Физики воссоздали условия, которые существовали в момент рождения Вселенной, и получили поразительные результаты. В течение последних пяти лет сотни ученых используют мощнейший ускоритель Брукхейвенской национальной лаборатории для создания условий, существовавших в момент рождения Вселенной. В Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) сталкиваются два встречных пучка ядер золота, движущихся почти со скоростью света. Столкновения атомных ядер, в результате которых возникают чрезвычайно горячие, плотные сгустки материи и энергии, имитируют события первых микросекунд после Большого взрыва. В коротких мини-взрывах, как в зеркале, отражаются самые первые мгновения нашего мира, когда материя была ультрагорячим, сверхплотным варевом из кварков и глюонов, мечущихся во все стороны и постоянно сталкивающихся друг с другом. Адский суп был приправлен щепоткой электронов, фотонов и других легких элементарных частиц. Его температура составляла триллионы градусов, и он был в сотни тысяч раз горячее, чем солнечное ядро.

Моделирование ситуации рождения сверхновой — нелегкое дело. По крайней мере, до недавнего времени все эксперименты терпели крах. Но астрофизикам все-таки удалось взорвать звезду. 11ноября 1572 г. астроном Тихо Браге (Tycho Brahe) заметил в созвездии Кассиопеи новую звезду, сияющую так же ярко, как Юпитер. Пожалуй, именно тогда рухнула уверенность в том, что небеса вечны и неизменны, и родилась современная астрономия. Спустя четыре века астрономы поняли, что некоторые звезды, вдруг становясь в миллиарды раз ярче обычных, взрываются. В 1934 г. Фриц Цвики (Fritz Zwicky) из Калифорнийского технологического института назвал их «сверхновыми». Они снабжают космическое пространство тяжелыми элементами, управляющими формированием и эволюцией галактик, и помогают изучать расширение пространства.

Вселенная - мир галактик и вакуума. Недавние исследования показали, что галактики и все тела природы погружены в неведомую ранее космическую среду, получившую название темная энергия. На эту среду приходится приблизительно 75% всей энергии и массы Вселенной.

Темная энергия не только ускоряет расширение Вселенной, но и определяет форму галактик и их рассредоточение в пространстве. В 1998 г. произошло одно из наиболее выдающихся космологических открытий XX в.: астрономы пришли к выводу о существовании неизвестной формы энергии, постоянно действующей и управляющей судьбой космоса, но остававшейся неведомой, — так называемой темной энергии. Она составляет большую часть Вселенной, и если данное утверждение выдержит проверку временем, то недалек тот день, когда станет возможным появление новых физических теорий.

Огромные звездные системы, галактики, устроены по своим собственным законам. Эти законы легче изучать на примере других галактик, а не нашей, потому что на них мы смотрим со стороны, а не изнутри. В нашей стране только один телескоп достаточно велик и хорош, чтобы на нем можно было изучать строение других галактик. Это шестиметровый Большой азимутальный телескоп Специальной астрофизической обсерватории РАН.

Большую часть двадцатого столетия физики имели дело с двумя фундаментальными физическими теориями — квантовой теорией и общей теорией относительности (ОТО). Последняя есть теория Эйнштейна пространства, времени и гравитации, в то время как первая описывает существенно все остальное в природе. Такая ситуация была возможна, так как не было экспериментов, исследующих режимы, в которых представлены и квантовые и гравитационные эффекты.

Как ни странно, звуковые волны в жидкости ведут себя подобно волнам света в пространстве. Даже у черных дыр есть акустические аналоги. Быть может, пространство-время представляет собой своего рода жидкость, напоминающую эфир доэйнштейновской физики?

Теоретический ландшафт теории струн заполнен бесчисленным множеством возможных вселенных. Каждой из приблизительно 10⁵⁰⁰ долин соответствует определенный набор физических законов, которые могут действовать в обширной области пространства. Не исключено, что видимая нами Вселенная – это лишь маленький кусочек одной из таких областей.

Если теория струн это, в том числе, и теория гравитации, то как она соотносится с теорией тяготения Эйнштейна? Как между собой соотносятся струны и геометрия пространства-времени?

Вполне возможно, что нас отделяют века от окончательной теории, и она окажется совершенно непохожей на то, что мы способны сегодня вообразить. Но допустим на мгновение, что эта теория совсем близко, за углом. Что мы можем в этом случае сказать о ней на основании уже известных нам знаний?