Дэйв Голдберг - Вселенная в зеркале заднего вида. Был ли Бог правшой? Или скрытая симметрия, антивещество и бозон Хиггса

То обстоятельство, что у черных дыр вообще есть температура, может показаться несколько неожиданным. Как мы уже видели, температура так или иначе связана с энтропией, при этом непонятно, что такое энтропия, если речь идет об объекте, который поглощает все, что к нему приближается. Сколько вообще есть вариантов устройства неостановимой пожирательной машины, у которой есть только одна характеристика — масса? Более того, количество тепла, попадающего в черную дыру, очень сильно зависит от того, что именно туда падает.

У сложных систем вроде монетки низкая энтропия, а комья теплого газа обладают очень высокой энтропией, однако же, упав в черную дыру, они увеличивают ее массу одинаково. Куда же девается эта информация? Вот что говорит об этом Хокинг:

Если прыгнешь в черную дыру, энергия твоей массы вернется во вселенную, однако в искореженной форме, в которой содержится информация о том, каким ты был, но в таком состоянии, что распознать ее нелегко. Это как сжечь энциклопедию. Если сохранить дым и пепел, информация не потеряется. Но прочитать ее будет трудно.

В сущности, черные дыры — это машины по производству энтропии. Второй закон учит нас, что энтропия в целом увеличивается, однако Хокинг предсказывает, что черные дыры — самое беспорядочное, что только допускают законы физики, что туда ни бросай.

Энтропия, содержащаяся в одной только черной дыре, находящейся в центре нашей галактики, больше, чем вся энтропия в наблюдаемой вселенной во время Большого Взрыва. И это всего лишь одна черная дыра. Единственный способ увеличить энтропию еще сильнее — это если черная дыра испарится и превратится в чудовищное количество низкоэнергичных фотонов, и в конечном итоге именно такая участь ее и ждет.

Итак, простая симметрия — принцип эквивалентности — дает нам и излучение Унру, и испарение черных дыр. На первый взгляд это не более чем симпатичный пример из жизни довольно-таки абстрактных астрономических объектов, однако в реальности это возможность заглянуть в кошмарное будущее вселенной. Звезды, планеты, газ — все упадет в черные дыры по большой спирали, а спустя еще несколько квадрильонов лет эти черные дыры исчезнут. Между тем вселенная будет все ускоряться и ускоряться, отчего облака холодного газа навсегда разойдутся в разные стороны и будут изолированы друг от друга. И получится холодная мертвая вселенная, где нет ничего, кроме энтропии. Вот она, расплата за однонаправленную ось времени. Симметрии правят бал не только в начале вселенной, но и в самом ее конце.

Мне кажется, пора нам поговорить серьезно. Я уже довольно давно — а может быть, и слишком давно — позволяю вам жить в классической вселенной, в которую квантовая механика вторгается лишь ненадолго и только для того, чтобы все запутать. Но теперь настала пора взглянуть в лицо суровой реальности. Квантовая механика — это вам не мелкие детали, она правит вселенной. А на квантовом уровне симметрия еще диковиннее, чем на классическом. Как мы вскоре убедимся, на квантовом уровне невозможно даже отличить одну частицу от другой. Все едино — простите за легкий нью-эйдж.

Частицы взаимозаменяемы, и вы тоже, уж простите. Все колоссальные на первый взгляд различия между вами, мной и всеми прочими на самом деле фундаментально списываются на сущую малость — расположение и количество протонов, нейтронов и электронов в каждом отдельном теле.

Мы склонны считать, что наши атомы и молекулы действительно «наши» в каком-то фундаментальном смысле, но на самом деле мы всего-навсего берем их взаймы. Чтобы получить представление и о том, как много на самом деле частиц у нас в теле, и о том, с какой готовностью мы ими делимся, вдохните и выдохните.

Казалось бы, вдох и выдох — это сущий пустяк, однако каждый раз мы приводим в движение около ста миллионов квадрильонов молекул. Вспомните, как Цезарь перед смертью с укором проговорил: «И ты, Брут?» Цезарь — это хороший пример, поскольку он уже так давно мертв, что его последний выдох имел возможность разлететься по всему миру, и каждый раз, когда вы вдыхаете, вы, как правило, втягиваете по одной молекуле из последних слов Цезаря. Если уж на то пошло, вы дышите одним воздухом практически со всеми, кто либо окружает вас сейчас, либо уже несколько сотен лет как лежит в могиле.

Главное — что ваши молекулы на самом деле не ваши, как бы вам ни хотелось думать. Каждый год около 98 % ваших атомов замещаются другим, точно такими же. Как заметил однажды комик Стивен Райт: