Пять возрастов Вселенной
Шрифт:
Это создание новой вселенной довольно алогично. Каким образом из ничего образуется целая вселенная? Куда или во что она расширяется? Основная идея состоит в том, что недавно созданный пузырь нового пространства-времени никуда не расширяется; вернее говорить о том, что расширяется само пространство-время. Таким образом, новая вселенная создает свое собственное пространство, а не «пользуется» какой-то частью нашей Вселенной.
Чтобы проиллюстрировать эту концепцию, можно использовать диаграмму вложения — способ визуализации, который физики часто используют при изучении общей теории относительности (что уже обсуждалось в предыдущей главе). Мы представляем двумерный вариант Вселенной в виде листа резины, который при расширении Вселенной растягивается. Отклонение резинового листа от абсолютной плоской геометрии представляет собой кривизну пространства-времени,
С помощью этого метода мы можем визуально представить рождение новой «вселенной-ребенка» как образование в листе резины лунки или пузыря, что изображено на рис. 25. При расширении вновь созданная вселенная быстро превращается в огромную сферу, которую со старой плоской Вселенной связывает только узкая трубка. Это в высшей степени искривленное соединение со старой Вселенной является примером релятивистского пространственно-временного туннеля — особой разновидности моста, связующего различные части пространства-времени. В данном случае пространственно-временной туннель беспрепятственно соединяет вновь образованную вселенную с плоским пространством-временем материнской Вселенной. Однако при расширении новой вселенной этот туннель сжимается и в конечном итоге вообще испаряется. После исчезновения пространственно-временного туннеля материнская Вселенная полностью утрачивает причинную связь с новой вселенной, которая только тогда становится действительно самостоятельной вселенной.
Рис. 25. На этой диаграмме вложения изображено зарождение и последующее развитие новой вселенной. На верхнем рисунке показано образование зародыша, а следовательно, и начало образования новой вселенной. На среднем рисунке вновь созданная вселенная быстро растет, но все еще связана со старой вселенной (плоская область) посредством узкой трубки, представляющей релятивистский пространственно-временной туннель. На нижнем рисунке пространственно-временной туннель испарился, и новая вселенная отделилась от исходного пространства-времени материнской Вселенной, в которой она родилась
Эта недавно созданная вселенная воспринимается совершенно по-разному наблюдателями, живущими внутри пузыря, и теми, кто находится снаружи. Наблюдатели, живущие внутри пузыря, видят свою местную вселенную в состоянии экспоненциального расширения, весьма напоминающего фазу инфляции нашей собственной Вселенной в самые первые мгновения ее существования. С другой стороны, наблюдатели, расположенные вне пузыря, оставшиеся в пустом пространстве-времени нашей настоящей Вселенной, видят вновь созданную вселенную как коллапсирующую черную дыру, которая быстро утрачивает причинную связь с нашей Вселенной. В силу отсутствия этой причинной связи новые вселенные не могут повлиять на будущую эволюцию нашей Вселенной.
И все же эти новые вселенные могут получать информацию из нашей Вселенной, по крайней мере в принципе. До того как вновь созданная вселенная утратит причинную связь с нашим собственным пространством-временем, две вселенные связывает релятивистский пространственно-временной туннель, который может служить каналом для передачи информации и, быть может, даже для передачи вещества. Такая возможность имеет глубочайшие следствия. Столкнувшись с тем, что в нашей настоящей Вселенной гибели и вымирания не избежать, достаточно развитая цивилизация могла бы в качестве пути для спасения создать другую вселенную. Если бы существовала возможность предопределения свойств и физических законов новой вселенной, эта цивилизация могла бы добиться того, чтобы зарождающийся космос благоприятствовал развитию жизни. Информацию из нашей старой умирающей Вселенной можно было бы передать в новую вселенную через связывающий их пространственно-временной канал до его испарения. Эта информация могла бы включать копии жизни или каких-то еще ценностей, которые сочло бы важными данное общество. Быть может, через этот пространственно-временной туннель получилось бы передать даже вещество. Возможно, достаточно умные существа
Данная концепция образования новых вселенных связана с обсуждавшейся в четвертой главе идеей о том, что сингулярности черных дыр служат входом в другие вселенные. В предыдущем случае мы подразумевали долгоживущие большие черные дыры. Сингулярность, которая должна содержаться где-то в пределах горизонта событий черной дыры, служит долгосрочным соединением с другой вселенной, хотя соединение это, в сущности, недоступно. Однако, чтобы произошло образование зародыша, которое приведет к рождению новой вселенной, коллапсирующая черная дыра (видимая наблюдателями в нашей Вселенной) должна иметь достаточно малую массу и относительно короткое время жизни. При рассмотрении снаружи кажется, что эта крошечная черная дыра излучает саму себя и в конечном счете исчезает в процессе испарения Хокинга. В этом случае вход в новую вселенную не только абсолютно недоступен, но и крайне недолговечен.
Образование зародыша новой вселенной может произойти и в сингулярности уже существующей черной дыры. Как и в других случаях, рассмотренных выше, вновь созданная вселенная быстро утрачивает причинную связь с материнской. Поскольку все это происходит в пределах горизонта событий исходной черной дыры, может создаться впечатление, что новая вселенная вообще никак не связана с нашей Вселенной и вряд ли нам интересна. Но, как ни странно, образование новой вселенной все же имеет один характеристический признак, который можно измерить в нашей Вселенной, за пределами горизонта событий черной дыры. Образование зародыша новой вселенной частично подавляет излучение Хокинга, испускаемое черной дырой. Это падение мощности излучения черной дыры можно измерить. Как только новая вселенная утрачивает причинную связь с черной дырой, восстанавливается обычный уровень испарения Хокинга. И вновь: квантовые эффекты позволяют передать через горизонт событий информацию определенного типа, даже несмотря на то, что в классической физике подобная нелегальная передача строго запрещена.
Аналогично тому как фазовые переходы космоса, в принципе, могут быть запущены какими-нибудь внешними воздействиями, образование новой вселенной тоже может быть вызвано извне. Технология, необходимая для подобного запланированного родительства, в настоящее время отсутствует, но физики уже всерьез обсуждают теоретическую возможность создания новой вселенной в лабораторных условиях. В будущем создание новых вселенных, возможно, станет делом обычным и ничем не примечательным. Но как только мы принимаем такую возможность, в голове сразу возникает важный философский вопрос: «А наша Вселенная тоже является результатом спланированного и направленного действия каких-то других существ?».
Концепции намеренного запуска космологического фазового перехода или создания новой вселенной в лабораторных условиях — хорошие примеры того, как мы, или другие сознающие существа, могут оказать прямое влияние на эволюцию Вселенной в целом. Эти трюки, связанные с космической инженерией, все еще лежат далеко за пределами возможностей нашей современной технологии, и все же нельзя сказать, что они вообще выходят за рамки возможного. За последние несколько сотен лет люди на Земле сумели, к счастью или к несчастью, в какой-то степени взять под контроль всю планету. В настоящее время мы можем напрямую влиять на окружающую среду, популяции и виды представителей растительного и животного мира и даже на климат мира, в котором живем. Всего несколько столетий назад о подобном контроле люди и помыслить не могли, а ведь этот промежуток времени — просто мгновение по сравнению с громадными зонами, которым еще предстоит прийти. В будущем разумная жизнь не только возможно, но, может быть, даже вероятно сыграет важную роль в установлении долгосрочного курса эволюции как нашей собственной, так и других вселенных.
Заключение
Путеводитель в невозможное, невероятное и чудесное.
На заброшенном чердаке, неподалеку от Британского музея:
Корнелий схватил чистый лист бумаги, пропустил его через ролик и начал печатать. Отправной точкой его сказания был сам Большой взрыв, когда космос отправился в свой вечно расширяющийся путь в будущее. После краткой вспышки инфляции Вселенная была низвергнута в ряд фазовых переходов и образовала избыток вещества над антивеществом. На протяжении этой первичной эпохи Вселенная вообще не содержала никаких космических структур.