Олеся Чертова - Млечный Путь №2 (5) 2013

Какова же будет структура эона перед схлопыванием? И как долго его ждать? Попробуем оценить время жизни эона.

Нынешняя эволюция, которая после Большого взрыва прошла фазы «горячей вселенной», возникновения атомов, роста гравитационных флуктуаций с образованием звезд, галактик, первых массивных черных дыр, «сегодня» находится на этапе господства скоплений и сверхскоплений галактик. А в очень отдаленном будущем все массивные объекты нашей Вселенной неизбежно окажутся черными дырами. Сейчас процесс перехода вещества в состояние черной дыры идет в ядрах галактик. Это очень медленный процесс, в котором миллиарды лет играют роль мгновений, но все-таки неуклонный и, в соответствии со Вторым законом термодинамики, необратимый – черные дыры растут непрерывно, постепенно поглощая свет, атомы, планетные системы вместе со звездами и практически ничего не выбрасывая наружу.

Оговорка «почти» говорит о том, что это «ничего» не абсолютно, и связана с тем, что, согласно расчетам С. Хокинга, черные дыры не являются абсолютно холодными, а имеют температуру и, как всякие нагретые тела, излучают энергию. Как оказалось, чем больше масса черной дыры, тем ее температура ниже. И сегодня самые маленькие и легонькие из известных черных дыр (порядка массы Солнца) являются самыми «горячими», имея температуру, сравнимую с самыми низкими температурами, полученными в лабораториях. А это – миллиардные доли Кельвина. Конечно, тепловое излучение таких объектов ничтожно. Температура же микроволнового излучения, заполняющего Вселенную сегодня, – 2,7К. Так что это излучение передает энергию черным дырам, тем самым охлаждая их . Но расширение Вселенной приводит к такому падению температуры самого реликтового излучения, что когда-то ( очень не скоро) все-таки наступит момент, когда фоновое реликтовое излучение станет холоднее черных дыр, они станут излучать энергию в окружающую среду и испаряться при этом. По оценке Пенроуза полное испарение произойдет через гугол (10 100!) лет после этого.

И настанет «очень скучная эпоха»: во Вселенной нет почти ничего, кроме фотонов, которые «уныло растягиваются» расширяющимся пространством пустой Вселенной…

Конечно, дотошные (и глазастые!) критики обязательно укажут на это коварное «почти», которое на физическом языке означает, что кроме фотонов в эту «унылую эпоху» попадут и некоторые массивные частицы. Прежде всего, это электроны (их будет очень немного, ведь в основном они задолго до этой эпохи упадут на черные дыры, но они обязательно будут) и нейтрино, которых гораздо больше. Правда, недавно было надежно установлено, что масса нейтрино не превышает одной миллионной массы электрона. Возможны и совсем маленькие примеси других частиц (например, позитронов). Да и недавно «изобретенную» темную материю сбрасывать со счета никак нельзя – ее, по гипотетическим предположениям, впятеро больше по массе всей остальной известной материи в современной Вселенной. Да, конечно, и природа темной материи, и ее устойчивость на протяжении гуголов лет «темна сугубо», но если эта материя все-таки есть, то уж массой она обладает точно! Так что, как бы ни была мала суммарная масса покоя сосуществующих с фотонами массивных частиц, сам факт их существования означает, что и в этой фазе «унылой эпохи» будущей Вселенной будут «тикающие часы». Событий в такой Вселенной нет – при таких низких температурах и энергиях все взаимодействия «замерзли», но время все-таки течет, и эон, расширяясь, охлаждается.

Понимая, что Природа (или То, что стоит за ней) вряд ли допустит завершение эволюции эона эпохой бесконечной унылости и бездействия, Пенроуз делает весьма логичное (но, по его выражению, «несколько нестандартное») предсказание – должен существовать «антихиггсовский процесс» потери массы при какой-то очень-очень-…-очень низкой температуре реликтового излучения и остатков «массивного вещества».

Именно он и играет роль спускового механизма процесса «Большого схлопывания». Исчезновение массы у последних оставшихся в эоне частиц мгновенно меняет его геометрию, она становится конформной, течение времени останавливается, и – добавлю от себя естественное продолжение логики Пенроуза – возникающий некий «антиинфляционный процесс» в то же мгновение стягивает раздувшийся за свой мафусаилов век эон до первоначального размера, возвращая исходную плотность энергии и температуру. (Об этом процессе сам Пенроуз, не любящий термин «инфляция», сказал, что с его помощью эоны «легко сшиваются».)