Параллельные миры. Об устройстве мироздания, высших измерениях и будущем космоса - Митио Каку

Что касается нашего Солнца, то ему угрожает другая судьба: оно умрет не в огне, а во льдах. В конце концов, просуществовав 700 млн лет в качестве красного гиганта, сжигающего гелий, Солнце израсходует большую часть своего ядерного топлива, и гравитация сожмет его в белого карлика размером примерно с Землю. Размеры нашего Солнца слишком малы, чтобы оно подверглось катастрофе под названием «сверхновая» и превратилось в черную дыру. Когда наше Солнце превратится в белого карлика, оно в конце концов остынет, светясь сначала слабым красным светом, затем коричневым, и наконец станет черным. Оно будет дрейфовать в космической пустоте как кусочек мертвого ядерного пепла. Будущее почти всех атомов, которые мы сегодня наблюдаем вокруг нас, – в том числе атомов наших собственных тел и тел наших близких, в том, чтобы закончить свое существование на прогоревшем угольке, вращающемся вокруг черной звезды-карлика. Поскольку масса этой звезды-карлика будет составлять всего лишь 0,55 солнечной массы, то, что останется от Земли, перейдет на орбиту, проходящую на 70 % дальше от Солнца, чем сегодня{201}.

На этой шкале мы видим, что процветание животных и растений на Земле продлится всего лишь миллиард лет (и сегодня половина этого пути уже пройдена). «Мать-природа не была спроектирована, чтобы сделать нас счастливыми»{202}, – говорит астроном Дональд Браунли. В сравнении с жизненным сроком всей Вселенной благополучие жизни длится лишь кратчайший миг.

Этап 3. Эпоха вырождения

На третьем этапе (между 15 и 39) энергия звезд во Вселенной наконец истощится. Кажущийся бесконечным процесс сжигания водорода, а затем и гелия завершится, оставив после себя безжизненные куски мертвого ядерного вещества в виде звезд-карликов, нейтронных звезд и черных дыр. Звезды перестанут сиять в небе, Вселенная постепенно погрузится во тьму.

На этом этапе температуры будут сильно падать, в то время как звезды останутся без своих ядерных двигателей. Любая планета, вращающаяся вокруг мертвой звезды, замерзнет. Если предположить, что Земля все еще будет цела и невредима, тогда то, что останется от ее поверхности, покроется коркой льда, заставляя тем самым разумную жизнь искать себе новый дом.

В то время как гигантские звезды могут продержаться несколько миллионов лет, а звезды, сжигающие водород, – такие как наше Солнце – миллиарды лет, крошечные красные карлики могут гореть триллионы лет. Вот почему попытка перенести орбиту Земли таким образом, чтобы она вращалась вокруг красного карлика, имеет смысл. Ближайшая звездная соседка Земли – Проксима Центавра – и есть красный карлик, который находится на расстоянии всего лишь 4,3 светового года от Земли. Масса нашей соседки составляет всего лишь 15 % массы нашего Солнца, которое в 400 раз ярче нее, а потому любая планета, вращающаяся вокруг этой звезды, должна находиться чрезвычайно близко к ней, чтобы использовать ее благотворный свет. Чтобы мы получали то же самое количество звездного света, Земля должна была бы вращаться по орбите, удаленной от этой звезды на расстояние в 20 раз меньшее, чем то, на которое сейчас наша орбита удалена от Солнца. Но, находясь на орбите вокруг красного карлика, планета была бы обеспечена энергией на триллионы лет.

В конце концов единственными звездами, продолжающими сжигать ядерное топливо, станут красные карлики. Со временем, однако, даже они потемнеют. Через сотню триллионов лет наконец потухнут и последние красные карлики.

Этап 4. Эпоха черных дыр

На четвертом этапе (между 40 и 100) единственным источником энергии останется медленное испарение черных дыр. Как доказали Яаков Бекенштейн и Стивен Хокинг, черные дыры – в действительности не черные: они испускают слабое количество энергии, этот процесс называется испарением. (В действительности это испарение черной дыры слишком мало, чтобы его можно было наблюдать экспериментально, но на больших отрезках времени оно в конечном счете определяет судьбу черной дыры.)

Срок жизни испаряющихся черных дыр различен. Черная мини-дыра размером с протон может излучать 10 млрд Вт, пока живет Солнечная система{203}. Черная дыра с массой Солнца испарится за 1066 лет. Черная дыра с массой гигантского галактического скопления испарится за 10117 лет. Однако, когда жизненный срок черной дыры подходит к концу, после медленного испускания излучения она внезапно взрывается. Возможно, разумная жизнь, подобно бездомным, теснящимся у затухающего костра, соберется рядом со слабым теплом, излучаемым испаряющимися черными дырами, пытаясь извлечь из них хоть немножко тепла, пока они не испарятся окончательно.

Этап 5. Темная эпоха

На пятом этапе (101 и более) мы вступим в темную эпоху Вселенной. В этот период все источники тепла истощатся. На этом этапе Вселенная будет двигаться к окончательной тепловой смерти, температура приблизится к абсолютному нулю. К этому моменту и сами атомы остановятся. Возможно, даже протоны распадутся, оставив за собой море фотонов и жиденький суп частиц, участвующих в слабом взаимодействии (нейтрино, электронов и их античастиц – позитронов). Вселенная может состоять из нового типа атома под названием позитроний, состоящего из электронов и позитронов, вращающихся вокруг друг друга.

Некоторые физики предположили, что эти атомы могут стать новыми кирпичиками разумной жизни в темную эпоху. Однако трудности, встающие перед такой теорией, огромны. По размеру атом позитрония сравним с обычным атомом. Но атом позитрония в темную эпоху был бы диаметром 1012 мегапарсеков, что в миллионы раз больше, чем вся видимая Вселенная сегодня. Таким образом, образовавшиеся в темную эпоху атомы будут размером с вселенную. Поскольку сама Вселенная в темную эпоху расширится на невероятные расстояния, она легко вместит в себя эти гигантские атомы позитрония. Но поскольку атомы позитрония настолько велики, это означает, что любые химические реакции с участием этих атомов длились бы чрезвычайно долго, коренным образом отличаясь от любой известной нам реакции.

Космолог Тони Ротман пишет: «Итак, в конечном счете по прошествии 10117 лет космос будет состоять из нескольких электронов и позитронов, замкнутых на огромных орбитах, нейтрино и фотонов, оставшихся после распада барионного вещества, а также блуждающих протонов, оставшихся после аннигиляции позитрония[60], и черных дыр. Ибо это также записано в Книге Судеб»{204}.

Учитывая трудно вообразимые условия в конце Большого охлаждения, ученые ведут жаркие споры о том, сможет ли выжить какая-либо форма разумной жизни. Поначалу кажется совершенно бессмысленным говорить о разумной жизни на пятом этапе, во время которого температуры приблизятся к абсолютному нулю. Однако все же физики с большим воодушевлением обсуждают возможность выживания разумной жизни.