Джордж Эллис - Далекое будущее Вселенной Эсхатология в космической перспективе

В конце концов погибнут даже черные дыры. Поверхность черной дыры благодаря квантовым эффектам не совсем гладкая и, следовательно, излучает. Этот эффект может быть важен и в нашей нынешней вселенной, если в ней существуют мини–дыры размером с атом: такие черные дыры будут разрушаться, испуская излучение и частицы; чем меньше они становятся, тем мощнее и энергичнее делается излучение, пока наконец они не исчезнут в результате взрыва. Однако существование таких мини–дыр кажется маловероятным. Они могли возникнуть лишь в ранней, сверхплотной вселенной, и даже тогда это было бы вероятно лишь при условиях гораздо более высокой турбулентности, чем предполагаемая теорией. А чтобы сформировать такую черную дыру в наше время, нужно сжать астероид в километр диаметром (или что‑нибудь близкое по массе) до размеров атомного ядра. Испарение черных дыр, будучи квантовым процессом, далеко не так важно для больших дыр: время, необходимое для разрушения дыры, пропорционально кубу ее массы. Срок жизни дыры с массой звезды — 10 66лет. Даже черные дыры с массой в миллиард солнц вроде тех, что скрываются в центрах галактик, будут разрушены менее чем за 10 100лет.

Космологи создали весьма обширную спекулятивную литературу о самой начальной вселенной Космическую же футурологию они, напротив, оставили писателям–фантастам. Я сам могу претендовать на одну из первых научных разработок этой темы еще в 1968 году, когда я написал короткую статью под названием «Коллапс вселенной: эсхатологический этюд» [10]. В то время многие космологи полагали, что мы живем в пульсирующей вселенной, которая закончится «большим схлопыванием», и я рассчитал, что может произойти после того, как космическое расширение остановится и вселенная вновь начнет сжиматься. Во время «обратного отсчета» в направлении схлопывания галактики сольются воедино, а отдельные звезды ускорятся почти до скорости света (как атомы в сжатом газе); дело кончится мощными взрывами, поскольку тепло, поглощаемое поверхностью такой звезды (излучение от других звезд испытывающее голубое смещение) будет жарче, чем ее собственные внутренности.

Одиннадцать лет спустя научную респектабельность этому предмету придал Фримен Дайсон: он опубликовал в Reviews of Modern Physics увлекательную и подробную статью под названием «Время без конца: физика и биология в открытой вселенной» [2] [40] Воспроизведена в гл. 8 наст. изд. . В то время свидетельства в пользу вечно расширяющейся вселенной были не столь ясны, как сейчас. Но уже у Дайсона были свои предрассудки: ему не хотелось бы поддерживать возможность «большого схлопывания», поскольку она «внушала ему чувство клаустрофобии». Он обсуждал перспективы разумной жизни. Возможно ли, спрашивал он, чтобы жизнь сохранилась навечно без угасания разума, даже когда погаснут звезды? Запасы энергии конечны, и на первый взгляд это ограничение кажется фундаментальным. Однако Дайсон показал, что на самом деле оно не фатально. По мере расширения и остывания вселенной для хранения и передачи информации могут использоваться низкоэнергетические кванты энергии (или, что то же самое, излучение со все большей и большей длиной волн). Как бесконечный ряд может иметь конечную сумму (например, 1 + ½ + ¼ + … = 2), так же нет ограничений и на объем обработки информации, который может быть достигнут при конечном расходе энергии. Любой возможной форме жизни придется становиться все холоднее и холоднее, думать все медленнее и медленнее, впадать в спячку на все более долгие периоды времени. Но торопиться ей будет некуда. Как сказал однажды Вуди Аллен, «вечность — это очень долго… особенно ближе к концу».

Дайсон представлял себе эндшпиль растянутым на такое большое число лет, что для его записи потребуется столько же нулей, сколько атомов содержится во всех видимых нами галактиках. К концу этого срока все звезды превратятся в черные дыры, которые, в свою очередь, испарятся за время, почти мгновенное по сравнению с предыдущим.

Через двадцать с небольшим лет после выхода статьи Дайсона наши взгляды на будущее изменились в двух отношениях — и оба они сделали перспективу более мрачной. Во–первых, теперь большинство физиков полагает, что атомы не живут вечно. Со временем, может быть через 10 36лет, белые карлики и нейтронные звезды будут уничтожены — тепло, производимое распадом частиц, будет заставлять каждую звезду светиться, но так тускло, как светится домашний обогреватель. К этому времени наша локальная группа галактик будет лишь сгустком темной материи с небольшим числом электронов и позитронов. За пределами первых 10 36лет мысли и воспоминания смогут выжить лишь в форме сложных круговоротов и магнитных полей в облаках электронов и позитронов, быть может, чего‑то вроде враждебного инопланетного разума в «Темном облаке», первом и самом впечатляющем из фантастических романов Фреда Хойла, написанных в 1950–х годах.

Дайсон придерживался оптимистических взглядов на потенциал открытой вселенной, поскольку тогда казалось, что масштаб артефактов, которые когда‑либо могут быть созданы, не имеет пределов. Он представлял себе, что обозримая вселенная будет становиться все больше и больше; более того, со временем в поле нашего зрения, а, следовательно, возможной коммуникации и связей, войдут многие галактики, свет которых пока еще не успел дойти до нас; хотя далекие галактики и уходят все дальше, гравитация имеет тенденцию замедлять их разбегание, так что разрушительный эффект расширения будет становиться менее значительным. Однако, судя по современным данным, не похоже, чтобы расширение замедлялось; какая‑то отталкивающая сила, или «антигравитация», все быстрее разносит галактики в разные стороны. Следовательно, в отдаленном будущем нас ждут новые ограничения. Галактики будут скрываться из виду еще быстрее: красное смещение их излучения будет становиться все сильнее, с нашей точки зрения их часы будут идти все медленнее и медленнее, пока в определенный момент времени не остановятся на точке замерзания, так что, хотя они и не исчезнут окончательно, мы будем видеть лишь конечный отрезок их будущей жизни. Ситуация аналогична тому, что случится, если космологи упадут в черную дыру: с безопасной точки наблюдения вне черной дыры мы увидим, как наши падающие коллеги «замерзают» в определенном моменте времени, хотя за горизонтом они будут переживать будущее, ненаблюдаемое для нас.

Наша собственная галактика, Андромеда и еще несколько десятков мелких галактик–спутников, находящихся в поле притяжения той или другой, сольются в единую аморфную систему стареющих звезд и темной материи, и вселенная начнет еще более напоминать «островную систему» (тип вселенной, впервые описанный Лапласом). В ускоряющейся вселенной из нашего поля зрения исчезнет все остальное; если ускорение обусловлено фиксированной «лямбдой», это поле зрения никогда не станет намного шире, чем сейчас. Таким образом, имеется жесткое ограничение, хотя, конечно, колоссального объема, на величину любой сети или любого артефакта. Из этого вытекает и определенное ограничение на то, насколько сложным может стать что бы то ни было. Одним из важных недавних достижений была количественная оценка этого ограничения. Пространство и время не могут делиться до бесконечности. Внутренняя «зернистость» пространства устанавливает лимит для сложности сетей, которые могут быть сотканы во вселенной фиксированных размеров.