), բազմապատկենք նույն թվով, կստացվի դրական մի թիվ (այսպես օրինակ, 2 անգամ 2 հավասար է 4֊ի, նմանապես -2 անգամ -2 նորից հավասար է 4֊ի)։ Բայց ահա կան հատուկ թվեր (դրանք կոչվում են կեղծ), որոնք իրար բազմապատկելիս բացասական թվեր են տալիս։ (Այսպիսի մի թիվ է i֊ն, որն ինքն իր հետ բազմապատկելիս տալիս է -1, 2i֊ն ինքն իր հետ բազմապատկելիս տալիս է -4 և այլն)։ Այսպիսով, Ֆեյնմանի մեթոդով պատմությունների գումարը հաշվարկելիս տեխնիկական դժվարություններից խուսափելու համար հարկավոր է օգտվել կեղծ ժամանակից։ Այսինքն՝ հաշվումներ կատարելու համար ժամանակը պետք է չափել ոչ թե իրական թվերով, այլ կեղծ թվերով։ Սա հետաքրքրական փոփոխություն է մտցնում տարածություն֊ժամանակի հասկացության մեջ․ ժամանակի և տարածության միջև եղած տարբերությունը լրիվ անհետանում է։ Այն տարածություն֊ժամանակը, որում պատահույթներն ունեն ժամանակի կոորդինատի կեղծ արժեքներ, կոչվում է էվկլիդեսյան, հին հույն փիլիսոփա Էվկլիդեսի անվամբ, որը հիմնադրել է երկչափ մակերեսների երկրաչափությունը։ Այն, ինչ այսօր մենք անվանում ենք Էվկլիդեսյան տարածություն֊ժամանակ քառաչափ է, ոչ թե երկչափ։ Էվկլիդեսյան տարածություն֊ժամանակում ժամանակի ուղղության և տարածության մեջ ուղղությունների միջև տարբերություն չկա։ Մյուս կողմից, իրական տարածություն֊ժամանակի մեջ, որտեղ պատահույթները չափվում են սովորական ժամանակի կոորդինատի իրական արժեքներով, տարբերությունը ակնհայտ է՝ բոլոր կետերի ժամանակի ուղղությունը գտնվում է լուսակոնի սահմաններից ներս, իսկ տարածության ուղղությունները գտնվում են դրսում։ Այնուամենայնիվ, սովորական քվանտային մեխանիկա ներմուծված մեր օգտագործած կեղծ ժամանակը և էվկլիդեսյան տարածություն֊ժամանակը լոկ մաթեմատիկական հնարքներ են, որոնցով հեշտությամբ կարող ենք հաշվել իրական տարածություն֊ժամանակին վերաբերող պատասխանները։
Երկրորդ առանձնահատկությունը, որը, մենք վստահ ենք պետք է վերջնական տեսության մաս կազմի, Էյնշտեյնի այն գաղափարն է, որ գրավիտացիոն դաշտը ներկայացված է կորաձև տարածություն֊ժամանակով։ Մասնիկները կորաձև տարածության մեջ ձգտում են շարժվել ուղղագիծ ճանապարհին ամենամոտ ուղղությամբ, բայց, որովհետև տարածություն֊ժամանակը հարթ չէ, նրանց ճանապարհները կոր են երևում, կարծես թե գտնվում են գրավիտացիոն դաշտում։ Երբ մենք Ֆեյնմանի պատմությունների մեթոդով հաշվարկված գումարը միավորենք Էյնշտեյնի գրավիտացիայի մասին գաղափարի հետ, մասնիկի պատմության նմանակն այժմ կլինի կատարյալ մի կորաձև տարածություն֊ժամանակ, որը ներկայացնում է ողջ տիեզերքի պատմությունը։ Պատմությունների գումարը հաշվարկելիս տեխնիկական դժվարություններից խուսափելու համար այն կորացած տարածություն֊ժամանակները պետք է համարել Էվկլիդեսյան։ Այսինքն՝ ժամանակը կեղծ է, և նրա ուղղությունը չի տարբերվում տարածության ուղղությունից։ Որոշակի հատկությամբ օժտված իրական տարածություն֊ժամանակի հավանականությունը հաշվելու համար, ասենք, օրինակի համար, ամեն կետում և ամեն ուղղությամբ նույնանման երևալու հավանականությունը, գումարվում են բոլոր այն ալիքները, որոնք հատկանշական են նույն հատկություններն ունեցող պատմություններին։
Ընդհանուր հարաբերականության դասական տեսության մեջ կան բազմաթիվ տարբեր հնարավոր կորացած տարածություն֊ժամանակներ, որոնցից յուրաքանչյուրը համապատասխանում է տիեզերքի տարբեր սկզբնական վիճակի։ Եթե իմանայինք մեր տիեզերքի սկզբնական վիճակը, կիմանայինք նաև նրա լրիվ պատմությունը։ Նմանապես, գրավիտացիայի քվանտային տեսության մեջ հնարավոր են տիեզերքի բազմաթիվ տարբեր քվանտային վիճակներ։ Դարձյալ, եթե իմանայինք, թե պատմությունների գումարում էվկլիդեսյան կորացած տարածություն֊ժամանակն ինչ դրսևորումներ է ունեցել վաղ ժամանակներում, ապա մենք կիմանայինք տիեզերքի քվանտային վիճակը։
Դասական գրավիտացիոն տեսության մեջ, որը հիմնված է իրական տարածություն֊ժամանակի վրա, կա տիեզերքի գոյության լոկ երկու հնարավոր եղանակ․ կամ այն գոյություն է ունեցել ի սկզբանե՝ անսահման ժամանակ ի վեր և կամ անցյալում սկզբնավորվել է վերջավոր ժամանակում եզակիության մեջ։ Քվանտային գրավիտացիոն տեսության մեջ, մյուս կողմից, առաջանում է մի երրորդ հավանականություն։ Քանի որ օգտագործվում է էվկլիդեսյան տարածություն֊ժամանակը, որում ժամանակի ուղղությունը նույնական է տարածության մեջ ուղղությունների հետ, հնարավոր է, որ տարածություն֊ժամանակը չափերով վերջավոր լինի, սակայն եզակիություններ և սահման ու եզր նույնպես չունենա։ Տարածություն֊ժամանակը կնմանվի երկրի մակերեսին, կունենա միայն երկու չափում։ Երկրի մակերեսը վերջավոր է իր չափերով, սակայն սահման կամ եզր չունի այն իմաստով, որ եթե նրանով դեպի արևմուտք ճամփորդես՝ եզրի չես հասնի և նրանից դուրս կամ եզակիության մեջ չես ընկնի։ (Այս բանը ես իմ անձնական փորձով գիտեմ, քանի որ ամբողջ աշխարհի շուրջը ճամփորդել եմ)։
Եթե էվկլիդեսյան տարածություն֊ժամանակը հետադարձ երկարաձգվի մինչև անսահման կեղծ ժամանակը կամ, այլ կերպ ասած, սկիզբ առնի կեղծ ժամանակի եզակիությունից, հարցը ոչնչով չի տարբերվի դասական տեսությունից, որի նպատակը եղել է տիեզերքի սկզբնական վիճակի բնորոշումը։ Աստված գիտի, թե տիեզերքն ինչպես է սկիզբ առել, բայց մենք չենք կարող ասել, թե այն այսպես, կամ այնպես է տեղի ունեցել։ Մյուս կողմից, գրավիտացիոն քվանտային տեսությունը նոր հնարավորություն է տալիս, ըստ որի տարածություն֊ժամանակը ոչ մի սահման չի կարող ունենալ, և, հետևաբար, կարիք չկա, որ սահմանամերձ տիեզերքի վարքը բնորոշվի։ Ոչ մի եզակիություն չի կարող լինել, որպեսզի գիտության օրենքներն այնտեղ չգործեն, տարածություն֊ժամանակի ոչ մի եզր՝ որտեղ մարդ ապավինի Աստծուն կամ դիմի ինչ֊որ նոր օրենքի օգնությանը, որպեսզի որոշի տարածություն֊ժամանակի սահմանային պայմանները։ Կարելի է ասել․ «Տիեզերքի սահմանային պայմանն անսահմանությունն է»։ Տիեզերքը պետք է ինքնապարփակ լինի, և նրանից դուրս գտնվող ոչինչ չի կարող ազդել նրա վրա։ Տիեզերքը չի կարելի ո՛չ ստեղծել, ո՛չ էլ կործանել։ Այն պարզապես պետք է լինի։
Վատիկանի՝ վերևում նշածս խորհրդակցության ժամանակ էր, երբ ես առաջին անգամ առաջարկեցի, որ թերևս ժամանակն ու տարածությունը միասին կազմում են վերջավոր մի մակերես, որը, սակայն, չունի ոչ մի սահման և եզր։ Իմ զեկուցումը, սակայն, բավական մաթեմատիկական բնույթի էր և, հետևաբար, շրջանցում էր տիեզերքի ստեղծման մեջ Աստծո դերի վերաբերյալ արված ենթադրությունն ընդհանրապես (ես ինքս անտեսել էի այդ հնարավորությունը)։ Վատիկանի խորհրդակցության ժամանակ ես չգիտեի, թե «սահման չունենալու» գաղափարն ինչպես պետք էր օգտագործել, որպեսզի հնարավոր լիներ տիեզերքի մասին կանխագուշակումներ կատարել։ Հաջորդ ամառը ես անցկացրի Կալիֆոռնիայի համալսարանում, Սանտա֊Բարբարայում։ Այնտեղ իմ գործընկեր և բարեկամ Ջիմ Հարտի հետ մենք մշակեցինք այն պայմանները, որոնց պետք է բավարարեր տիեզերքը, եթե տարածություն֊ժամանակը սահման չունենար։ Վերադառնալով Քեմբրիջ, ես իմ երկու ասպիրանտների՝ Ջուլիան Լաթրելի և Ջոնաթան Հոլիուելի հետ ես շարունակեցի այդ աշխատանքը։
Ուզում եմ ընդգծել, որ այն պատկերացումը, թե ժամանակն ու տարածությունը վերջավոր են առանց սահմանափակման ուղղակի մի առաջարկություն է․ դա որևէ սկզբունքից չի բխում։ Ինչպես որևէ այլ գիտական տեսություն, սկզբում այն կարելի է գեղագիտական կամ մետաֆիզիկական նկատառումներով առաջարկել, բայց իրական չափանիշն այն է, թե այդ տեսության կանխագուշակումներն արդյոք համապատասխանո՞ւմ են մեր դիտարկումներին։ Դա դժվար է որոշել քվանտային գրավիտացիայի դեպքում՝ երկու պատճառով։ Առաջին, ինչպես դա կբացատրվի հաջորդ գլխում, մենք դեռևս վստահ չենք, թե ինչպիսին է այն տեսությունը, որը հաջողությամբ կմիավորի ընդհանուր հարաբերականությունը և քվանտային մեխանիկան, թեև բավական շատ բան գիտենք, թե այդ տեսությունը ինչ ձև է ունենալու։ Երկրորդ, տիեզերքը մանրամասնորեն նկարագրող ցանկացած մոդել մաթեմատիկորեն այն աստիճան բարդ կլինի, որ հնարավոր չի լինի ճշգրիտ կանխագուշակումներ կատարել։ Հետևաբար պետք է դիմել պարզեցնող ենթադրությունների և մոտավորությունների, նույնիսկ այն դեպքում, երբ կանխագուշակումներ կորզելու հարցը շատ դժվար լինի։
Գումարային պատմությունների մեջ յուրաքանչյուր պատմություն ոչ միայն պիտի նկարագրի տարածություն֊ժամանակը, այլև նրա մեջ գտնվող ամեն ինչ, ներառյալ ցանկացած բարդ օրգանիզմ, ինչպես մարդկային էակներն են, որոնք ի վիճակի են դիտարկել տիեզերքի պատմությունը։ Այս բանը մեկ անգամ ևս արդարացնում է մարդաբանական սկզբունքի օգտագործումը, որովհետև, եթե բոլոր պատմությունները հնարավոր են, ապա այնքան ժամանակ, քանի դեռ մենք գոյություն ունենք պատմություններից մեկի մեջ, կարող ենք օգտագործել մարդաբանական սկզբունքը բացատրելու համար, թե ինչո՞ւ է տիեզերքն այնպիսին, ինչպիսին է։ Ճիշտն ասած, թե ինչ իմաստ կարող ենք տալ մյուս պատմություններին, որտեղ մենք գոյություն չունենք, հստակ չէ։ Գրավիտացիայի այս քվանտային տեսությունը շատ ավելի ընդունելի կլիներ, սակայն, եթե օգտագործելով պատմությունների գումարը, ցույց տրվեր, որ մեր տիեզերքը հնարավոր պատմություններից ոչ թե մեկը, այլ ամենահավանականն է։ Այս նպատակի համար, սահման չունեցող բոլոր հնարավոր էվկլիդեսյան տարածություն֊ժամանակների պատմությունները պետք է գումարել։
Սահման չունենալու այս առաջարկությունը թույլ է տալիս պարզել, որ պատմությունների մեծ մասում տիեզերքի գտնվելու հնարավորությունը աննշան է։ Սակայն կան մի խումբ պատմություններ, որոնք շատ ավելի հավանական են, քան այլ պատմություններ։ Պատմությունները կարելի է նմանեցնել երկրագնդի մակերեսին, որի գնդի լայնական (հյուսիսային բևեռից հավասարահեռ) շրջանագիծը ներկայացնում է տիեզերքի տարածական չափը, իսկ հյուսիսային բևեռից ունեցած հեռավորությունը՝ կեղծ ժամանակը։ Տիեզերքը սկիզբ է առնում հյուսիսային բևեռից՝ որպես մի եզակի կետից։ Շարժվելով հարավ, հյուսիսային բևեռից հաստատուն հեռավորություն ունեցող շրջանագծերի լայնություններն աստիճանաբար մեծանում են, ինչը համապատասխանում է կեղծ ժամանակի ընթացքում ընդարձակմանը (նկ․ 8.1)։ Հասարակածում տիեզերքը կհասնի իր առավելագույն չափին և կեղծ ժամանակի հետագա աճի հետ կկծկվի մինչև հարավային բևեռի եզակի կետը։ Թեև տիեզերքի չափսը հավասար է զերոյի հյուսիսային և հարավային բևեռներում, այս կետերը եզակիություններ չեն, ինչպես երկրագնդի բևեռները եզակի չեն։ Հետևաբար, գիտության օրենքները կմնան ուժի մեջ ճիշտ այնպես, ինչպես երկրագնդի հյուսիսային և հարավային բևեռներում գործում են նույն օրենքները, ինչ հասարակածում։
Սակայն իրական ժամանակում տիեզերքի պատմությունն այլ տեսք կունենա։ Մոտավորապես տասը կամ քսան հազար միլիոն տարի առաջ իր նվազագույն չափսն ուներ, որը հավասար էր կեղծ ժամանակում նրա պատմության առավելագույն շառավղին։ Հետագա իրական ժամանակներում տիեզերքը պետք է ընդարձակվեր Լինդեի առաջարկած քաոսային հարաճուն ընդարձակման մոդելի համաձայն (բայց պետք չէ ենթադրել, որ տիեզերքը ստեղծվել է ճշգրտված որոշակի վիճակում)։ Տիեզերքը պետք է ընդարձակվի, հասնի մեծ չափի և ի վերջո կոլապսվի ու վերածվի մի այնպիսի վիճակի, որը իրական ժամանակի մեջ նման կլինի եզակիության։ Այսպիսով, որոշ իմաստով մենք կործանման ենք դատապարտված, նույնիսկ եթե մեզ հաջողվի սև խոռոչներից հեռու մնալ։ Միայն այն դեպքում, երբ մենք տիեզերքը կարողանանք պատկերացնել կեղծ ժամանակում, եզակիություններ չեն լինի։
Եթե տիեզերքը իրոք գտնվի այդպիսի մի քվանտային վիճակում, ապա կեղծ ժամանակում նրա պատմությունը եզակիություններ չի կարող ունենալ։ Հետևաբար կարող է թվալ, որ իմ վերջին աշխատանքը լրիվ արժեզրկում է եզակիությունների մասին ավելի վաղ կատարած իմ գործը։ Բայց, ինչպես ցույց տրվեց վերևում, եզակիության թեորեմների իրական կարևորությունն այն էր, որ նրանք ցույց տվեցին, որ գրավիտացիոն դաշտը կարող է այն աստիճան ուժեղանալ, որ քվանտային ձգողական ազդեցությունները չի կարելի անտեսել։ Այս բանը հանգեցրեց այն մտքին, որ տիեզերքը կեղծ ժամանակում կարող է վերջավոր լինել, բայց առանց սահմանների ու եզակիությունների։ Երբ վերադառնանք դեպի իրական ժամանակը, որում մենք ապրում ենք, այնուամենայնիվ, եզակիություններ միշտ կլինեն։ Սև խոռոչի մեջ ընկնելիս խեղճ տիեզերագնացի վերջը միշտ վատ կլինի․ եթե նա ապրեր կեղծ ժամանակում, ապա այդ պարագայում միայն չէր հանդիպի եզակիությունների։
Սա կարող է մեզ հուշել, որ, այսպես կոչված, կեղծ ժամանակն իրականում իրական ժամանակն է, իսկ այն, ինչ մենք իրական ժամանակ ենք անվանում, մեր երևակայության խաբկանքն է։ Իրական ժամանակում տիեզերքը մի սկիզբ ունի և մի վերջ՝ եզակիությունում, որը տարածության֊ժամանակի սահմանն է, որտեղ գիտության օրենքները չեն գործում։ Իսկ կեղծ ժամանակում չկան ոչ եզակիություններ և ոչ էլ սահմաններ։ Հետևաբար, թերևս այն, ինչ մենք անվանում ենք կեղծ ժամանակ, ըստ էության, ավելի իրական է, իսկ այն, ինչ մենք կոչում ենք իրական՝ դա պարզապես հնարովի մի գաղափար է, որը մենք ներմուծել ենք, որպեսզի մեզ օգնի նկարագրելու տիեզերքի որպիսությունը։ Բայց ինչպես նկարագրել եմ 1֊ին գլխում, գիտական տեսությունը լոկ մաթեմատիկական մի մոդել է, որը մենք ստեղծում ենք նկարագրելու համար մեր դիտարկումները․ դա գոյություն ունի միայն մեր մտքում։ Հետևաբար անիմաստ է հարցնել, թե որ ժամանակն է «իրական» և որը՝ «կեղծ»։ Բանը պարզապես այն է, թե որն է առավել օգտակար։
Մենք կարող ենք պատմությունների գումարն օգտագործել նաև որպես սահման չունենալու առաջարկություն, որպեսզի գտնենք, թե տիեզերքի որ հատկությունները կարող են միասին ի հայտ գալ։ Օրինակի համար, կարելի է հաշվել այն հավանականությունը, որով տիեզերքը բոլոր տարբեր ուղղություններով ընդարձակվում է համարյա նույն արագությամբ, երբ նրա խտությունն ունի այժմյան արժեքը։ Այս հավանականությունը շատ մեծ է ստացվում մինչև այժմ քննարկված պարզ մոդելների հիման վրա կատարված հաշվումների համաձայն։ Այսինքն, սահման չունենալու առաջարկությունը տանում է այն կանխագուշակման, ըստ որի չափազանց հավանական է, որ տիեզերքի այժմյան ընդարձակման արագությունը բոլոր ուղղություններով համարյա նույնն է։ Այս կանխագուշակումը համապատասխանում է միկրոալիքային ֆոնային ճառագայթմանը, որը բոլոր ուղղություններով բացարձակապես նույնն է։ Եթե տիեզերքը մի որևէ ուղղությամբ ավելի արագ ընդարձակվեր, քան այլ ուղղություններով, ապա ճառագայթման ինտենսիվությունն այն ուղղություններում պետք է նվազեր լրացուցիչ կարմիր շեղումով։
Սահման չունենալու պայմաններում այլ կանխագուշակումների գծով աշխատանքներն այժմ շարունակվում են։ Առանձնապես շատ հետաքրքրական է այն պրոբլեմը, թե վաղ տիեզերքում համաչափ խտությունից փոքրիկ շեղումներն ինչ չափի են եղել, որոնք պատճառ են դարձել նախ գալակտիկաների, ապա աստղերի և վերջապես՝ մեր առաջացման։ Անորոշության սկզբունքից հետևում է, որ վաղ տիեզերքը լրիվ համաչափ չէր կարող լինել, որովհետև որոշ անորոշություններ և տատանումներ պետք է եղած լինեն մասնիկների դիրքերում և արագություններում։ Օգտագործելով սահման չունենալու պայմանը, մենք գտնում ենք, որ տիեզերքն իրոք սկսվել է այն նվազագույն անհամաչափությունից, որը թույլ է տրվում համաձայն անորոշության սկզբունքի։ Այսպիսով, տիեզերքն անցել է արագ ընդարձակման մի շրջան, ինչպես նկարագրվում է հարաճուն ընդարձակման մոդելներում։ Այդ շրջանում սկզբնական անհամաչափությունները պետք է ավելի շեշտված լինեն՝ այն աստիճան մեծ, որ հնարավոր լինի բացատրել մեր շուրջ գոյություն ունեցող կառուցվածքների առաջացումը։ Ընդարձակվող տիեզերքում, որտեղ նյութի խտությունն աննշան չափով է փոփոխվում մի տեղից մյուսը, գրավիտացիայի պատճառով խիտ տիրույթների ընդարձակումը դանդաղում է և ի վերջո սկսում է նրանց սեղմումը։ Սա հանգեցնում է գալակտիկաների, աստղերի և վերջապես նույնիսկ մեզ նման աննշան արարածների առաջացմանը։ Այսպիսով, տիեզերքում մեր տեսած բոլոր բարդ կառուցվածքների առաջացումը կարելի է բացատրել տիեզերքի սահման չունենալու պայմանի և քվանտային մեխանիկայի անորոշության սկզբունքի միացյալ հիմքի օգնությամբ։
Այն գաղափարը, թե տարածությունը և ժամանակը կարող են մի փակ մակերես ստեղծել, որը սահման չունի, խոր նշանակություն ունի տիեզերական գործերում Աստծո խաղացած դերի հարցում։ Գիտական տեսությունների այն հաջողությունները, որոնք լավագույնս նկարագրեցին մեր շուրջ տեղի ունեցող դեպքերը, պատճառ եղան, որ շատերը հավատան, թե Աստված թույլ է տվել, որ տիեզերքը զարգանա մի շարք օրենքների համաձայն և այլևս չի միջամտում, որպեսզի այդ օրենքները չխախտվեն։ Սակայն այս օրենքները մեզ չեն ասում, թե ինչի նման պետք է եղած լիներ տիեզերքն իր սկզբնական շրջանում։ Աստված պետք է լարեր ժամացույցը և ընտրեր, թե ինչպես պետք է տիեզերքը սկիզբ առներ։ Քանի որ տիեզերքը սկիզբ է ունեցել, ապա մենք կարող ենք ենթադրել, որ այն ունեցել է իր արարիչը։ Սակայն, եթե տիեզերքն իրապես լրիվ ինքնապարփակ է, սահման և եզր չունի, չի կարող ոչ սկիզբ, ոչ էլ վերջ ունենալ, այլ այն պարզապես կա։ Ուստի այդ դեպքում արարչին այլևս անելիք չի մնում։
