Теории и сценарии будущего Вселенной. Современные космологические теории рисуют сценарии отдаленного будущего Вселенной. Экстраполяции производятся на временные интервалы порядка 10100-10150 лет. Намечена перспектива устранения призрака «тепловой смерти» Вселенной, который постоянно будоражил космологов ранее.
В космологии Фридмана модель будущего Вселенной (Метагалактики) зависела от ее средней плотности. Если эта плотность < 10-29г/см3 — Вселенная описывается моделью бесконечного расширения, если же она больше названного предела — Вселенная будет осциллировать (пульсировать). Теоретически были выделены эры конца монотонно расширяющейся Вселенной. В чрезвычайно отдаленном будущем последовательно заканчиваются: эра звезд (т. к. исчерпываются источники их энергии); эра галактик (образующие их потухшие звезды рассеиваются в пространстве космоса); адронная эра (что связано с предполагаемым распадом протона); эра черных дыр (в силу их «испарения»); эра электрон-позитронной плазмы, компоненты которой в конечном счете аннигилируют. Это последнее состояние хаоса мало чем отличается от «тепловой смерти». Модель осциллирующей Вселенной описывала будущее Метагалактики как процесс перехода ее расширения в сжатие и возврат к сингулярности, после чего снова начиналось расширение и т. д. A.A. Фридман писал по этому поводу: «Невольно вспоминается сказание индусской мифологии о периодах жизни…». Но Я.Б. Зельдович и И.Д. Новиков показали, что продолжительность цикла осцилляции должна неуклонно сокращаться из-за роста энтропии, т. е. опять-таки приводить к «тепловой смерти». Современная наука приоткрывает, однако, новые возможности устранения из картины мира призрака «тепловой смерти» Вселенной.
Прежние представления о «тепловой смерти» сменяются в современной инфляционной космологии сценарием «самовоспроизводящейся раздувающейся Вселенной», который был предложен А.Д. Линде. Он ввел понятие вечного раздувания, описывающего эволюционный процесс, который распространяется как цепная реакция. Если Метавселенная содержит по крайней мере одну раздувающуюся область достаточно больших размеров, то эта область начинает «производить» новые раздувающиеся области. В одной области раздувание может прекратиться, но другие будут продолжать раздувание. Общий объем всех этих областей, отмечает А.Д. Линде, будет бесконечно расти. «По существу, одна раздувающаяся Вселенная извергает из себя другой раздувающийся пузырь, тот, в свою очередь, — третий, четвертый и т. д.». Этот процесс, названный А.Д. Линде «вечным раздуванием», образует «ветвящуюся структуру вселенных, похожую на фрактал. В таком сценарии Вселенная как целое (т. е. Метавселенная — В.К.) вечна. Каждая отдельная часть ее может возникнуть из сингулярности где-то в прошлом и закончить свое существование сингулярностью в будущем. Но нет конца эволюции всей Вселенной»[77]. Подчеркнем еще раз — под Вселенной понимается в данном случае Метавселенная. Мини-вселенные возникают и исчезают, но никакого единого конца этих процессов нет, как нет у них и единого начала. По сути, говоря о самовоспроизводящейся раздувающейся Вселенной, А.Д. Линде имеет в виду процесс бесконечной самоорганизации природного мира. Рождение новых минивселенных сопровождается флуктуациями всех физических параметров. Каждая из новых мини-вселенных обладает, согласно теории, своим собственным набором физических законов и условий, констант, включая размерность пространства-времени. «Вселенная в целом вечно юная, сама себя воспроизводящая из «вакуумной пены» и поэтому не стареющая», - пишет И.Д. Новиков, буквально повторяя сказанные много десятилетий назад слова К.Э. Циолковского (именно ему принадлежит выражение «вечная юность Вселенной»3).
Другой подход к рассматриваемой проблеме, но приводящий к тому же конечному выводу, был сформулирован И. Пригожиным. Смысл его выражен так: «…мы отходим от замкнутой Вселенной, в которой все задано, к новой Вселенной, открытой флуктуациям, способной рождать новое»[78]. Вселенная как термодинамически открытая неравновесная система, согласно Пригожину, подчиняется законам, асимметричным по отношению к прошлому и будущему. Это нисколько не противоречит фундаментальности принципа возрастания энтропии, его космологической экстраполируемости. Но следует отбросить «путеводный миф классической науки» — о «неограниченной предсказуемости» будущего, который разделяют и многие современные космологи. Для нелинейных диссипативных структур этот принцип оказывается неприменимым. Следовательно, открывается еще один подход к осмыслению проблемы отдаленного будущего Вселенной: к неограниченным экстраполяциям, включая и вывод о «тепловой смерти», следует относиться с осторожностью.
Мы наблюдаем во Вселенной не монотонное угасание процессов, а, напротив, повсеместное становление, возникновение новых структур и качеств. Это, как вполне резонно отмечает B.C. Степин, созвучно представлениям о мире, подобном огромному живому организму, которые свойственны философии Востока[79]. Добавим, что оно встречается также у Платона, Бруно, К.Э. Циолковского (который писал, что «все живо», т. е. способно к бесконечной самоорганизации). Космология стремится, в пределах своих концептуальных возможностей, выразить эту древнюю идею современным научным языком.
Каковы же эпистемологические основания подобных экстраполяций? Как полагают Ф. Адамс и Г. Лафлин, сценарии будущего Вселенной основаны всего на «одном дополнительном догмате нашей веры. Мы полагаем, что законы физики останутся такими же и не изменятся с течением времени, по крайней мере, до завершения временной шкалы нашей летописи. И хотя мы не располагаем абсолютной гарантией справедливости этого допущения, мы не видим веской причины сомневаться в нем»[80]. Но оказывается, что неявных гипотез, на которых основываются экстраполяции космологических сценариев будущего, больше, чем считали названные авторы. Например, то, что экстраполируются в будущее теории современной физики вполне естественно, раз Теории Всего пока нет. Но само многообразие подходов к проблеме будущего Вселенной показывает ее сложность. Находясь на пороге создания Теории Всего, можем ли мы быть уверены, что она не внесет в картину будущего Вселенной существенных изменений? Не скажутся ли на огромных временных интервалах эффекты, не заметные при экстраполяциях в прошлое? Как быть с учетом возможных синергетических ограничений? И совсем простой вопрос: что изменит в сценарии будущего включение в него ускоренного расширения Вселенной? Основным фактором при оценке сценария будущего Вселенной остается все же невозможность их эмпирической проверки, даже косвенной. У нас нет и никогда не будет фактов, позволяющих верифицировать или фальсифицировать экстраполяции, охватывающие 10150 лет на основе стандартных критериев. Не являются ли тем самым подобные сценарии «метафизическими»? С моей точки зрения это не так, но важно осознавать, что обоснование этих сценариев переносится с эмпирического критерия («внешнего оправдания») на критерии «внутреннего совершенства», т. е. когерентности знания. В какой мере при обсуждении этого круга проблем необходимо будет что-то менять в идеалах и нормах доказательности знания — особый вопрос. Но следует надеяться, что космологи не потеряют вкус к эмпирическим знаниям и всегда будут использовать их для повышения обоснованности сценариев будущего Вселенной.
Космология и условия существования наблюдателя. Примечательная особенность космологии состоит в том, что, выясняя отношение ее теорий к реальности, мы познаем не только целостные физические свойства Вселенной, но и мегаскопические условия нашего существования, о чем говорил Б. Картер, рассматривая численные значения некоторых физических констант. Они связаны антропным принципом. Но Картер еще не знал, что благоприятное для появления наблюдателя сочетание констант не было «изначальным», а появилось на инфляционной стадии эволюции, которая, выходит, также является одним из условий нашего существования. Мы наблюдаем нашу Вселенную, Метагалактику не откуда-то извне, а как существа, являющиеся ее неотъемлемой частью, порожденные целым и его антропными измерениями. Свойства Метагалактики должны допускать возможность нашего существования. Не служит ли тем самым факт существования наблюдателя аргументом в пользу теории инфляции и против альтернативных теорий? Конечно, сам подход: «Вот человек, какой должна быть Вселенная?», выдвинутый Уилером, к сожалению, оказался не очень плодотворным среди внеэмпирических критериев выбора космологических сценариев, моделей и типов реальностей. Но он оказывается очень весомым при обсуждении проблемы: существовала ли природа до человека. Космология, по моему мнению, оставляет мало простора для философских спекуляций на эту тему.