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

Как вы думаете: если представить, что собранные нами данные, из которых явствует, что Вселенная расширяется, каким-то образом удалось сохранить и передать в руки астрономов, которые будут жить через 1 трлн лет после нас, поверят ли они? Их новейшее оборудование, прошедшее путь развития длиной в триллион лет, покажет им Вселенную, которая на максимальных расстояниях черна, вечна и неизменна. Можете себе представить, как они отмахнутся от странных результатов, дошедших до них из древней примитивной эпохи — нашей эпохи, и примут вместо этого ошибочное заключение, что Вселенная в целом статична.

Даже в мире, где происходит неумолимый рост энтропии, мы привыкли к тому, что измерения раз за разом улучшаются, массивы данных постоянно растут, научные представления развиваются. Вследствие ускоренного расширения пространства может оказаться, что важная информация уносится прочь так быстро, что становится недоступной. Глубокие истины, возможно, будут молча манить наших потомков из-за горизонта.

Сумерки звезд

Первые звезды начали формироваться на 8-м этаже, примерно через 100 млн лет после Большого взрыва, и будут формироваться до тех пор, пока остается свободное сырье для их образования. Как долго это будет продолжаться? Список ингредиентов невелик: все, что вам для этого требуется, — достаточно большое облако газообразного водорода. Как мы уже видели, после этого за дело берется гравитация, которая медленно сжимает облако, разогревая его сердцевину и запуская ядерную реакцию. Если вам известно количество газа в галактике и скорость, с которой формирование звезд истощает газовые резервы, вы вполне можете оценить продолжительность времени, в течение которого будет происходить звездообразование. Есть кое-какие тонкости, которые делают подсчет более сложным (скорость звездообразования в галактике может изменяться со временем; звезды, прогорая, возвращают часть своих газообразных составляющих в галактику, восполняя резервы), но после уточненных расчетов исследователи заключили, что к 14-му этажу — примерно через 100 трлн лет — звездообразование в огромном большинстве галактик подойдет к концу.

Продолжая подъем с 14-го этажа, мы заметим еще кое-что. Звезды начнут меркнуть. Чем массивнее звезда, тем сильнее ее вес давит на ядро и тем выше поднимается температура в ее центре. В свою очередь, более высокая температура подстегивает и ускоряет ядерный синтез, способствуя, таким образом, более быстрому выгоранию ядерных резервов звезды. Если Солнце будет ярко гореть около 10 млрд лет, то гораздо более тяжелые звезды исчерпают свое ядерное топливо намного раньше. Самые легкие звезды, имеющие массу примерно в десять раз меньше солнечной, горят слабее и, соответственно, живут намного дольше. Астрономы называют разные категории таких звезд малой массы обобщающим термином красные карлики, и, судя по наблюдениям, к их числу относится большинство звезд во Вселенной. Низкие температуры и медленное, спокойное горение водорода (благодаря вихревым потокам внутри красных карликов почти весь запасенный в них водород в итоге сгорает в ядре) позволяют им светить по многу триллионов лет, в тысячи раз больше срока жизни нашего Солнца. Но к 14-му этажу даже припозднившиеся красные карлики будут уже дышать на ладан.

Таким образом, поднимаясь с 14-го этажа, мы видим галактики, напоминающие выгоревшие города антиутопического будущего. Блистательное когда-то ночное небо, полное сияющих звезд, окажется теперь населено обуглившимися огарками. И все же, поскольку гравитационное притяжение звезды зависит только от ее массы, а не от того, светится она ярко или «дымится», как прогоревший уголек, те звезды, которые прежде удерживали планеты, будут удерживать их и дальше.

До следующего этажа.

Сумерки астрономического порядка

При взгляде в ясное ночное небо создается впечатление, что наша Галактика плотно набита звездами. На самом деле это не так. Хотя нам кажется, что звезды располагаются на окружающей нас сфере вплотную друг к другу, на самом деле расстояния от Земли до них различаются очень сильно — хотя наши слабые, близко посаженные глаза этого практически не видят — и звезды тоже очень далеки одна от другой. Если бы можно было сжать Солнце до размера крупинки сахара и положить эту крупинку на верхушку Эмпайр-стейт-билдинг, то вам пришлось бы доехать почти до Гринвича в штате Коннектикут, чтобы увидеть Проксиму Центавра — нашу ближайшую звездную соседку. И вам не придется спешить, чтобы непременно застать Проксиму возле Гринвича, когда вы наконец туда доберетесь. В этом масштабе типичные скорости звезд составляют меньше одного миллиметра в час. Как при игре в салки, участники которой находятся далеко друг от друга, звезды очень редко сталкиваются между собой или хотя бы сближаются.

Этот вывод, однако, основан на знакомых нам единицах времени — годах, столетиях, тысячелетиях — и требует пересмотра в свете тех гораздо больших по длительности временных шкал, которые мы сейчас рассматриваем. К 15-му этажу мы отдалимся от Большого взрыва на миллион миллиардов лет. И существует реальный и даже значительный шанс, что за этот промежуток времени далекие на сегодня и медленно движущиеся звезды успеют многократно сблизиться. Что же произойдет при такой встрече?

Давайте сосредоточимся на Солнце и представим, что мимо пролетает другая звезда. В зависимости от массы и траектории непрошеного гостя его гравитационное воздействие может оказаться очень разным. Притяжение чужака может вызвать лишь легкое возмущение движения Земли — если он будет легковесен и пройдет на приличном расстоянии, может быть, здесь обойдется без хаоса. Но гравитационное притяжение более массивной звезды, проходящей поближе, вполне могло бы сорвать Землю с орбиты, протащить ее кувырком через всю Солнечную систему и выбросить в глубокий космос. При этом то, что верно для Земли, верно и для других планет, обращающихся по орбитам вокруг большинства других звезд в других галактиках. По мере нашего подъема вдоль линии времени все больше планет будет выбрасываться в пространство разрушительной гравитационной тягой блуждающих звезд. Мало того, хотя это и чрезвычайно маловероятно, такая судьба может в принципе ожидать Землю еще до того, как выгорит Солнце.

Если бы это произошло, то отдаление от Солнца вызвало бы на Земле резкое и непрерывное падение температуры. Верхние слои Мирового океана замерзли бы, как и все, что еще осталось бы на поверхности. Атмосферные газы, преимущественно азот и кислород, перешли бы в жидкую форму и закапали с неба. Смогла бы жизнь уцелеть? На поверхности Земли это было бы проблематично. Но, как мы уже видели, жизнь прекрасно себя чувствует в темных термальных источниках, которыми пестрит дно океана (может быть, она там и зародилась). Поскольку солнечный свет на такие глубины не проникает, то и его отсутствие так называемые черные курильщики вряд ли заметят. Значительную часть энергии эти источники получают от постоянно происходящих то тут, то там непрерывных ядерных реакций17. Недра Земли — настоящий склад радиоактивных элементов (в основном это торий, уран и калий), и эти нестабильные атомы испускают при распаде поток энергичных частиц, которые разогревают окружающие объекты. Так что вне зависимости от того, пользуется ли Земля теплом, которое вырабатывается при реакциях синтеза в Солнце, она будет получать тепло, которое вырабатывается при реакциях ядерного распада внутри нее. Окажись Земля выброшенной из Солнечной системы, жизнь на дне океана, возможно, еще миллиарды лет продолжала бы существовать, как если бы ничего не случилось 18.