Основы реальности. 10 фундаментальных принципов устройства Вселенной - [46]

Незавершенное дело материи

Как мы обсуждали в главе 5, реакции ядерного горения, протекающие на Солнце, — ключевой фактор для образования динамической сложности на Земле. К счастью, Солнце все еще развивается. Оно пока не пришло к равновесию. Однако материя, согласно теории Большого взрыва, зародилась в тепловом равновесии. Как же наше Солнце избежало этого?

Мы можем проследить цепь событий. Космический огненный шар расширялся и охлаждался. Для теплового равновесия нужны частые взаимодействия, но наш шар со временем становился все менее горячим и более вялым. Взаимодействия в нем происходили все реже. И вот равновесие начало нарушаться. Наличие таких нарушений можно предположить в космическом микроволновом фоне и других пока не обнаруженных долгоживущих послесвечениях, которые мы обсуждали раньше. В них фотоны — или нейтрино, гравитоны и аксионы — взаимодействуют очень редко.

Так что ядерное горение во время Большого взрыва не дошло до логического завершения. В расширяющейся Вселенной многие протоны не смогли найти друг друга и начали объединяться лишь гораздо позже — на Солнце и в других звездах. Эта горючая смесь ядер, возникшая в результате Большого взрыва, — еще одно из его долгоживущих послесвечений.

ВАЖНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ: ВЕТВЛЕНИЕ РЕАЛЬНОСТИ

Кости, боулинг и многие другие игры и спортивные соревнования были бы скучными — хотя, возможно, и прибыльными, — если бы вы всегда могли добиваться нужного результата. Научились каждый раз выбрасывать семерку или выбивать страйк — и выигрыш в кармане. Но на практике это невозможно, потому что небольшие мелочи: различия в мышечных движениях, влажность руки, прилипшая грязь на шаре — играют здесь свою роль. Короче говоря, результат сильно зависит от многих факторов, которые практически невозможно предсказать или проконтролировать.

Точно так же, когда в игру вступает гравитационная неустойчивость и материя начинает слипаться, форма, которую эти сгустки в итоге примут, сильно зависит от начальных положений и скоростей отдельных частиц. Расчеты показывают, что из очень похожих газовых облаков могут образовываться совершенно разные галактики и системы. Даже небольшие изменения в начальных положениях нескольких частиц могут повлиять на количество звезд и планет.

Наблюдения подтверждают это. Астрономы давно заметили, что звезды часто образуют двойные системы. В последнее время активно исследуются экзопланеты, то есть планеты, вращающиеся вокруг других звезд. Размеры и расположение этих планет могут сильно разниться.

Очень небольшие изменения в ранней истории Солнечной системы могли привести к тому, что один астероид столкнулся с Землей и убил динозавров, а другой промахнулся.

Таким образом, хотя несколько ингредиентов, несколько законов и странно простой источник определяют общий ход космической истории, они не в состоянии предсказать ее всевозможные мелкие детали. Мир подобен дереву: растет, повинуясь простым правилам, но образует много ветвей, немного отличных друг от друга. И каждая ветвь — дом для множества разнообразных птиц и насекомых.

Нет никакого противоречия в том, что история, скажем, Швеции сложнее, чем история Вселенной. Наши фундаментальные принципы предсказывают это.

БУДУЩЕЕ КОСМИЧЕСКОЙ СЛОЖНОСТИ

Тепловая смерть и лекарства от нее

На первый взгляд отдаленное будущее Вселенной кажется мрачным. Галактики будут удаляться, у звезд закончится ядерное топливо, микроволновое фоновое излучение превратится в радиоволны и иссякнет. Еще до появления теории Большого взрыва и открытий Хаббла космологов беспокоила перспектива «тепловой смерти» Вселенной, поскольку ее приближение к некоему равновесию казалось неизбежным. Предполагалось, что дальше ничего интересного уже не произойдет.

Первое, что нужно сказать по этому поводу: в ближайшее время беспокоиться не о чем. У нашего Солнца в запасе по крайней мере пара миллиардов благополучных лет, да и другие звезды продолжают рождаться в разных уголках нашей Галактики. Многие из них (М-звезды) будут излучать тепло намного дольше всей жизни Солнца.

Имея такой резерв времени, мы не должны недооценивать и то, насколько креативно наши изобретательные инженеры могут подойти к проблеме тепловой смерти. Сферы Дайсона, размещенные вокруг искусственно созданных звезд, вместе с энергосберегающими технологиями могли бы поддерживать разумную жизнь намного дольше, чем это делают звезды в естественных условиях.

Особенно приятно, что разум требует для своего функционирования совсем немного энергии — а иногда может обходиться и вовсе без нее. Квантовые компьютеры лучше всего функционируют в холоде и темноте, где ничто не мешает их деликатной работе. Достаточно сложный временной кристалл[104] такого типа может запускать программу снова и снова на радость содержащему его искусственному интеллекту.

Наконец, мы должны помнить, что наше понимание устройства Вселенной остается неполным с научной точки зрения и постоянно развивается. Самое, казалось бы, ясное представление о каждом из наших фундаментальных принципов радикально изменилось всего за последние сто лет. Научимся ли мы сжигать «мертвые» звезды, высвобождать содержащуюся в них энергию