4.4. Вселенные с конечной продолжительностью
Насколько привлекательна вселенная, существование которой конечно? Некоторым людям мысль о гибели всей вселенной внушает ужас несмотря даже на то, что это уничтожение может произойти в отдаленном будущем, через много миллионов лет после их собственной смерти. При столкновении с личной телесной смертью нас часто утешает мысль о том, что «жизнь будет продолжаться» и дальше, наши жертвы и свершения послужат будущим поколениям, наши дети достигнут того, что не удалось нам. Если же вселенная в целом обречена на гибель, может возникнуть ощущение, что и наша жизнь в конечном счете бессмысленна. Возможно, наиболее известное выражение этого чувства, что «если вселенная погибнет, то жизнь бесцельна и бессмысленна», дано Бертраном Расселом [21]:
Все неисчислимые труды веков, вся жертвенность, все вдохновение, все полуденное сияние человеческого гения приговорены к уничтожению в грандиозной гибели Солнечной системы… и весь храм достижений человечества неминуемо будет погребен под останками рухнувшей вселенной.
Это слова из книги Рассела «Почему я не христианин». По–видимому, ход его мыслей следующий: если вселенная не может существовать вечно, значит, не может быть и Бога. Еще один воинствующий атеист, Питер Аткинс, использовал в своем нападении на религию тот же ход мысли [1]:
Мы смотрим в окно на мир, управляемый вторым законом, и видим ничем не прикрытую бесцельность природы. Глубинная сущность любых изменений — это распад; источник изменений во всех их формах — падение качества энергии, хаотично, необратимо и бесцельно распространяющееся во времени. Стрела времени направлена в сторону разрушения, и все перемены ведут к смерти. Само ощущение времени лишь связь электрохимических процессов в нашем сознании с этим бесцельным сползанием в хаос по мере того, как мы погружаемся в равновесие — и в могилу.
С этим согласны многие теисты. Не случайно некоторые христианские фундаменталисты отвергают второй закон термодинамики, обрекающий космос на дегенерацию и разрушение. Они утверждают, что вселенная, способная переживать обновление и существовать целую вечность, более соответствует религиозной картине мира, чем вселенная, обреченная на разложение. Однако некоторые знаменитые атеисты (например, Фридрих Энгельс [25]) выражали схожее отвращение к перспективе тепловой смерти космоса и искали путей, на которых законы природы могли бы обойти ее. Но чаще эти негативные чувства по поводу обреченной вселенной относятся к космологическим моделям постоянного расширения, к которым я скоро перейду.
В случае вселенной, которая, скажем, через 100 миллиардов лет сколлапсирует в «большом схлопывании», есть одна тонкость, связанная с тем, какое физическое значение мы придаем слову «конец». Определение времени в простых космологических моделях относится к усредненному состоянию материи. Если говорить о так называемом космическом времени, то «вселенная большого схлопывания» действительно существует лишь конечное время. Однако с приближением к конечной сингулярности температура неограниченно возрастает, и вполне возможно, что на финальных стадиях существования вселенной в ней будет достигнут бесконечный уровень активности. То же самое верно, если вселенная испытает какие‑либо отклонения от строгого единообразия (что вполне возможно). В зависимости от технических деталей распределение материи и форма пространства могут претерпеть бесконечно сложные изменения, которые будут происходить со все увеличивающейся быстротой. Типлер [24] показывает, что бесконечное количество информации можно обработать, располагая лишь конечным космическим временем. В этом смысле модель сжимающейся вселенной все же предлагает безграничное множество возможностей.
4.5. Вечные модели
Теперь обратимся к стандартным моделям постоянно расширяющейся вселенной, существующей бесконечно, но подверженной тепловой смерти. Конкретные детали конечного состояния такой вселенной зависят от наших предположений о природе материи. Общая тенденция для вселенной во всех случаях такого продолжающегося расширения — это охлаждение и приближение к термодинамическому равновесию. Однако классическая тепловая смерть, предсказанная в XIX веке, теперь модифицировалась благодаря факту расширения вселенной, который обусловливает замедление приближения к равновесию. Конкретные детали (например, разрушение протонов, «испарение» черных дыр и т. п.) уже подробно обсуждались в других местах [26], и я не стану повторять их здесь, скажу лишь, что стандартная картина отдаленного будущего представляет вселенную в виде очень жидкого (и все более разрежающегося) «бульона» из крайне низкоэнергетических фотонов, нейтрино и гравитонов, двигающихся практически свободно в медленно расширяющемся пространстве. Нормальная материя, если она вообще сохранится, возможно, будет состоять из случайных электронов и позитронов, медленно дрейфующих в этом невидимом «бульоне».
За основополагающей статьей Фримена Дайсона [8] последовало множество анализов далекого будущего расширяющейся вселенной и тех вызовов, с которыми придется встретиться живым существам, стремящимся сохранить свое существование среди все уменьшающихся термодинамических ресурсов. Дайсон обнаружил, что сообщество, которое обладает достаточными ресурсами и экономит свободную энергию, может существовать практически бесконечно, хотя и за счет понижения «качества жизни», в частности, все более и более долгих периодов спячки. По сути, Дайсон показал, что процесс обработки информации может не иметь ограничений. Требует ли «жизнь, какой мы ее знаем», чего‑то большего, чем простое манипулирование битами информации — это уже другой вопрос.
Внушает ли сценарий Дайсона надежду или утешение? Стоит отметить, что временной отрезок, в течение которого должны истощиться известные нам источники энергии, огромен. Например, для того чтобы черная дыра с массой, равной массе Солнца, испарилась согласно процессу Хокинга, требуется 10 66лет! Но в этой игре мы привыкли к большим числам. Психологически, однако, есть большая разница между тем, проживут ли наши потомки какое‑то ограниченное (пусть и очень долгое) время, и тем, что жизнь будет в буквальном смысле продолжаться вечно. Нет сомнения, что образ необозримой и почти пустой вселенной, постоянно становящейся все темнее и все холоднее на протяжении вечности, порождает глубокое уныние (по крайней мере, у автора). Конечно, для этой увядающей, никому не нужной вселенной лучше уж достойно умереть. И недавние свидетельства того, что космологическая константа, действующая как универсальная сила отталкивания, не равна нулю, только ухудшают ситуацию: если эта сила существует, значит, в будущем расширение вселенной будет идти все быстрее и быстрее, ускоряя таким образом приближение к состоянию темной пустоты.