Выбрать главу

Можна також використати суму за історіями разом з пропозицією безмежовості, щоб знайти, які властивості Всесвіту, можливо, трапляються одночасно. Наприклад, можна обчислити ймовірність того, що Всесвіт розширюється з майже однаковою швидкістю в усіх напрямах водночас, коли густина Всесвіту має своє нинішнє значення. У спрощених моделях, досі розглянутих, ця ймовірність виявляється високою; тобто запропонована умова безмежовості приводить до передбачення, що нинішня швидкість розширення Всесвіту з високою ймовірністю майже однакова в кожному напряму. Це відповідає спостереженням фонового мікрохвильового проміння, що показують майже абсолютно однакову інтенсивність у будь-якому напряму. Якщо б Всесвіт розширювався в деяких з них швидше, ніж в інших, інтенсивність проміння в тих напрямах була б зменшена через додатковий червоний зсув.

Тепер йде робота над подальшими передбаченнями з умови безмежовості. Особливо цікава проблема — величина невеликих відхилень від однорідної густини в ранньому Всесвіті, що привели до утворення спочатку галактик, потім зір, і нарешті нас. З принципу невизначеності випливає, що ранній Всесвіт не може бути повністю однорідний, бо мали бути деякі невизначеності чи флюктуації в положеннях і швидкостях частинок. Використовуючи умову безмежовості, ми знаходимо, що Всесвіт дійсно повинен був початися з лише мінімально можливою неоднорідністю, дозволеною принципом невизначеності. Тоді б Всесвіт пройшов період швидкого розширення, як в інфляційних моделях. Протягом цього періоду початкові неоднорідності посилювалися б, поки не стали б достатньо великі, щоб пояснити походження структур, які ми спостерігаємо навколо. 1992 року супутник-дослідник космічного фону (КОБІ) вперше виявив дуже невеликі варіяції в інтенсивності мікрохвильового фону залежно від напряму. Те, як ці неоднорідності залежать від напряму, здається, відповідає передбаченням інфляційної моделі та пропозиції безмежовості. Тому пропозиція безмежовості — добра наукова теорія, за Карлом Попером: вона могла б бути сфальсифікована спостереженнями, але натомість її передбачення підтверджені. В розширному Всесвіті, де густина матерії трохи змінювалася від місця до місця, під дією гравітації густіші області сповільнили б своє розширення і почали стискатися. Це приведе до формування галактик, зір і зрештою навіть незначних істот на кшталт нас. Тому всі складні структури, що ми бачимо у Всесвіті, можна пояснити умовою безмежовості для Всесвіту разом з принципом невизначеності квантової механіки.

Ідея, що простір і час можуть утворювати замкнуту поверхню без меж, також має глибокі наслідки для ролі Бога в справах Всесвіту. З успіхом наукових теорій в поясненні подій більшість людей дійшли думки, що Бог дозволяє Всесвітові розвиватися відповідно до набору законів і не втручається у Всесвіт, щоб ці закони порушити. Проте закони не кажуть нам, як Всесвіт мав виглядати, коли він почався — однаково залежатиме від Бога накрутити годинника і вибрати, як його запустити. Поки Всесвіт має початок, ми можемо припускати, що був творець. Але якщо Всесвіт дійсно повністю замкнутий, і не має межі або краю, він не матиме ні початку, ні кінця: він просто буде. Яке ж тоді місце для творця?

У попередніх розділах ми з’ясували, як змінювалися погляди людства на природу часу. До початку цього століття люди вірили в абсолютний час. Тобто кожну подію єдиним чином можна було б позначити якимсь числом, так званим «часом», і всі точні годинники будуть показувати той самий інтервал часу між двома подіями. Проте відкриття, що швидкість світла виявилася однаковою для кожного спостерігача, незалежно від того, як він рухається, привело до теорії відносності й відмови від ідеї існування єдиного абсолютного часу. Замість цього кожен спостерігач має свою власну міру часу, яку показує його годинник: у різних спостерігачів вони не обов’язково збігаються. Отже, час став особистішим поняттям щодо спостерігача, який його вимірює.

Коли намагалися об’єднати гравітацію з квантовою механікою, довелося ввести поняття «уявного» часу. Уявний час подібний до напрямів у просторі. Якщо можна йти на північ, то можна розвернутися й піти на південь; однаковою мірою, якщо можна йти вперед в уявному часі, певно, можна повернутися й піти назад. Це означає, що не може бути ніякої важливої відмінності між прямим і зворотним напрямками уявного часу. З іншого боку, всі ми знаємо, якщо говорити про «реальний» час, то є дуже велика різниця, між прямим і зворотним напрямами. Звідки взялася ця різниця між минулим і майбутнім? Чому ми пам’ятаємо минуле, але не майбутнє?

Закони науки не розрізняють минуле та майбутнє. Точніше, як зазначено вище, закони науки не змінюються при комбінації операцій (або симетрій), відомих як C, Р і T. (C означає замінювання частинок античастинками, P — перетворювання дзеркального відображення, так що ліве та праве міняються місцями, і Т — обертання напрямку руху всіх частинок, по суті, зворотний рух.) Закони науки, які регулюють поведінку речовини при всіх нормальних ситуаціях, самі по собі не змінюються при комбінації двох операцій С і Р. Іншими словами, життя було б точно таке ж для мешканців іншої планети, якби вони були дзеркальним відображенням нас і якби вони були зроблені з антиречовини, а не речовини.

Якщо закони науки не змінюються при комбінації операцій С і Р, а також комбінації С, Р, Т, вони також повинні бути незмінні при одній лише операції T. Але є велика різниця між прямим і зворотним напрямами реального часу в звичайному житті. Уявіть собі чашку води, яка падає зі столу і розбивається на уламки об підлогу. Якщо зафільмувати цей процес, можна легко сказати, в якому напряму він прокручується. Якщо запустити його назад, то ви побачите, як шматочки раптом зберуться з підлоги, застрибують назад, щоб сформувати на столі цілу чашку. Ви можете сказати, що фільм був запущений назад, тому що така поведінка ніколи не спостерігається в звичайному житті. Якби таке відбувалося, виробники посуду закрили б свою справу.

Пояснення, яке зазвичай дають стосовно того, чому ми не бачимо розбиті чашки, які збирають себе докупи з підлоги і стрибають назад на стіл, — бо це заборонено другим законом термодинаміки. В ньому говориться про те, що в будь-якій замкнутій системі безлад, або ентропія, завжди з часом зростає. Іншими словами, це форма закону Мерфі: щось завжди йде не так! Ціла чашка на столі — це стан високого порядку, а розбита чашка на підлозі — стан безладу. Можна легко пройти шлях від цілої чашки на столі в минулому до розбитої чашки на підлозі в майбутньому, але не навпаки.

Зростання безладу чи ентропії з плином часу — один з прикладів того, що називається стрілою часу, того, що відрізняє минуле від майбутнього, даючи напрям часові. Є щонайменше три різних стріли часу. По-перше, існує термодинамічна стріла часу, напрям часу, в якому безлад, або ентропія, зростає. Крім того, є психологічна стріла часу. Це напрям, в якому ми відчуваємо плин часу, напрям, в якому ми пам’ятаємо минуле, але не майбутнє. Нарешті, є космологічна стріла часу. Це напрям часу, в якому Всесвіт розширюється, а не стискається.

У цьому розділі я доведу, що умова безмежовості для Всесвіту разом із слабким антропним принципом не може пояснити, чому всі три стріли вказують у тому ж напряму, і навіть більше, чому чітко визначена стріла часу має взагалі існувати. Я доведу, що психологічна стріла визначається термодинамічною, і що ці дві стріли обов’язково завжди вказують у тому ж напряму. Якщо припустити умову безмежовості для Всесвіту, ми побачимо, що повинні бути чітко визначені термодинамічна та космологічна стріли часу, але вони не будуть вказувати в тому ж напряму впродовж усієї історії Всесвіту. Проте я доведу, що лише тоді, коли вони вказують у тому ж напряму, умови сприятливі для розвитку розумних істот, які можуть поставити запитання: чому безлад зростає в тому ж напрямку часу, в якому розширюється Всесвіт?