Конец всего. 5 сценариев гибели Вселенной с точки зрения астрофизики - Кэти Мак

После наступления тепловой смерти Вселенная, по сути, будет представлять собой очень большую и слабо нагретую коробку, в которой происходят случайные флуктуации, подчиняющиеся законам статистической механики. Если Большой взрыв – это состояние, в котором когда-то находилась Вселенная, а после наступления тепловой смерти исчезает стрела времени, из-за чего понятия прошлого и будущего утрачивают всякий смысл, то нет причины, по которой Большой взрыв не мог бы повториться, заново породив Вселенную.

Однако это еще не самое странное.

Если каждое состояние, в котором когда-либо находилась Вселенная, может повториться благодаря случайным флуктуациям, значит, то, что происходит в настоящий момент, может повториться во всех подробностях. Более того, может повторяться бесконечное множество раз.

Эта возможность представляет особый интерес для космолога Андреаса Альбрехта, который написал о том, что он сам называет равновесием де Ситтера. Основная идея этой равновесной версии пространства де Ситтера заключается в том, что происхождение нашей Вселенной и всего, что в ней творится, можно рассматривать как результат случайных флуктуаций в вечно расширяющемся пространстве, содержащем одну лишь космологическую постоянную. Время от времени Вселенная возникает из тепловой ванны, оказываясь в начальном состоянии с очень низкой энтропией, а затем эволюционирует (с увеличением энтропии) и достигает состояния тепловой смерти, снова превращаясь во Вселенную де Ситтера. Но иногда флуктуация не приводит к Большому взрыву, а просто воссоздает прошлый вторник, в частности, тот момент, когда вы ударились ногой о кухонный стол и пролили на пол свой кофе. Этот момент. И все остальные моменты вашей жизни, а также жизни других людей.

Если эта антиутопическая картина кажется вам смутно знакомой, вероятно, вы читали про жуткий мысленный эксперимент, впервые предложенный Фридрихом Ницше в конце XIX века. В своей книге «Веселая наука» он пишет следующее:

Сильно сказано.

Рассуждения Ницше не имели никакого отношения к термодинамике, они были направлены на исследование смысла и цели человеческой жизни. Вероятно, он никогда не предполагал, что такой сценарий физически возможен, как следует из гипотезы равновесия де Ситтера.

Вы могли бы возразить, указав на то, что эти сценарии не одинаковые. Квантовые флуктуации, воссоздавшие тот момент, когда вы ударились ногой о стол, могут произвести нечто в точности похожее на вас, но вас самих к тому моменту уже не будет. Однако тут возникает вопрос о том, что значит быть вами. Идет ли речь о точной конфигурации атомов вашего тела или о каком-то невыразимом и устойчивом свойстве вашего сознания, которое никогда не сможет быть воссоздано? Поэтому любители научной фантастики продолжают спорить о телепортации и о том, что происходило с капитаном Кирком каждый раз, когда он входил в луч транспортера, – выживал ли он или умирал, замещаясь двойником, который ошибочно считал себя им. Вряд ли нам удастся ответить на данный вопрос здесь.

Однако это порождает еще одну проблему в сценарии возрождения через квантовые флуктуации, которая связана как с вопросом о транспортере, так и с кашалотом и горшком с петунией, и приправлена своего рода квантово-механическим солипсизмом. Это так называемая проблема больцмановского мозга.

Идея состоит в том, что, если целая Вселенная может возникнуть из вакуума вследствие квантовых флуктуаций, то с гораздо большей вероятностью это может сделать отдельная галактика, поскольку она менее сложна и для ее создания требуется меньше материи. И, если следовать этой логике, то более вероятно возникновение одной солнечной системы или одной планеты. И даже еще более вероятно появление отдельного человеческого мозга, который содержит все ваши воспоминания и воображает, что живет в огромном и сложном мире и в настоящее время сидит в кафе, набирая текст четвертой главы книги о конце космоса.

Проблема больцмановского мозга заключается в том, что вероятность возникновения этого несчастного мозга, обреченного на практически мгновенное исчезновение в вакууме, намного превышает вероятность появления целой Вселенной, поэтому, если мы хотим объяснить существование нашего мира случайными флуктуациями, мы вынуждены будем признать, что с гораздо большей вероятностью нам все только кажется.

Этот вопрос еще не решен. Несмотря на то что Альбрехт был одним из первых, кто предложил рассмотреть проблему больцмановского мозга в этом контексте, в настоящее время он склоняется к тому, что Вселенная де Ситтера с большей вероятностью создаст такое низкоэнтропийное состояние, как Большой взрыв, нежели нечто маленькое, обреченное на мгновенное исчезновение. Основной аргумент состоит в том, что для создания состояния с низкой энтропией может потребоваться очень много энергии квантовых флуктуаций, но при этом совокупная энтропия системы уменьшается лишь незначительно. Многие космологи придерживаются противоположного мнения и говорят о том, что гораздо легче создать состояние с относительно высокой энтропией, чем карман, в котором энтропия крайне мала. Разрешение этого спора помогло бы нам разобраться с одним из сценариев происхождения космоса, а также развеяло бы некоторые опасения относительно нашей возможной судьбы в виде бесконечного переживания самых неприятных моментов.

Однако для некоторых космологов понимание механизма происхождения низкоэнтропийного состояния ранней Вселенной и выяснение того, стоит ли нам беспокоиться о больцмановском мозге или теореме Пуанкаре о возвращении, представляют собой вопросы, которые потрясают самые основы общепринятой космологической модели. Попытка объяснить возникновение начального низкоэнтропийного состояния побудила некоторых специалистов предложить совершенно иные варианты истории космоса (которые мы обсудим в главе 7), но данная проблема все еще очень далека от решения. Идея о возможности флуктуаций так сильно противоречит нашим представлениям о разумном устройстве космоса, что Шон Кэрролл назвал ее «когнитивно нестабильной». Дело не в том, что это не может быть правдой, а в том, что если это так, то ничто не имеет смысла, и в таком случае мы можем просто отказаться от каких-либо попыток понять Вселенную. Однако по этому вопросу присяжные все еще совещаются.