Далекое будущее вселенной. Эсхатология в космической перспективе - [108]

17.2.2. Инфляционная модель / модель горячего Большого взрыва

Инфляционные модели были разработаны в 1980–х годах Аланом Гутом. Они предполагают в очень ранней вселенной (около планковского времени 10^–43 секунд) расширение по экспоненте до того, как все успокаивается и переходит к одному из обычных сценариев Большого взрыва. Инфляционный Большой взрыв предлагает решения для проблем горизонта, однородности и формирования структур, но не устраняет разногласия относительно t = 0. Инфляционные модели нарушают неравенство ρ + 2р ≥ 0, оставляя, таким образом, вопрос о существовании изначальной сингулярности открытым или даже, возможно, в принципе «нерешаемым»[116]. «Вечная хаотическая инфляция» Андрея Линде предполагает, что во вселенной существует множество расширяющихся областей, подобных нашей, но каждая со своими параметрами; они бесконечно воспроизводятся и создают новые расширяющиеся области, вместе образуя всеохватывающую квазифрактальную структуру, которая существует вечно [57]. Изначальные условия инфляции заданы некоей предшествующей эрой квантовой гравитации.

17.2.3. Квантовая гравитация / квантовая космология

Последние исследования в области квантовой космологии включают в себя модель Хартла / Хокинга [31], инстантон Тьюрока / Хокинга, сценарии «до Большого взрыва», брейнкосмологию и т. д. Хотя эти сценарии совершенно различны, оканчиваются они одинаково — Большим взрывом, за которым следует инфляционная эпоха. Однако квантовая космология весьма спекулятивна. Теории, включающие в себя квантовую гравитацию, лежащую в основе квантовой космологии, чрезвычайно трудны для проверки и еще больше усложняют философские дискуссии, которые уже существуют в связи с квантовой механикой, поскольку областью исследований теперь является вселенная в целом[117].

17.2.4. «Нижний предел» в космологии далекого будущего и обсуждения возможности жизни в нем

Если детальное понимание ранней вселенной требует от нас ответов на еще нерешенные теоретические вопросы из области физики элементарных частиц и теорий великого объединения (ТВО), то обсуждать далекое будущее мы можем с большей уверенностью, применяя общую теорию относительности, квантовую механику и термодинамику (по крайней мере, пока закрытая вселенная снова не достигнет планковских размеров). Мы получаем все больше свидетельств, что плотность материи в видимой вселенной намного ниже критической плотности, необходимой для замкнутой вселенной. Скорость ее расширения, по–видимому, растет, что можно отнести за счет существования ненулевой космологической константы, L, введенной в полевые уравнения ОТО: Λg_μν + R_μν — ½Rg_μν = 8πТ_μν. Как показал Лоренс Краусс ([54], см. также [13]), свидетельства существования Λ получаются сейчас как из теоретических данных, так и из результатов наблюдений. Положительное значение Λ, повышая общую эффективную плотность энергии, могло бы закрыть вселенную; но видимая нам вселенная, по–видимому, все равно будет расширяться вечно. Однако этим дело не кончается: вполне возможно, что вселенная снова «схлопнется» (если космологическая константа — на самом деле вариабельная «квинтэссенция», которая отомрет в далеком будущем, а регионы пространства имеют положительную кривизну).

Весьма разумный прогноз для сценариев как закрытой, так и открытой вселенной сделан Фрэнком Типлером и Джоном Бэрроу[118]: через пять миллиардов лет солнце станет красным гигантом, поглотит орбиты Земли и Марса, а затем начнет постепенно превращаться в белого карлика. Через 40–50 миллиардов лет в нашей галактике закончится образование звезд. Через 10¹² лет все массивные звезды превратятся в нейтронные звезды или в черные дыры[119]. Через 10¹⁹ лет погасшие звезды на периферии галактик переместятся в межгалактическое пространство, а звезды в центре галактик сольются, образовав массивные черные дыры. Через 10²⁰ лет орбиты планет распадутся вследствие гравитационной радиации. Через 10³¹ лет протоны и нейтроны распадутся на позитроны, электроны, нейтрино и фотоны. Через 10³⁴ лет мертвые планеты, черные карлики и нейтронные звезды исчезнут, их масса полностью превратится в энергию, останутся лишь черные дыры, электронно–позитронная плазма и радиация. Все формы жизни на углеродной основе неминуемо исчезнут. Затем звездная масса, галактическая масса и, наконец, масса суперкластеров черных дыр испарятся благодаря радиации Хокинга. Согласно Типлеру и Бэрроу, наша судьба определена:

Конечный распад протонов предсказывает судьбу протонно–нейтронной жизни — homo sapiens и всех прочих форм жизни, состоящих из атомов… Даже если разумные существа научатся расширять ареал подвластного им пространства со скоростью света… барионная жизнь исчезнет, если вселенная плоска или открыта, или же в достаточно продолжительной закрытой космологии. ([7], с. 649).

Однако не следует упускать из виду, что это заключение относится только к видимой нами части вселенной. Пока все это происходит, в других регионах могут происходить новые «Большие взрывы», появляться новые пузыри, и некоторые из них, возможно, переходить в стабильное состояние. В хаотическом инфляционном сценарии одновременно со смертью старых вселенных рождаются новые. Продолжительное стабильное состояние среди этих постоянных рождений и смертей вполне возможно и, как полагают некоторые, является истинным состоянием вселенной [57]. Здесь, как мы увидим далее, скрывается серьезный вызов христианской эсхатологии.