До конца времен. Сознание, материя и поиск смысла в меняющейся Вселенной - Брайан Грин

Считая, что продолжительность человеческой жизни примерно 100 лет, срок жизни сильной империи — 1000 лет, а устойчивые биологические виды живут по несколько миллионов лет, получаем, что верхние этажи здания представляют собой интервалы времени поистине эпохальной, кажется, длительности. Добравшись до обзорной площадки Эмпайр-стейт-билдинг на 86-м этаже, мы окажемся удалены на 1086 лет — 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 лет — от Большого взрыва; этот поразительный интервал времени намного превосходит любую длительность, имеющую хоть какой-то смысл в контексте человеческой деятельности. И все же, несмотря на все нули, когда мы в конечном итоге поднимемся на верхний, 102-й этаж здания, длительность, представленная наблюдательной площадкой, покажется в сравнении с общей длительностью тоньше слоя краски на перилах.

Сегодня мы отстоим от Большого взрыва примерно на 13,8 млрд лет, и это означает, что все события, о которых шла речь в предыдущих главах, происходили между основанием Эмпайр-стейт-билдинг и уровнем на несколько ступенек выше 10-го этажа. Отсюда мы и направимся экспоненциально вверх в будущее.

Начинаем подъем.

Черное Солнце

Наши ранние предки, даже не понимая, что Солнце заливает Землю постоянным потоком низкоэнтропийной энергии, необходимой для жизни, признавали главенство и важность недремлющего небесного ока, пылающей сущности, наблюдающей с высоты за всем происходящим. Когда солнце садилось, они понимали, что оно снова поднимется; эта закономерность бытия была для них самой заметной и надежной. Но столь же надежно можно утверждать, что однажды этот ритм прервется.

На протяжении почти 5 млрд лет Солнце уравновешивает сокрушающую силу тяготения своей громадной массы за счет энергии, выделяемой при слиянии ядер водорода в его ядре. Эта энергия питает кипящую среду из быстро движущихся частиц, создающих мощное давление, направленное вовне. И как давление, создаваемое воздушным насосом, поддерживает надувной батут в детском парке, так и давление, создаваемое ядерным синтезом в ядре Солнца, подпирает само Солнце, не давая ему схлопнуться под собственным громадным весом. Это равновесие между тяготением, которое давит внутрь, и частицами, которые толкают наружу, надежно продержится еще примерно 5 млрд лет. Но затем равновесие нарушится. Несмотря на то что в составе Солнца будет по-прежнему полно ядер водорода, в ядре их почти не останется. При водородном синтезе образуется гелий, ядра которого тяжелее и плотнее ядер водорода, поэтому как песок, насыпаемый в пруд, вытесняет воду и заполняет дно пруда, так гелий вытесняет водород и заполняет центральную часть Солнца.

Это важно.

Именно в центре Солнца можно обнаружить самую высокую температуру, в настоящее время это около 15 млн градусов — намного больше 10 млн градусов, необходимых для синтеза водорода в гелий.

Но для слияния ядер гелия требуется температура около 100 млн градусов. Поскольку температура Солнца даже близко не подходит к этому порогу, по мере того как гелий вытесняет водород в ядре, запас топлива для синтеза убывает. Направленное вовне давление, обусловленное выделением энергии при синтезе в ядре, снизится, и вследствие этого направленное внутрь действие гравитации возьмет верх. Начнется сжатие Солнца. Когда заметная часть его немалой массы провалится внутрь, температура Солнца резко подскочит. Интенсивный жар и давление, по-прежнему не дотягивающие до условий, необходимых для начала горения гелия, запустят новый раунд водородного синтеза в пределах тонкой оболочки из водородных ядер, окружающей гелиевое ядро. В таких чрезвычайных условиях синтез водорода будет проходить очень быстро, порождая более интенсивное давление наружу, чем Солнце когда-либо испытывало. Это давление не только остановит схлопывание Солнца, но и инициирует сильнейшее его разбухание.

Судьба внутренних планет будет зависеть от соотношения двух факторов: до каких размеров расширится Солнце и какую долю своей массы оно при этом сбросит. Второй вопрос важен потому, что, когда ядерный двигатель звезды работает на форсаже, множество частиц из внешнего ее слоя непрерывно выбрасывается в пространство. Снижение массы Солнца, в свою очередь, приводит к снижению его общего гравитационного притяжения, в результате чего планеты постепенно смещаются на более отдаленные орбиты. Будущее любой конкретной планеты зависит от того, сможет ли ее уходящая траектория обогнать распухающее Солнце.

Компьютерное моделирование, основанное на детальных моделях Солнца, показывает, что Меркурий проиграет эту гонку и, будучи проглочен вспучившимся Солнцем, быстро испарится. Марс, обращающийся вокруг Солнца на большем расстоянии, имеет фору и будет в безопасности. Венере, скорее всего, конец, но расчеты по некоторым моделям показывают, что распухающее Солнце может чуть-чуть не успеть; возможно, оно остановится, так и не дойдя до ее новой орбиты, тогда до Земли оно тоже не достанетб. Но даже если Земля уцелеет, условия здесь сильно изменятся. Температура на поверхности Земли подскочит до нескольких тысяч градусов; этого хватит, чтобы испарить океаны, сбросить атмосферу и залить поверхность расплавленной лавой. Неприятные условия, конечно, но гигантское красное Солнце, размазанное по небосводу, будет представлять собой феерическое зрелище. Однако практически наверняка этим зрелищем уже некому будет любоваться. Если наши потомки в этот период будут по-прежнему процветать (успешно избежав самоуничтожения, смертельно опасных патогенов, экологических катастроф, разрушительных астероидов и вторжения инопланетян, а также других потенциальных катастроф) и если у них будет намерение делать это и дальше, то им придется задолго до этого покинуть Землю в поисках более гостеприимного дома.

При продолжении процесса слияния ядер водорода, окружающих гелиевое ядро Солнца, дополнительный гелий, который будет при этом образовываться, полетит вниз, в результате чего ядро сожмется еще сильнее, а его температура подскочит еще выше. Более высокая температура, в свою очередь, еще ускорит процесс, повысив скорость водородного синтеза в окружающей ядро оболочке и усилив ураган гелия, бомбардирующий ядро; температура поднимется еще выше. Примерно через 5,5 млрд лет температура ядра наконец станет достаточно высокой, чтобы поддерживать ядерное горение гелия с образованием углерода и кислорода. После зрелищной, но короткой вспышки, отмечающей переход к гелиевому синтезу как основному источнику энергии, Солнце вновь съежится в размерах и перейдет в не столь исступленное состояние.

Однако новообретенная стабильность продлится относительно недолго. Примерно за 100 млн лет, как прежде более тяжелый гелий вытеснил легкий водород, еще более тяжелые углерод и кислород сделают то же с более легким гелием, заняв его место в ядре Солнца и вытеснив гелий в окружающие ядро слои. Ядерное горение новых составляющих ядра, углерода и кислорода, требует еще более высоких температур — минимум 600 млн градусов. Поскольку температура ядра окажется намного меньше этого значения, ядерный синтез опять остановится, направленная внутрь сила тяготения вновь станет доминирующей, Солнце сожмется, а температура ядра снова вырастет.