Удивительные числа Вселенной - Антонио Падилья

царящим парниковым эффектом становится такой же негостеприимной, как современная Венера. Примерно в то же время происходит столкновение двух галактик: галактики Андромеды и нашего Млечного Пути; при этом появляется галактическая химера — гигантская галактика Млекомеда. В межзвездном хаосе, который последует далее, судьба Солнечной системы неизвестна. Некоторые модели предполагают, что она отклонится в сторону центральной черной дыры, а потом вылетит из горла галактики как межзвездное отхаркивание. Впрочем, это не будет иметь для вас особого значения. В своем новом марсианском доме, согретом теплом яркого Солнца, вы продолжаете играть.

Еще миллиард лет — и у Солнца заканчивается водород в ядре. В результате наша звезда начинает превращаться в красного гиганта. В течение следующих 2 млрд лет Солнце увеличивается, поглощая Меркурий и Венеру, а возможно, даже Землю. Марс становится слишком горячим, и вы переносите игру на спутники Сатурна. Но тепло длится не очень долго. Примерно 8 млрд лет игры — и внешние слои гиганта улетучиваются. Солнце становится белым карликом. Масса этой слабой звездочки составляет половину нынешней, а размером она едва превышает Землю, так что не может согреть ни одну из выживших планет. Конечно, чересчур фантастично думать, что вы действительно смогли бы пережить такие эпические перемены и эпические времена, но если бы смогли, то нет гарантий, что игра закончится. Предельная величина TREE(3) слишком велика.

Через квадриллион лет Солнце перестает светить. Возможно, оно начнет одиноко бродить по космической пустоте со своими планетами на буксире. Возможно, столкнется с черной дырой. Мы не знаем. То, что в реальности произойдет в последние дни Вселенной, зависит от темной энергии — таинственной субстанции, доминирующей в той космологической эволюции, которую мы наблюдаем сегодня. Сейчас мы знаем, что темная энергия заставляет пространство расширяться все быстрее.

В предыдущей главе мы отмечали: многие физики считают, что темная энергия связана с космическим вакуумом. Предполагается, что в квантовой Вселенной он заполнен бурлящим бульоном из виртуальных частиц, равномерно распределяющих свою энергию в пустыне между звездами и галактиками. Если это действительно источник темной энергии, то нас ждет холодное спокойное будущее — по крайней мере, в течение какого-то времени. Вселенная будет продолжать расти, расширяясь с увеличивающейся скоростью. Примерно через 1040 лет большую часть материи, которую мы видим сегодня, проглотит армия сверхмассивных черных дыр, бродящих по Вселенной. Они насладятся захватывающей эпохой своего космического доминирования, а через гуголгод (то есть гугол лет) после нынешнего момента просто умрут. В соответствии с теорией Хокинга они испарятся, распространяя его излучение по всей пустой Вселенной.

По мере продолжения расширения Вселенной эти фотоны и субатомные частицы разлетаются все дальше. В конце концов остается только пустота пространства; однако помните, что она наполнена бурлящим бульоном темной энергии. Теперь вы в деситтеровском пространстве, мерзнущем при температуре чуть выше абсолютного нуля. Это космический эквивалент смерти во сне, без особой драмы, если не считать случайного щекотания от тепловых флуктуаций. И если бы кто-то все еще был способен играть, Игра деревьев могла бы продолжаться.

Но что, если темная энергия — это не кипящий бульон вакуума? Что, если наша судьба отличается от деситтеровского пространства? Тогда смерть Вселенной может оказаться гораздо более жестокой. Например, если темная энергия однажды исчезнет, через миллиард или более лет Вселенная, возможно, перестанет расширяться. Она может даже начать сжиматься, рушиться в себя, стискивая энергию, что в итоге приведет к апокалиптическому сжатию, которое называют Большим сжатием, или Большим хлопком. Самое пугающее в Большом сжатии — скорость стягивания. Это происходит быстро, гораздо быстрее, чем соответствующее расширение. Как вагончик американских горок, Вселенная медленно поднимается, а потом летит вниз с головокружительной скоростью.

Другой возможный вариант предполагает, что темная энергия растет. Она увеличивается, не просто ускоряя расширение, а даже ускоряя ускорение. Происходит Большой разрыв — Вселенная, разделенная на части. Когда она разрывается, пространство расширяется настолько, что планеты отрываются от своих звезд, как ребенок, которого отнимают у матери. Но на этом процессы не останавливаются. Со временем расширение космоса разрывает на части атомы, ядра и все остальное.

Что станет с Игрой деревьев, когда Вселенная вступит в фазу смерти, какой бы она ни была? В случае Большого сжатия или Большого разрыва смерть Вселенной оказывается чересчур грубой, так что игра оборвется. Однако в данный момент большинство ученых предсказывают более спокойное будущее. Все факты — от наблюдений сверхновых до измерения космического микроволнового фонового излучения — указывают, что во Вселенной господствует бурлящий квантовый вакуум, то есть нас ждет замороженное деситтеровское пространство. Если у нас такая судьба, то вы можете представить, что игра продолжается и через гуголгод — все время спокойного умирания нашей Вселенной. Личность игроков изменится за такие колоссальные промежутки времени — это неизбежно: ни один человек не сможет существовать так долго, не став жертвой тепловых и квантовых нестабильностей. Но что насчет самой игры? Может ли она продолжаться столько, сколько нам нужно? Может ли достичь предельного числа TREE(3)?

Нет.

Это спокойное умирание Вселенной не вечно. Через

лет, после гуголплексгода (гуголплекса лет), Вселенная повторится. Вселенная повторится. Это время возвращения Пуанкаре — время, которое требуется, чтобы наш уголок Вселенной вернулся сколь угодно близко к тому состоянию, в котором он находится сейчас. Он возвращается в то же квантовое состояние, описывая те же звезды, планеты, людей, жаб и чуждых микробов, какими мы их видим сегодня. Нас ждет повторение, потому что мы окружены гигантской сферой огромной важности, и внутри этой сферы Вселенная может упорядочиться огромным числом способов, но число этих способов конечно: у Вселенной конечное число нарядов. Скоро я объясню, почему это происходит, но сначала вы должны представить, как Вселенная примеряет эти наряды. На разных этапах она выглядит по-разному: так, как она выглядела, когда астероид упал на полуостров Юкатан, так, как она выглядит сейчас, или так, как она будет выглядеть, когда президентом изберут Джастина Бибера. Она примерит каждый наряд во второй раз, затем в третий, четвертый и т. д., вечно возвращаясь к триумфам и провалам своего прошлого. Для нашего уголка Вселенной время возвращения невообразимо велико, но Игра деревьев продолжается значительно дольше. Даже при самом спокойном будущем наша Вселенная отвергает TREE(3). Она перезагружается снова, и снова, и снова — задолго до того, как игра достигнет своего предела.

Возвращение Пуанкаре, названное в честь французского математика Анри Пуанкаре, — свойство любой конечной системы, будь то наша Вселенная, ящик, наполненный газообразным азотом, или даже колода игральных карт. Двигаясь по системе, вы исследуете все возможные варианты, а в итоге вернетесь к тому, с чего начали.