Далекое будущее Вселенной Эсхатология в космической перспективе
Шрифт:
1. Вселенная возникает в определенный момент в прошлом и расширяется вечно, дегенерируя согласно второму закону термодинамики и в очень отдаленном будущем приближаясь к состоянию почти безликого равновесия («тепловой смерти» в космологии XIX века).
2. Вселенная возникает в определенный момент в прошлом и исчезает в определенный момент в будущем (например, коллапсирует в сингулярность конечного «большого схлопывания» или гибнет в космической катастрофе, вроде распада квантового вакуума). Энтропия постоянно возрастает, однако вселенная (по крайней мере в ее нынешней форме) исчезнет раньше, чем будет достигнуто состояние конечного равновесия.
3. Развивается сценарий 2, однако в определенный момент, возможно, в точке, близкой к максимальному расширению, «стрела времени» поворачивает вспять — и вселенная возвращается к итоговому, относительно упорядоченному состоянию, которое аналогично или даже идентично изначальному состоянию «Большого взрыва».
4.
• Информация о физическом состоянии до скачка переживает скачок, так что вселенная продолжает развиваться согласно законам термодинамики. С каждым скачком циклы увеличиваются (на что указывал Толмен [25] еще в 1930–х годах) и, возможно, после множества циклов возникает нечто подобное нашей вселенной [16].
• Скачок представляет собой столь экстремальный физический переход, что информация после него воспроизводится «с нуля» [27], может быть, случайным образом. Возможно, изменяются сами законы физики. В этом случае эволюция каждого цикла не обязана коррелировать с предыдущими и последующими циклами. Стоит спросить, уместны ли здесь вообще термины «предыдущий» и «последующий», поскольку временная последовательность в этом случае теряет смысл. С тем же успехом можно сказать, что циклы не последовательны, а параллельны.
• Циклическая модель каким-либо образом комбинируется с обращением времени. Например, стрела времени может быть направлена в разные стороны в следующих друг за другом циклах, поворачиваясь вспять (скорее всего) не на вершине расширения, а в момент скачка [21] . В таком случае по прошествии двух циклов вселенная вернется в изначальное состояние.
5. Стационарная вселенная, которая не имеет ни начала, ни конца, но продолжает неограниченно расширяться. Постоянно возникающая новая материя заполняет промежутки, возникающие при разбегании галактик. Эти инъекции низкоэнтропийной материи всегда «подпитывают» вселенную, позволяя ей сочетать вечное существование с бесконечным развитием. Из вариаций на эту тему можно назвать космологию С–поля, разработанную Хойлом [13], с асимптотически стационарной вселенной, или модели, в которых эволюционные эпизоды погружены в общее стационарное состояние.
21
Подобную теорию опубликовал я сам, см. [4].
6. Космологии мультивселенных [22] . Общая идея этих моделей: то, что мы до сих пор принимали за «вселенную», на самом деле лишь «пузырь пространства», в гораздо более крупной системе, где другие «пузыри», возможно, с совершенно разными физическими условиями, существуют на очень большом расстоянии друг от друга. Каждый «пузырь» может проходить свой жизненный цикл: рождение, развитие и, возможно, смерть; но это не мешает всему ансамблю в целом пребывать в состоянии, похожем на стационарное. Таким образом, мультивселенная вечна, но ее индивидуальные компоненты — нет. Среди моделей такого рода можно назвать хаотическую космологию Линде [18] и «космический дарвинизм» Смолина [23]. В последней модели одна вселенная может порождать другие посредством своеобразного «почкования», так что ситуация напоминает жизнь биологических организмов — по мере того как вселенная — «родитель» стареет, рождаются новые вселенные, и так до бесконечности.
22
Обзор этих концепций см. у Риза [20].
Хотя астрономические наблюдения предлагают нам возможность различения между этими моделями, космология (по крайней мере до самого последнего времени) славилась тем, что из одних и тех же наблюдений разные космологи делали совершенно разные выводы. В этой атмосфере, вероятно, можно понять сторонников и противников различных моделей, которые чаще, чем это принято в науке, привлекают себе на помощь аргументы эмоционального и богословского характера. Например, Фред Хойл ясно дал понять, что теория стационарного состояния привлекательна для него потому, что исключает «Большой взрыв» [14], который в 1950–х годах идентифицировался в некоторых кругах (например, папой Пием XII) с иудео–христианской концепцией творения. Для Хойла (в то время) идея божественного творения была нетерпима, поэтому он приветствовал теорию вселенной, не имеющей ни начала ни конца, как способ избавить научную космологию от ее богословских корней. В том же духе многие ученые (например, Роберт Джастроу [15]) принимали прямо противоположную точку зрения, заявляя, что верят в «большой взрыв» как научную версию библейского мифа о творении. Нет сомнения, что даже сейчас теисты чувствуют себя более комфортабельно с
4.3. Циклические вселенные
Читая публичные лекции о моделях космологии, я не раз поражался тому, сколь многие из моих слушателей радостно принимали идею циклической вселенной. Эта модель больше всего соответствует древним космологическим мифам, а также системе индуизма. Трудно сказать, связана ли ее привлекательность с современной популярностью восточной философии, или же в ней отражается глубоко коренящаяся тревога, которую порождает концепция линейного времени, предваряющая западную научную мысль. В то же время другие люди находят идею бесконечных повторяющихся циклов нестерпимой.
Необходимо, однако, проводить различие между строго циклическими космологиями, в которых время замкнуто в кольцо, и теми, в которых повторяются лишь базовые черты все–ленной. Согласно распространенному заблуждению, строгая цикличность означает, что мы обречены на бесконечное и бесцельное повторение одних и тех же событий — идея, отраженная (весьма грубо) в голливудском фильме «День сурка». Здесь смешиваются два различных представления о стреле времени. С одной стороны, существует асимметрия физического мира относительно времени: более поздние состояния объективно отличаются от более ранних (например, энтропия возрастает, люди становятся старше). С другой стороны, существует психологическое впечатление, что время «течет» или «идет» — представление, не имеющее подтверждений в современной физике и отвергаемое многими философами как иллюзия или лингвистическая путаница (см., например, «Миф течения» Дональда Уильямса [28]). В циклической вселенной стрела времени (в первом смысле) должна в какой-то момент обернуться вспять так, чтобы вселенная вернулась в более раннее состояние [23] . Это означает, что различные физические процессы также «пойдут вспять»: например, энтропия начнет падать, а люди молодеть. Однако совершенно неправильно говорить про этот процесс, что «времятечет вспять» (поскольку время вообще никуда не «течет»). Большинство физиков считают, что психологическое впечатление течения времени каким-то образом связано с мозговыми процессами и с памятью. Во вселенной с обращенной стрелой времени мозговые процессы также «пойдут вспять» — и никто из нас не станет свидетелем безумных обращенных последовательностей, наподобие разбитых яиц, которые вновь становятся целыми, или тепла, которое спонтанно перетекает от холодных тел к горячим. Таким образом, представление о том, что в строго циклической вселенной «одно и то же повторяется снова и снова» — это просто неправильное понимание соотношения течения времени и временной асимметрии мира [24] . По няв это, мы увидим и то, что строго циклические модели весьма сходны с моделью конечного времени «от взрыва до схлопывания». В обоих случаях речь идет о конечной продолжительности времени, в течение которой могут происходить события, осуществляться проекты и так далее.
23
Теория циклической вселенной и сама склонна к «вечному возвращению». Различные ее версии публиковали, например, Голд [11], Хокинг [12], Прайс [20], Гелл–Манн и Хартл [10], Шулман [22].
24
См., напр., мою книгу [5] или более популярное изложение [6].
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]: