Брайан Грин - До конца времен. Сознание, материя и поиски смысла в меняющейся Вселенной

К этому времени экскурсия по космосу превратится в мероприятие, не слишком богатое событиями. Вокруг будет лишь темное безжизненное пространство, прерываемое тут и там холодными планетами, выгоревшими звездами и чудовищными черными дырами.

Может ли жизнь уцелеть среди происходящих в окружающей среде чрезвычайных превращений, о которых мы говорили? Это очень непростой вопрос, не в последнюю очередь потому, что, как подчеркивалось в начале этой главы, мы представления не имеем о том, как будет выглядеть жизнь далекого будущего. Лишь одна характеристика кажется верной: жизнь любого сорта должна будет обуздать подходящую энергию, чтобы питать ею свои функции жизнеобеспечения — метаболическую, репродуктивную и все остальные. По мере того как звезды прогорают и выбрасываются за пределы галактик в глубокий космос или спускаются по спирали во всепожирающие черные дыры, эта задача будет становиться все более сложной. Есть, конечно, креативные идеи, такие как обуздание частиц темной материи, пронизывающей, как мы считаем, все пространство; эти частицы могут вырабатывать энергию при столкновении друг с другом и превращении их в фотоны26. Но вот незадача: даже если какая-то форма жизни сумеет взять на вооружение новый источник полезной энергии, то позже, когда мы продолжим подъем, появится, скорее всего, следующая проблема, более значимая, чем все остальные.

Само вещество может распасться и исчезнуть.

В основе всех атомов, складывающихся в молекулы и образующих все сложные материальные структуры, от жизни до звезд, лежат протоны. Если бы протоны обладали склонностью к распаду на несколько более легких частиц (таких как электроны и фотоны), вещество распалось бы и Вселенная изменилась радикально27. Наше существование наглядно свидетельствует о стабильности протонов, по крайней мере на временных масштабах, сравнимых с промежутком времени, миновавшим после Большого взрыва. Но как насчет куда более масштабных временных промежутков, которые мы сейчас рассматриваем? Почти полвека физики то и дело натыкались на интригующие математические намеки, согласно которым на подобных громадных промежутках времени протоны все же могут распадаться.

Еще в 1970-е гг. физики Говард Джорджи и Шелдон Глэшоу разработали первую теорию Великого объединения — математическую концепцию, которая объединяет, по крайней мере на бумаге, все три негравитационных взаимодействия28. Хотя сильное и слабое ядерные взаимодействия и электромагнитное взаимодействие обладают очень разными свойствами, если рассматривать их в лабораторных экспериментах, — в схеме Джорджи и Глэшоу эти различия сильно уменьшаются, когда все три взаимодействия исследуются на все меньших и меньших расстояниях. Так что Великое объединение предполагало: эти три взаимодействия на самом деле представляют собой разные проявления одного и того же главного взаимодействия — единства природных механизмов, которое проявляется только на самых мелких масштабах.

Джорджи и Глэшоу понимали, что связи между взаимодействиями, которые предполагаются Великим объединением, означают и новые связи между частицами вещества. И эти связи разрешают множество новых взаимных превращений частиц, включая и такие, результатом которых должен стать распад протонов. К счастью, процесс этот должен протекать медленно. Расчеты показали, что если держать на ладони кучку протонов и дожидаться их полураспада, то держать их пришлось бы примерно тысячу миллиардов миллиардов миллиардов лет — достаточно долго, чтобы добраться до 30-го этажа нашей башни. Это забавное предсказание может показаться непроверяемым. Кому достанет терпения выполнить такой тест?

Получить ответ помогает простой, но красивый ход. Как шансы на то, что в очередном выпуске еженедельной лотереи найдется победитель, будут близки к нулю, если продано всего несколько билетов, но сильно вырастут, если продажи билетов взлетят до небес, так и шансы увидеть распад протона в маленьком образце почти отсутствуют, но вырастут многократно при увеличении размеров образца29. Так что наполните громадный бак миллионами галлонов30 очищенной воды (в каждом галлоне содержится около 1026 протонов), окружите этот образец самыми чувствительными детекторами и наблюдайте неустанно, день и ночь, в поисках характерных признаков продуктов распада протона (которыми, по гипотезе Джорджи — Глэшоу, является частица под названием пион в комплекте с антиэлектроном).