Если лететь в глубины пространства с произвольной скоростью, доберешься ли до конца? Или полет будет продолжаться вечно? Или, может быть, траектория замкнется и обернется этакой космической Магеллановой кругосветкой? Никто не знает. В рамках инфляционной теории самые пристально изучаемые математические формулировки подразумевают, что пространство бесконечно, объясняя отчасти, почему исследователи уделяют столько внимания именно этой возможности. Для далекого будущего разума бесконечное пространство предлагает одно особенно необычное следствие, так что давайте примем преобладающую инфляционную точку зрения и будем считать пространство бесконечным. Поскольку инфляционное расширение начинается в пределах крохотной области пространства, которая стремительно разбухает под действием силы отталкивающей гравитации, можно подумать, что получившееся в результате царство обязательно будет иметь конечные размеры. В конце концов конечный объект, как его ни растягивай, все равно останется конечным. Но реальность более хитроумна. В стандартной формулировке инфляции смешение пространства и времени приводит к тому, что наблюдатели внутри инфляционно расширяющейся области пространства оказываются в бесконечном просторе. Представления о времени внутреннего и внешнего наблюдателей совершенно не совпадают. Хотя это совсем не очевидно, но то, что внешнему наблюдателю кажется бесконечным временем, для внутреннего наблюдателя в каждый данный момент времени кажется бесконечным пространством. Большая часть бесконечного пространства окажется невидимой и недоступной для нас. Свет, испущенный в далеких локациях, является видимым для наших телескопов, только если у него было достаточно времени, чтобы пересечь лежащее между нами пространство. Взяв максимально возможное время в пути — все время, прошедшее после Большого взрыва, 13,8 млрд лет, — можно подсчитать, что максимальное расстояние, на которое мы можем видеть в любом направлении, составляет около 45 млрд световых лет (вы могли бы подумать, что предел составляет 13,8 млрд световых лет, но, поскольку, пока свет летит, пространство расширяется, доступное расстояние получается больше). Если бы вы выросли на планете, удаленной от Земли на расстояние, большее этого, у нас до настоящего момента не было бы никакой возможности связаться друг с другом или непосредственно повлиять друг на друга. Так что, считая пространство бесконечным, вы можете вообразить его в виде лоскутного одеяла из далеко разнесенных между собой областей размером по 90 млрд световых лет, причем каждая из таких областей развивается независимо от остальных.
Физики любят рассматривать каждую такую область как отдельную независимую вселенную; тогда весь набор областей вместе образует мультивселенную. Соответственно, бесконечное расширение пространства порождает мультивселенную с бесконечным числом вселенных. Если бы вы могли посмотреть серию фильмов о космологическом развертывании в каждой из них, эти фильмы не могли бы оказаться все разными. Поскольку каждая из областей имеет конечный размер и содержит большое, но конечное количество энергии, существует лишь конечное число различных историй, которые могут в них разыгрываться. Интуитивно может показаться иначе. Может показаться, что вариантов будет бесконечно много, потому что любую заданную историю можно модифицировать, подтолкнув эту частицу туда или ту — сюда. Но вот в чем дело: если ваши подталкивания окажутся слишком слабы, они не преодолеют порог чувствительности квантовой неопределенности и будут, соответственно, бесполезны; если они окажутся слишком сильными, то задействованные частицы не останутся в пределах области или их энергия превысит доступный максимум. При таких ограничениях и снизу, и сверху существует лишь конечное число вариаций и, соответственно, возможно лишь конечное число различных фильмов.
Понятно, что при наличии бесконечного числа областей и конечного числа фильмов на все области разных фильмов попросту не хватит. Фильмы гарантированно будут повторяться; мало того, они гарантированно повторятся бесконечное число раз. При этом каждый фильм гарантированно будет использован. Квантовые вариации, в результате которых истории получаются разными, случайны и потому представляют все возможные конфигурации. Ни одна история не остается невостребованной. Таким образом, бесконечное число вселенных реализует все возможные истории, и каждая такая история реализуется бесконечно часто. Из этого следует занятный вывод: реальность, которую воспринимаем мы с вами и все остальные, происходит где-то вовне — в других вселенных — снова и снова. Измените эту реальность любым способом, не запрещенным прямо законами физики (невозможно, к примеру, нарушить законы сохранения энергии или электрического заряда), — и такой вариант тоже найдется где-то там, в бесконечном количестве повторений. Дух захватывает, когда думаешь о царствах, где разыгрываются альтернативные реальности. Любители квантовых фокусов увидят здесь сходство с так называемой многомировой интерпретацией квантовой физики, согласно которой каждый возможный исход, разрешенный квантовыми законами, имеет место в своей собственной отдельной вселенной. Физики больше полувека спорят, имеет ли такой подход к квантовой механике смысл с точки зрения математики, и, если имеет, реальны ли эти другие вселенные, или это просто полезная математическая выдумка. Существенная разница с космологической теорией, о которой мы говорим, состоит в том, что здесь другие миры — другие области пространства — не являются предметом интерпретации. Если пространство бесконечно, другие области реально существуют где-то там.
Из всего этого разумно сделать вывод, что здесь, в нашей области пространства, в нашей Вселенной наши дни сочтены, и дни мыслящих существ в самом широком смысле тоже. Это может быть долгое время, но где-то может быть жизнь и разум, скорее всего, придут к своему концу. На этом фоне предлагается забавный оптимистичный вариант. Поскольку каждая история разыгрывается в бесконечном числе вселенных, в некоторых из них обязательно будут происходить редкие, но приятные падения энтропии, которые сохранят некоторые звезды и планеты нетронутыми или создадут новые ландшафты, содержащие источники высококачественной энергии, — в общем, произойдут какие-то из широкого ряда маловероятных событий, которые позволят жизни и разуму просуществовать намного дольше, чем можно ожидать без подобных событий. В самом деле, если взять любой конечный интервал времени, то, независимо от его продолжительности, среди бесконечного числа вселенных найдутся такие, в которых маловероятные процессы пойдут против энтропийного потока, чтобы сохранить жизнь на протяжении по крайней мере этого интервала. Так что в некоторых из бесконечного числа вселенных жизнь и разум будут существовать произвольно долго. Трудно сказать, как обитатели таких областей смогут объяснить свою удачу и тот факт, что им удалось уцелеть. Трудно даже сказать, будут ли они знать о своей удаче. Может быть, они разработают те же представления о физике, что и мы, и признают, что случайные флуктуации могут дать редкие благоприятные исходы. Но это самое знание в то же время ясно даст понять: то, что они испытывают, чрезвычайно маловероятно, хотя и возможно. Исходя из этого понимания они, в принципе, могут пойти дальше и сделать вывод, что их представления о физике нуждаются в коренной переработке. Только представьте. Хотя вероятностные законы квантовой физики допускают для меня возможность пройти сквозь кирпичную стену, если бы я действительно сделал это, да еще делал это постоянно, мы, пожалуй, захотели бы пересмотреть наши представления о квантовой физике. Не потому, что я нарушил бы при этом квантовые законы. Я бы ничего не нарушил. Дело просто в том, что, если очень маловероятные, как считается, события происходят, причем происходят часто, мы имеем все основания искать лучшие объяснения, согласно которым эти события не будут настолько маловероятными. Конечно, возможно также, что обитатели таких счастливых миров не станут особо заморачиваться с объяснениями, а будут просто плыть по течению и с радостью жить до бесконечности.
Поскольку шансы на то, что мы обитаем именно в такой области или что мы находимся по отношению к такой области достаточно близко, чтобы при необходимости туда бежать, близки к нулю, — когда-нибудь, когда наш собственный конец будет уже виден, мы, возможно, соберем все, что узнали, открыли и создали и упакуем в капсулу, которую запустим куда-нибудь в надежде, что она когда-нибудь достигнет одного из более удачливых миров. Если нашему роду не суждено длиться до бесконечности, возможно, мы сумеем передать суть наших достижений тем, кому повезло больше. Среди бесконечного числа вселенных и громадности временных промежутков случайные квантовые флуктуации произведут намного больше фальшивых капсул, чем наши потомки смогут изготовить настоящих; это гарантирует, что любой реальный отпечаток нашей цивилизации — того, кто мы есть и чего мы достигли, — затеряется в квантовом шуме. Жизнь и разум здесь, в нашей Вселенной — в том, что мы долгое время считали единственной Вселенной, — скорее всего, подойдет к концу. Возможно, утешительно знать, что где-то на огромных просторах бесконечного пространства далеко за пределами нашего мира жизнь и разум могут уцелеть и даже существовать бесконечно. Тем не менее несмотря на то, что мы можем осмысливать вечность и стремиться к вечности, прикоснуться к вечности мы, судя по всему, не в состоянии. До конца времен - Брайан Грин
Universe (Вселенная)
Прикоснуться к вечности
Большая часть бесконечного пространства окажется невидимой и недоступной для нас. Свет, испущенный в далеких локациях, является видимым для наших телескопов, только если у него было достаточно времени, чтобы пересечь лежащее между нами пространство. Взяв максимально возможное время в пути — все время, прошедшее после Большого взрыва, 13,8 млрд лет, — можно подсчитать, что максимальное расстояние, на которое мы можем видеть в любом направлении, составляет около 45 млрд световых лет (вы могли бы подумать, что предел составляет 13,8 млрд световых лет, но, поскольку, пока свет летит, пространство расширяется, доступное расстояние получается больше). Если бы вы выросли на планете, удаленной от Земли на расстояние, большее этого, у нас до настоящего момента не было бы никакой возможности связаться друг с другом или непосредственно повлиять друг на друга. Так что, считая пространство бесконечным, вы можете вообразить его в виде лоскутного одеяла из далеко разнесенных между собой областей размером по 90 млрд световых лет, причем каждая из таких областей развивается независимо от остальных.
Понятно, что при наличии бесконечного числа областей и конечного числа фильмов на все области разных фильмов попросту не хватит. Фильмы гарантированно будут повторяться; мало того, они гарантированно повторятся бесконечное число раз. При этом каждый фильм гарантированно будет использован. Квантовые вариации, в результате которых истории получаются разными, случайны и потому представляют все возможные конфигурации. Ни одна история не остается невостребованной. Таким образом, бесконечное число вселенных реализует все возможные истории, и каждая такая история реализуется бесконечно часто.
Из этого следует занятный вывод: реальность, которую воспринимаем мы с вами и все остальные, происходит где-то вовне — в других вселенных — снова и снова. Измените эту реальность любым способом, не запрещенным прямо законами физики (невозможно, к примеру, нарушить законы сохранения энергии или электрического заряда), — и такой вариант тоже найдется где-то там, в бесконечном количестве повторений. Дух захватывает, когда думаешь о царствах, где разыгрываются альтернативные реальности. Любители квантовых фокусов увидят здесь сходство с так называемой многомировой интерпретацией квантовой физики, согласно которой каждый возможный исход, разрешенный квантовыми законами, имеет место в своей собственной отдельной вселенной. Физики больше полувека спорят, имеет ли такой подход к квантовой механике смысл с точки зрения математики, и, если имеет, реальны ли эти другие вселенные, или это просто полезная математическая выдумка. Существенная разница с космологической теорией, о которой мы говорим, состоит в том, что здесь другие миры — другие области пространства — не являются предметом интерпретации. Если пространство бесконечно, другие области реально существуют где-то там.
Из всего этого разумно сделать вывод, что здесь, в нашей области пространства, в нашей Вселенной наши дни сочтены, и дни мыслящих существ в самом широком смысле тоже. Это может быть долгое время, но где-то может быть жизнь и разум, скорее всего, придут к своему концу. На этом фоне предлагается забавный оптимистичный вариант. Поскольку каждая история разыгрывается в бесконечном числе вселенных, в некоторых из них обязательно будут происходить редкие, но приятные падения энтропии, которые сохранят некоторые звезды и планеты нетронутыми или создадут новые ландшафты, содержащие источники высококачественной энергии, — в общем, произойдут какие-то из широкого ряда маловероятных событий, которые позволят жизни и разуму просуществовать намного дольше, чем можно ожидать без подобных событий. В самом деле, если взять любой конечный интервал времени, то, независимо от его продолжительности, среди бесконечного числа вселенных найдутся такие, в которых маловероятные процессы пойдут против энтропийного потока, чтобы сохранить жизнь на протяжении по крайней мере этого интервала. Так что в некоторых из бесконечного числа вселенных жизнь и разум будут существовать произвольно долго.
Трудно сказать, как обитатели таких областей смогут объяснить свою удачу и тот факт, что им удалось уцелеть. Трудно даже сказать, будут ли они знать о своей удаче. Может быть, они разработают те же представления о физике, что и мы, и признают, что случайные флуктуации могут дать редкие благоприятные исходы. Но это самое знание в то же время ясно даст понять: то, что они испытывают, чрезвычайно маловероятно, хотя и возможно. Исходя из этого понимания они, в принципе, могут пойти дальше и сделать вывод, что их представления о физике нуждаются в коренной переработке. Только представьте. Хотя вероятностные законы квантовой физики допускают для меня возможность пройти сквозь кирпичную стену, если бы я действительно сделал это, да еще делал это постоянно, мы, пожалуй, захотели бы пересмотреть наши представления о квантовой физике. Не потому, что я нарушил бы при этом квантовые законы. Я бы ничего не нарушил. Дело просто в том, что, если очень маловероятные, как считается, события происходят, причем происходят часто, мы имеем все основания искать лучшие объяснения, согласно которым эти события не будут настолько маловероятными. Конечно, возможно также, что обитатели таких счастливых миров не станут особо заморачиваться с объяснениями, а будут просто плыть по течению и с радостью жить до бесконечности.
Поскольку шансы на то, что мы обитаем именно в такой области или что мы находимся по отношению к такой области достаточно близко, чтобы при необходимости туда бежать, близки к нулю, — когда-нибудь, когда наш собственный конец будет уже виден, мы, возможно, соберем все, что узнали, открыли и создали и упакуем в капсулу, которую запустим куда-нибудь в надежде, что она когда-нибудь достигнет одного из более удачливых миров. Если нашему роду не суждено длиться до бесконечности, возможно, мы сумеем передать суть наших достижений тем, кому повезло больше. Среди бесконечного числа вселенных и громадности временных промежутков случайные квантовые флуктуации произведут намного больше фальшивых капсул, чем наши потомки смогут изготовить настоящих; это гарантирует, что любой реальный отпечаток нашей цивилизации — того, кто мы есть и чего мы достигли, — затеряется в квантовом шуме.
Жизнь и разум здесь, в нашей Вселенной — в том, что мы долгое время считали единственной Вселенной, — скорее всего, подойдет к концу. Возможно, утешительно знать, что где-то на огромных просторах бесконечного пространства далеко за пределами нашего мира жизнь и разум могут уцелеть и даже существовать бесконечно. Тем не менее несмотря на то, что мы можем осмысливать вечность и стремиться к вечности, прикоснуться к вечности мы, судя по всему, не в состоянии. До конца времен - Брайан Грин