77
Путешествия во времени ставят перед нами еще одну теоретическую проблему. Если фотон — частица света — входит в кротовую нору и возвращается на несколько лет назад, то по прошествии этих нескольких лет он сможет попасть в настоящее и вновь, еще раз войти в кротовую нору. Более того, он сможет войти в нее бесконечное число раз, в результате чего машина времени просто взорвется. В этом состоит одно из возражений, которые Стивен Хокинг выдвинул против возможности создания машины времени. Однако есть способ обойти эту проблему. В многомировой интерпретации квантовой механики Вселенная непрерывно расщепляется надвое, образуя параллельные вселенные. Но если время непрерывно расщепляется, тогда фотон сможет войти в кротовую нору и вернуться назад во времени лишь однажды. Входя туда повторно, он попадает в другую, параллельную вселенную, поэтому в каждой вселенной он проходит сквозь кротовую нору только один раз. Таким способом решается проблема с бесконечностями. Если принять идею, что Вселенная постоянно расщепляется на параллельные реальности, все парадоксы путешествий во времени благополучно разрешатся. Если вы убьете собственного дедушку до своего рождения, то вы убьете в параллельной реальности какого-то дедушку, похожего на вашего. Ваш дедушка в вашей вселенной останется невредимым.
78
Даже черные дыры в конце концов должны умереть. Согласно принципу неопределенности, все в мире неопределенно. Считается, что черная дыра поглощает 100 % попадающего в нее вещества, но это нарушает принцип неопределенности. Следовательно, существует некое слабое излучение, исходящее из черной дыры. Оно известно как излучение Хокинга. Хокинг доказал, что это излучение черного тела (сходное с излучением расплавленного металла), поэтому с ним связана температура. Можно вычислить, что за многие эпохи черная дыра (на самом деле она серая) излучит столько, что потеряет стабильность. Тогда черная дыра взорвется и исчезнет. Cо временем умирают даже черные дыры.
Если считать, что в каком-то отдаленном будущем нас ждет Большое замерзание, то нам придется столкнуться с тем, что атомарное вещество, каким мы его знаем, через триллионы и триллионы лет, возможно, распадется. В настоящее время, согласно Стандартной модели элементарных частиц, протон, по идее, должен быть стабилен. Но если мы обобщим модель и попытаемся объединить различные атомные взаимодействия, то выяснится, что протон может со временем распасться на позитрон и нейтрино. Если это так, то вещество (каким мы его знаем) в конечном итоге нестабильно и когда-нибудь рассыплется, превратившись в туман позитронов, нейтрино, электронов и т. п. В этих суровых условиях жизнь, вероятно, существовать не сможет. Согласно второму закону термодинамики, полезную работу можно совершать только при разности температур. Однако при Большом замерзании температура упадет почти до абсолютного нуля и разности температур, из которой можно извлечь полезную работу, больше не будет. Иными словами, все на свете заканчивается, даже все возможные формы жизни.
79
Темная энергия — одна из величайших загадок физики. В уравнениях Эйнштейна есть два члена, ковариантных в общем случае. Первый из них — свернутый тензор кривизны, отмеряющий искажения пространства-времени, вызванные звездами, пылью, планетами и т. п. Второй — объем пространства-времени. Даже вакуум имеет связанную с ним энергию. Чем больше расширяется Вселенная, тем больше в ней вакуума и, следовательно, темной энергии, вызывающей еще большее расширение. Иными словами, скорость расширения вакуума пропорциональна количеству существующего вакуума. Это, по определению, порождает экспоненциальное расширение Вселенной, называемое расширением де Ситтера (в честь физика, который первым распознал его).
Именно расширение де Ситтера, возможно, породило первоначальную инфляцию, давшую толчок Большому взрыву. Оно же заставляет Вселенную вновь экспоненциально расширяться. К сожалению, физики не в состоянии хотя бы предположительно объяснить все это на основании фундаментальных принципов. Ближе всего к объяснению темной энергии подходит теория струн, но она не может предсказать точное количество темной энергии во Вселенной. Теория струн гласит, что в зависимости от того, как искривить десятимерное пространство, можно получить разные значения для темной энергии, но не предсказывает в точности, сколько ее существует.
80
Допустив, что кротовые норы возможны, мы должны разобраться еще с одной проблемой. Можем ли мы быть уверены, что вещество по ту сторону кротовой норы стабильно? Так, наша Вселенная возможна потому, что стабилен протон — или по крайней мере стабилен настолько, что Вселенная за 13,8 млрд лет своего существования не схлопнулась и не перешла на низкий энергетический уровень. Возможно, другие вселенные в мультивселенной имеют базовое состояние, в котором, к примеру, протон может распасться на более легкие частицы, такие как позитрон. В таком случае все знакомые нам химические элементы периодической таблицы распадутся, и Вселенная будет содержать лишь туман из электронов и нейтрино, непригодный для стабильного атомарного вещества. Так что, прежде чем проникать в параллельную вселенную, следует убедиться, что вещество в ней похоже на наше и является стабильным.
81
A. Guth, «Eternal Inflation and Its Implications», Journal of Physics A 40, no. 25 (2007): 6811.
82
Инфляционная модель объясняет несколько загадочных аспектов Большого взрыва. Во-первых, в ней наша Вселенная представляется чрезвычайно плоской, гораздо более плоской, чем предусматривает стандартная теория Большого взрыва. Это можно объяснить, если постулировать, что когда-то Вселенная расширялась намного быстрее, чем считалось ранее. В ходе этого процесса крохотная часть первоначальной Вселенной чрезвычайно раздулась и потом сплющилась.
Во-вторых, инфляционная теория объясняет, почему Вселенная гораздо более однородна, чем следовало бы. Поскольку скорость света — это абсолютный предел скорости, изначальной Вселенной не хватило бы времени на то, чтобы как следует перемешаться. Ее однородность можно объяснить, только если предположить, что крохотный участочек материи в момент первоначального Большого взрыва был однородным и именно он образовал в результате инфляции однородную
