Как сказал Эйнштейн: «Я убежден, что посредством чисто математических построений мы можем определить концепции и законы… которые дадут нам ключ к пониманию естественных явлений. Опыт может подсказать нам нужные математические концепции, но они не могут быть выведены из него… Таким образом, в некотором смысле я верю в то, что чистая мысль может охватить реальность, о чем мечтали древние»
{193}.
Если М-теория (или любая другая теория, которая в конечном счете приведет нас к квантовой теории гравитации) окажется верной, то она сделает возможным последнее путешествие для всей разумной жизни во Вселенной – побег из нашей умирающей Вселенной в новый дом через триллионы и триллионы лет.
Часть III
Побег в гиперпространство
Глава 10
Конец всего
[Рассматривая] точку зрения, которой придерживается большинство физиков, а именно, что Солнце, а также все остальные планеты с течением времени станут слишком холодными для жизни, если только какое-нибудь большое небесное тело не врежется в Солнце, дав ему тем самым новую жизнь, при той вере, которую я испытываю в то, что человек в далеком будущем будет намного более совершенным существом, невыносима даже сама мысль о том, что он и все сознательные существа обречены на полное вымирание после такого продолжительного медленного прогресса.
Чарльз Дарвин
Согласно скандинавской легенде, конец света, или Рагнарек (Сумерки богов), будет сопровождаться большими катаклизмами. Мидгард (Средиземье), а также небеса окажутся в тисках пробирающего до костей мороза. Пронизывающие ветра, ослепляющие метели, разрушительные землетрясения и голод охватят землю, а мужчины и женщины будут беспомощно вымирать в огромных количествах. Три такие зимы одна за другой парализуют землю, а ненасытные волки поглотят солнце и луну, и мир погрузится в беспросветную тьму. Звезды будут срываться с неба, земля будет дрожать, горы разрушатся. Вырвутся на свободу чудовища, а также бог хаоса Локи, сея войны, разрушение и раздоры в этих унылых землях.
Один, отец богов, соберет своих храбрых воинов для последней битвы в Валгалле. В конце концов, когда боги один за другим погибнут, злой бог Сурт дохнет огнем и серой и нестерпимый жар охватит небо и землю. Когда вся Вселенная утонет в языках пламени, земля погрузится в океаны, а само время остановится. Но из Мирового океана явится новое начало. Новая, не похожая на прежнюю земля постепенно поднимется из моря, а на плодородной почве в изобилии взойдут новые экзотические растения, плодовые деревья. Родится новая человеческая раса.
Легенда викингов о повсеместном холоде, за которым последуют языки пламени и финальная битва, представляет собой мрачную историю о конце света. Подобные мотивы можно обнаружить в мифологиях всего мира. Конец света обычно сопровождается серьезными климатическими катаклизмами, как правило, великим пожаром, землетрясениями или метелью, за которыми следует последняя битва Добра и Зла. Но присутствует также и идея надежды. Из пепла приходит возрождение.
Ученые, имеющие дело с холодными законами физики, сегодня вынуждены столкнуться с подобными мотивами. Точку зрения ученых на конец Вселенной определяют не мифы, шепотом передаваемые из уст в уста у походных костров, а достоверные данные. Однако мотивы, подобные мифологическим, могут доминировать и в научном мире. Среди решений уравнений Эйнштейна мы видим такие возможные варианты будущего, где также фигурируют великий холод, огонь, катастрофа и конец Вселенной. Но будет ли после всего этого возрождение?
Согласно картине, полученной при помощи спутника WMAP, загадочная антигравитационная сила ускоряет расширение Вселенной. Если это будет длиться миллиарды или триллионы лет, то Вселенная неминуемо придет к состоянию Большого охлаждения, похожего на метель, предшествующую Сумеркам богов, что станет концом всякой известной нам жизни. Эта гравитационная сила, растягивающая Вселенную в стороны, пропорциональна ее объему. Таким образом, чем больше становится Вселенная, тем больше сила антигравитации, расталкивающая галактики в стороны, что, в свою очередь, снова увеличивает объем Вселенной. Этот замкнутый цикл повторяется бесконечно, до тех пор пока Вселенная не начнет расширяться безудержно и расти экспоненциально быстро.
В конечном счете это означает, что 36 галактик Местной группы
[58] будут составлять всю видимую Вселенную, в то время как миллиарды соседних галактик унесутся за пределы нашего горизонта событий. Когда пространство, разделяющее галактики, начнет расширяться быстрее скорости света, наша Вселенная окажется ужасно одинокой. Температуры упадут, а оставшаяся энергия будет рассеяна в пространстве. Когда температуры опустятся почти до абсолютного нуля, разумным видам придется встретиться лицом к лицу со своей окончательной судьбой: замерзнуть насмерть.
Три начала термодинамики
Если весь мир – сцена, как сказал Шекспир, то в конце концов должен быть и заключительный, третий акт. В первом у нас были Большой взрыв, зарождение жизни и сознания на Земле. Во втором мы, вероятно, начнем исследовать звезды и галактики. И, наконец, в третьем мы столкнемся с окончательной гибелью Вселенной в Большом охлаждении.
В конечном счете мы приходим к тому, что сценарий должен соответствовать законам термодинамики. В XIX веке физики сформулировали три начала термодинамики, которые управляют тепловой физикой, и начали размышлять о конечной смерти Вселенной. В 1854 году великий немецкий физик Герман фон Гельмгольц понял, что начала термодинамики можно применить к Вселенной как к целому, а это означает, что всему, что нас окружает, в том числе звездам и галактикам, в итоге наступит конец.
Первое начало термодинамики гласит, что общее количество вещества и энергии остается неизменным
{194}. Хотя вещество и энергия могут превращаться друг в друга (с помощью знаменитого уравнения Эйнштейна Е = mс²), общее количество вещества и энергии создать или уничтожить нельзя.
Второе начало – самое загадочное и глубокое. Оно гласит, что общее количество энтропии (хаоса, или беспорядка) во Вселенной все время возрастает. Иными словами, в конце концов все должно состариться и прийти к своему завершению. Лесные пожары, ржавление машин, падение империй, старение человеческого тела – все эти процессы представляют возрастание энтропии в мире. К примеру, легко сжечь клочок бумаги. Этот процесс представляет собой чистый прирост общего количества энтропии. Однако невозможно загнать дым обратно в бумагу. (Энтропию можно заставить снизиться при привлечении механической работы, наподобие того, как это сделано в холодильнике, но лишь для небольшой близлежащей области. Что касается общей энтропии всей системы – холодильник плюс все его окружение, – то она всегда возрастает.)
