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

34. Хотя в тексте главы это завело бы нас слишком далеко в сторону, здесь я отмечу, что существует вариант циклической космологии, который может вырастать также из более стандартных космологических сценариев. Эта космология, хотя и отличается существенно от описанного только что циклического подхода, тоже предусматривает последовательные эпизоды, но с многократно большими масштабами времени, да и возникает через совершенно иной механизм.

Необходимая теоретическая база в физике была разработана к концу XIX в. математиком Анри Пуанкаре и сегодня носит название теоремы Пуанкаре о возвращении. Чтобы получить представление о ее сути, подумайте о тасовании колоды карт. Поскольку вариантов расстановки карт конечное число (громадное, да, но определенно конечное), то, если продолжать их тасовать, рано или поздно порядок карт должен повториться. Пуанкаре понял, что если рассматривать, скажем, молекулы пара, беспорядочно летающие по контейнеру, то аналогичные повторения тоже с гарантией будут происходить. Представьте, к примеру, что я помещаю плотный комок молекул пара в один из углов контейнера, а затем позволяю им разлететься. Молекулы быстро заполнят контейнер и очень долго будут поддерживать однородное распределение, беспорядочно двигаясь по доступному пространству.

Но, если подождать достаточно долго, эти молекулы иногда будут случайно вставать в более упорядоченные низкоэнтропийные конфигурации. Пуанкаре пошел дальше. Он объявил, что молекулы, благодаря своему случайному движению, могут подойти сколь угодно близко к той самой конфигурации, с которой все началось: к плотному облачку в углу контейнера. Его рассуждения, хотя и сильно математизированные, аналогичны способу, при помощи которого мы заключили, что порядок карт в бесконечно тасуемой колоде должен повторяться. Бесконечный список случайных положений и скоростей частиц тоже необходимым образом повторяется. Вы можете усомниться в этом заявлении — в конце концов, в отличие от ситуации с колодой карт, существует бесконечно много различных конфигураций молекул пара в контейнере. Но Пуанкаре позаботился об этой сложности и не стал объявлять о точном повторении более ранней конфигурации; он говорил, скорее, о сколь угодно близком приближенном ее воспроизведении. Чем точнее желаемое воспроизведение, тем дольше придется ждать его реализации, но выберите любую желательную для вас точность, и частицы воспроизведут исходную конфигурацию с заданной точностью.

Хотя рассуждения Пуанкаре носят классический характер, в 1950-е гг. его теорема была перенесена на квантовую механику. Если запустить замкнутую систему с конкретными вероятностями нахождения ее частиц в конкретных локациях и позволить этой системе развиваться достаточно долгое время, то вероятности вновь примут значения, сколь угодно близкие к начальным, и этот цикл тоже будет повторяться без конца. Для рассуждений Пуанкаре, как классических, так и квантовых, принципиально важно, что пар заключен в контейнер. В ином случае молекулы постоянно улетали бы наружу, чтобы никогда уже не вернуться. Поскольку Вселенная — не замкнутый контейнер, вы можете подумать, что теорема Пуанкаре не имеет космологического смысла. Однако, как уже говорилось в примечании 22 к этой главе, Леонард Сасскинд утверждает, что космологический горизонт на самом деле действует как стенки контейнера: он ограничивает часть Вселенной, с которой мы можем взаимодействовать, конечными размерами и тем самым делает теорему Пуанкаре применимой. Таким образом, как пар в контейнере на чрезвычайно больших промежутках времени возвращается сколь угодно близко к любой заданной конфигурации, так же ведут себя и условия в пределах космологического горизонта: любая заданная конфигурация частиц и полей будет с любой заданной точностью повторяться снова и снова. Это буквальный вариант вечного возвращения. Основываясь на размерах нашего космологического горизонта, мы можем вычислить масштаб времени, необходимый для повторений; в результате получается самый длинный промежуток времени, который мы встречали до сих пор, — примерно 1010120 лет.

Невозможно не задуматься о таких повторениях и не подойти к ним с земными мерками. Каждый из ста миллиардов человек, живших и умерших на Земле, представлял собой некую конфигурацию частиц. Если эти конфигурации будут реализованы вновь, ну. вы сами видите, что подобные мысли ведут нас к тем местам, которых наука обычно избегает изо всех сил. Но, прежде чем уноситься воображением в неведомые дали, обратите внимание, что, как мы уже видели, спонтанные падения энтропии могут поставить под угрозу самую основу рациональных представлений. Если случайная конфигурация частиц и полей запускает новое космологическое развертывание — новый Большой взрыв — с возникновением в конечном итоге звезд, планет и людей, это одно. Однако если оказывается, что существует более высокая вероятность спонтанного воспроизведения таких условий, какие наблюдаются в сегодняшней Вселенной, — без Большого взрыва и без космологического развертывания, — то мы окажемся в такой же трясине, какую встречали в вопросе с больцмановскими мозгами. Даже если наша Вселенная действительно родилась космологическим способом, описанным нами в предыдущих главах, вглядываясь в далекое будущее, мы вынуждены будем заключить, что в подавляющем большинстве наблюдатели, подобные нам (среди которых будут и обладающие теми же воспоминаниями, что и мы, и потому объявляющие себя нами), возникли бы не путем описанной космологической последовательности. При этом каждый из них будет думать, что на самом деле его реальность возникла именно так. Как и в случае с больцмановскими мозгами, мы угодим в эпистемологическую трясину. Вы могли бы сказать, что это не подорвало бы наших представлений о реальности — вы, я и все, что мы знаем, вполне могло появиться в результате настоящего космологического развертывания. Тревожит, однако, мысль о том, что каждый в будущем тоже сможет цепляться за эту же самую утешительную историю, и все же большинство из них будут неправдой. Имея в виду, что огромное большинство наблюдателей на всех участках шкалы времени должны будут появиться не в результате стандартной космологической эволюции, нам потребуется убедительный аргумент в пользу того, что сами мы не принадлежим к заблуждающимся. Этот аргумент физики уже пытаются сформулировать, но пока ни один из предложенных вариантов не получил широкого признания. Отчасти вопрос заключается в том, что мы еще не до конца понимаем сплав квантовой механики и гравитации, так что все наши вычислительные схемы приблизительны. Перед лицом этой ситуации некоторые физики, в первую очередь Сасскинд, предположили, что космологическая постоянная, возможно, не постоянна на самом деле. В конце концов, если в далеком будущем космологическая постоянная обнулится, то эпоха ускоренного расширения завершится и космологический горизонт исчезнет. Этим Пуанкаре с его повторениями будет нейтрализован. Присяжные ожидают наблюдений, которые, в оптимистичном варианте, помогут нам заглянуть в это потенциальное возможное будущее.

35. Поскольку инфляционное расширение начинается в пределах крохотной области пространства, которая стремительно разбухает под действием силы отталкивающей гравитации, можно подумать, что получившееся в результате царство обязательно будет иметь конечные размеры. В конце концов конечный объект, как его ни растягивай, все равно останется конечным. Но реальность более хитроумна. В стандартной формулировке инфляции смешение пространства и времени приводит к тому, что наблюдатели внутри инфляционно расширяющейся области пространства оказываются в бесконечном просторе. Я объясняю это довольно подробно в главе 2 книги «Скрытая реальность», к которой и отсылаю заинтересованного читателя. Обратите также внимание, что инфляционная космология может выдать отдельную, но родственную мультивселенную: общей чертой многих инфляционных сценариев является то, что инфляционное расширение может выдать много — в общем случае бесконечно много — расширяющихся вселенных, и наша Вселенная оказывается всего лишь одной из многих. Набор таких вселенных известен как инфляционная мультивселенная и возникает из так называемой вечной инфляции. Аспекты описания мультивселенной, которые я привожу в этой главе, применимы также и к инфляционной мультивселенной. Подробности см. в главе 3 «Скрытой реальности».