Может быть, это как-то слишком кратко. Да, оказывается, подробности важны.
Наше понимание начала Вселенной — и ее дальнейшей судьбы — зависит от того, какие представления о ней мы имеем сейчас. Внимательно изучая подсказки, приходящие из космоса через наши телескопы, мы знаем удивительно много о том, чем занималась Вселенная в течение последних нескольких миллиардов лет. А еще удивительней, возможно, то, что, опираясь на существующие знания, мы много можем сказать о том, чем Вселенная будет заниматься в будущем… и в таком далеком будущем, что миллиарды лет покажутся всего лишь шелестом, одной секундой на космических часах.
Полагаю, что описанные ниже события выглядят научной фантастикой, так как спустя буквально мгновения после образования Вселенной и в умопомрачительно далеком будущем происходят очень странные дела. Однако, насколько мы можем сказать, это научный факт, основанный на надежных данных. Как и при любых других предположениях, не исключено, что нам неизвестны какие-то нюансы, важные для понимания того, что на самом деле происходило или что произойдет. Это суть науки: новые наблюдения и новые данные всегда ведут к уточнению результатов. Наука приближается к реальности, как функция к асимптоте, и сложно сказать, насколько далеко по кривой мы уже продвинулись.
Но, даже несмотря на это предостережение, будущее космоса увлекательно, хотя и сурово. Впрочем, как принято в науке и в рассказах, нам нужно начать с самого начала.
Да, и мне надо бы предупредить вас: самый рассвет и самый закат Вселенной — это время, когда все совершенно не похоже на то, что мы видим вокруг себя сейчас. Будьте готовы немного поработать мозгами.
Вселенная — это много, много всего — это буквально все, — но это также чертовски странное место.
В начале
Примерно 13,7 млрд лет назад (± 200 млн лет), произошел взрыв, породивший Вселенную.
Само это заявление создает довольно большую путаницу. Астрономы называют событие «Большой взрыв» или, точнее, мы используем термин «Большой взрыв» в качестве модели того, что, по нашему мнению, произошло. В чем разница? Ну, прежде всего, это событие не было ни большим, ни взрывом. Когда Вселенная внезапно возникла из небытия, ее размеры были меньше размеров протона, так что она не казалась ужасно большой[120]. Да и взрыва никакого не было: скорее, это был хлопок или щелчок.
Наблюдая за современной Вселенной, мы можем перевести часы назад и выяснить, какой она была в прошлом. Мы обнаружили, что в прошлом Вселенная была более горячей и плотной. Чем дальше в прошлое мы уходим, тем она горячее и плотнее (верно и обратное: чем старше становится Вселенная, тем менее плотной и более холодной она становится). Она также уменьшается в размерах: сейчас Вселенная расширяется (подробнее об этом через минутку), поэтому в прошлом она была меньше. В конце концов, вы уходите достаточно далеко в прошлое, когда Вселенная была, по сути, всего лишь сингулярной точкой: бесконечно малым, бесконечно горячим, бесконечно плотным объектом.
Ну, это очень странно. И, вероятно, даже, строго говоря, неверно. Мы переводим стрелки часов назад, и Вселенная сжимается. В определенный момент мы видим ее размером с теперешнюю галактику, затем со звезду, затем с планету, затем с грейпфрут, затем с атом. Когда она становится меньше атома, причудливый мир квантовой механики снова поднимает голову. Один из самых фундаментальных законов квантовой механики заключается в том, что многие характеристики объектов связаны, и чем больше вы знаете об одном, тем меньше вы знаете о другом. Чем тщательней вы измеряете положение электрона, например, тем меньше вы знаете о его скорости. Чем больше вы узнаете об одном аспекте объекта, подчиняющегося законам квантовой механики, тем более ускользающим становится другое его свойство. Это очень похоже на космическую цензуру в крошечных масштабах. Чем сильнее мы вглядываемся, тем подозрительнее все становится.
В житейском смысле — и я даже не уверен, что слово «житейский» означает в таких масштабах! — это подразумевает, что мы мало что можем узнать о том, какой была Вселенная на самом деле, когда она была очень, очень маленькой. Наши уравнения и понимание законов физики много говорят о состоянии Вселенной, когда ей был всего один день от роду, один час, одна секунда… даже крошечная доля наносекунды. Но, если углубиться достаточно в прошлое, к тому моменту, когда Вселенной было буквально 10–43 секунды[121], наша физика сдается. Истинные начала Вселенной скрывает покров, который нам никогда не удастся приподнять.
Это еще одна причина, по которой ученые предпочитают не называть это событие Большим взрывом. Нам мало что известно о самом событии, был ли это взрыв или нет. Мы можем только выяснить, что произошло сразу после него.
Тем не менее вам должно быть любопытно узнать, что происходило до Большого взрыва. Это естественный вопрос, и к нему можно подходить двояко. Например, считать его лишенным смысла. Возможно, звучит как отговорка, но позвольте мне задать вам следующий вопрос: что к северу от Северного полюса?
Этот вопрос лишен смысла, правда? Если вы отправитесь на север, вы попадете на Северный полюс, вот и все. Дальше пути на север нет[122].
Так вот, помните, что само время было создано при Большом взрыве. До взрыва время не существовало, поэтому нет никакого «до него». Вопрос не имеет смысла.
Это как-то странно, даже для космологии и квантовой механики. Кроме того, этот ответ не удовлетворяет. Мы привыкли к тому, что все существует в течение имеющего пределы отрезка времени, являющегося частью более продолжительного отрезка времени. Симфонический концерт может начинаться в 19:00 и заканчиваться в 20:24. Но что-то происходило до того, как началась симфония (музыканты оркестра приехали в концертный зал, разогрелись, поднялись на сцену), и что-то будет происходить после (группа медных духовых инструментов продувает клапаны, музыканты покидают сцену, возвращаются домой и смотрят старый фильм «Остров Гиллигана» по телевизору). Итак, каким же образом может существовать начало времени, точка на оси времени, перед которой ничего нет?
Эта головоломка может иметь решение. Существуют теории, согласно которым Вселенная — это не единственное, что существует. Не исключено, что имеется что-то вроде Метавселенной, некая структура, в которую нам никогда не попасть, а наша Вселенная всего лишь часть ее. Эта вселенная возникла еще до того, как появилась наша, она выглядит практически как наша, в ней действуют такие же или похожие законы физики, определяющие ее поведение, включая квантовую механику. В главе, посвященной черным дырам, мы видели спонтанное зарождение частиц. Существует вероятность того, что в ткани пространства-времени этой другой вселенной может внезапно возникнуть крошечный всплеск, что-то наподобие зарождения частиц из ничего. При определенных условиях такая выпяченная область пространства и времени быстро стянется, но в царстве квантовой механики также вероятно то, что эта область увеличится. Что-то наподобие черной дыры; эта область отделена от большой вселенной, окружающей ее, и становится отдельной сущностью, своей собственной вселенной. Пространство и время, энергия и материя просто спонтанно возникают внутри. Через несколько миллиардов лет расширения наступает момент, когда начинают образовываться звезды, оформляются галактики, и на планете, затерянной где-то в том большом объеме пространства, человек, читающий книгу, почесывает в затылке и думает, что автор утратил разум[123].
