Млечный Путь №2 (5) 2013
Шрифт:
Дело в том, что с помощью конформных преобразований бесконечно малую точку сингулярности Большого взрыва и бесконечно большой размер Вселенной в конце этапа ее расширения можно привести к «окружностям» одинакового (произвольного!) диаметра и гладко состыковать их на поверхности бесконечного цилиндра Вечности, осью которого является стрела времени, а весь цилиндр разбивается на конечные отдельные участки. Эти участки Пенроуз и называет эонами.
Само понятие эона имеет богатую философскую историю. «Эон (греч. aion – век) – понятие древнегреческой и современной философии. В античности обозначало “век”, “путь жизни”, время в ипостаси течения жизни человека и живых существ. Используемое Гомером в качестве обозначения “века жизни”, понятие “Э.” приобретает впоследствии значение “вечности” (Эмпедокл, Анаксимандр). У Платона “Э. – вечность” окончательно противопоставляется “времени”: Э. в своей неподвижности являет собой квазивременный способ существования “идей” – о нем, согласно Платону, невозможно говорить “был” или “будет” – только “есть”» . Эон по Пенроузу – это время жизни конкретной Вселенной.
«Диаметр» отрезков вечности на стреле времени – эонов – можно считать постоянным, а расширение и сжатие реальной материи рассматривать как процессы изменения некоторого «масштабирующего параметра» конформного отображения.
Эон начинается с мгновенного события «Большого взрыва», который и «включает» время. Далее течение времени преобразует «материал Вселенной», она эволюционирует по сценарию Стандартной космологической модели, т. е. расширяется и охлаждается, порождая элементарные частицы, атомы, газ, звезды, галактики, черные дыры и прочие объекты «нашего мира», а завершается это развитие каким-то процессом, который время «выключает» – процессом «Большого схлопывания» для данного эона, который «одновременно» (это образное выражение – физического времени на границе эонов нет!) является «Большим взрывом» для следующего эона.
Оставим пока открытым вопрос о том, что является причиной «Большого Схлопывания» – ответ на него у сэра Роджера есть, и мы его обсудим позже.
При этом границы эона оказываются только круговыми линиями на цилиндре вечности, причем линиями без ширины, т.е. без времени! И Большой взрыв, и Большое схлопывание с точки зрения теории ССС Пенроуза – это мгновенные события для наблюдателя, скользящего по временн'oй оси. Математические особенности описаний взрывов и схлопываний оставим в стороне – это «технические подробности».
Но состыковка цилиндров-эонов предполагает, что на самой границе эона протекают некие процессы, являющиеся следствиями процессов, протекавших в предыдущем эоне и причинами процессов в последующем эоне! А разве может что-либо «протекать» в безвременье?
Ответ на этот вопрос неожиданно прост: конечно, может! И мы являемся свидетелями множества событий, порожденных именно безвременьем! Ведь все, что связано с электромагнитными явлениями (и светом в том числе), в строгом соответствии со Специальной теорией относительности происходит именно в безвременье, если «наблюдателем» событий является фотон. Собственное время фотона абсолютно строго равно нулю. Но мы – не фотоны, и наблюдаем процессы во времени. В чем же принципиальное различие с точки зрения физики между нами и электромагнитными квантами? Оказывается, оно состоит в том, что мы имеем массу, а фотоны – нет! В мире, где нет массивных тел, нет и времени в том его понимании, которое, на основании Общей теории относительности, исповедуется парадигмой Стандартной космологической модели. Если сказать точнее, то часы в таком мире есть – фотон, например, характеризуется «частотой», но эти часы у всех безмассовых частиц, которые постоянно движутся с одинаковой скоростью 300000 км/с, по образному выражению Пенроуза «не тикают»! Для описания событий в таком мире текущее время, т. е. время, которое изменяется от события-причины к событию-следствию, не нужно – все взаимодействия происходят «мгновенно». И именно в «остановленном времени» пространство и становится конформным.
Сам Пенроуз вот уже более 30 лет разрабатывает теорию твисторов – объектов и содержащих их миров, на фундаментальном уровне которых имеются только безмассовые кванты (например, фотоны – кванты света). Теория твисторов еще далека от завершения, но уже ясно – на ее основе можно представить физическую реальность, состоящую из «вневременных» сущностей.
Но как эти «плоские круги», Большие взрывы и Большие схлопывания – мгновенные сечения бесконечного цилиндра Бытия – связаны с нашим «реальным» физическим миром?
Проблема понимания физической природы Больших взрывов в теории ССС оказалась тесно связанной с такой знаменитой задачей физики элементарных частиц, как поиск бозона Хиггса. И достигнутый на Большом Адронном Коллайдере успех, о котором мы рассказали в №3-2012 нашего журнала, фактически решил ее. Действительно, согласно Стандартной космологической модели в ранние эпохи своего существования наша Вселенная была «горячей», и чем более ранний отрезок ее эволюции мы рассматриваем, тем температура была выше. Очевидно, что на каком-то очень раннем этапе она была такова, что поле Хиггса не взаимодействовало с безмассовыми частицами («эмбрионами» электронов, протонов и т. д.) и в нашей Вселенной (в «нашем эоне») не было частиц, имеющих отличную от нуля массу. И только при охлаждении до критической температуры начала взаимодействия поля Хиггса с безмассовыми частицами во Вселенной появились реальные электроны, протоны и другие массивные частицы и возникло время! Именно эта температура и соответствует тому, что мы называем Большим взрывом.
Вот почему «инфляционное расширение» – это, по логике Пенроуза, вневременной процесс ДО Большого взрыва. С этой точки зрения такой процесс заканчивается Большим взрывом. Во второй половине позапрошлого века Козьма Прутков спрашивал: «Где начало того конца, которым оканчивается начало?» И в то время такой вопрос был чистой схоластикой. А сегодня Пенроуз дал на него конкретный ответ: начало нашей Вселенной оканчивается Большим взрывом.
И, вероятно, именно поэтому сам сэр Роджер «с недоверием» относится к современным инфляционным моделям, в которых инфляция описывается как весьма короткий (от 10– 42 до 10– 36 секунды ПОСЛЕ Большого взрыва), но все-таки временной процесс. Так что процесс конформного «растягивания» пространственной сингулярности в объект вселенского масштаба – это не инфляция, но, по выражению Пенроуза, «то, что выполняет задачи, которые решает инфляция». Это тот самый маленький «перевернутый колокольчик», который не удается изобразить на картинке совместно с большим колокольчиком эволюционной истории нашей Вселенной из-за чудовищного различия их временных масштабов.
Очень важное свойство сечения цилиндра Вечности окружностью Большого взрыва состоит в том, что это сечение должно обладать очень низкой энтропией. «Большой взрыв – это очень-очень организованная форма материи!» – говорит Пенроуз. Иначе в ходе дальнейшей временной эволюции во Вселенной не выполнялся бы Второй закон термодинамики. А этот фундаментальный физический постулат даже в экстравагантной теории ССС Пенроуз оставляет справедливым. Теория черных дыр предсказывает колоссальный рост энтропии при образовании этих объектов. Причина их возникновения – гравитация. Но это значит, что при Большом взрыве гравитация каким-то образом «не могла активироваться». И это – одна из величайших загадок космологии – загадка «разноэнтропийных сингулярностей»: почему сингулярность Большого взрыва низкоэнтропийна, а сингулярности черных дыр – высокоэнтропийны?
«Над этим мало кто из космологов задумывался», – сказал Пенроуз, и я увидел, как эти слова великого математика воодушевили нескольких молодых слушателей, которые, не найдя свободных кресел в зрительном зале, не ушли в фойе к экранам телевизоров, а, подобравшись к самой трибуне, за которой в нескольких метрах от них говорил САМ сэр Роджер, слушали лекцию стоя, прижавшись к стене у края сцены!
Перейдем теперь, вслед за сэром Роджером, к рассмотрению Больших схлопываний.
Отметим прежде всего, что схлопывание эона со структурой, подобной той, которую имеет сегодня наша Вселенная, невозможно – ведь тогда в конечную сингулярность попадут и существующие сегодня и возникающие в процессе «стягивания» перед схлопыванием Вселенной новые черные дыры, а их энтропия колоссальна! И энтропия конечной сингулярности тоже будет колоссальной, а для возникновения следующего эона она должна быть очень маленькой. (Это одно из следствий «загадки разноэнтропийных сингулярностей», о которой и говорил Пенроуз.)