Мартин Рис - Всего шесть чисел. Главные силы, формирующие Вселенную [litres]

Наша Вселенная содержит атомы, а не антиатомы, из-за крошечного «преимущества», которое существовало на очень ранней стадии ее развития. Это, конечно, подразумевает, что протоны (или составляющие их кварки) могут иногда появляться или исчезать без того, чтобы то же самое происходило с антипротонами. Здесь все происходит не так, как в результирующем электрическом заряде: там соотношение сохраняется точно , поэтому если Вселенная вдруг начнет разряжаться, то всегда будет сохраняться равенство положительных и отрицательных зарядов.

Атомы не существуют вечно, хотя скорость их распада является чрезвычайно низкой: наиболее точные расчеты говорят о том, что время жизни атома составляет примерно 10 35лет. Это означает, что в резервуаре, наполненном 1000 т воды, в среднем будет распадаться один атом в год. Эксперименты, проводимые в таких же огромных подземных резервуарах, как те, которые проводятся для обнаружения нейтрино, не дают такой чувствительности, но из них мы уже точно узнали, что срок жизни атома по крайней мере превосходит 10 33лет.

В отдаленном будущем все звезды превратятся в холодные белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры. Но и сами белые карлики и нейтронные звезды разрушатся, когда распадутся атомы, из которых они состоят. Если это разрушение займет 10 35лет, то тепло, выделившееся при таком длительном распаде, заставит каждую звезду излучать, как бытовой электрический обогреватель. В далеком будущем, когда все звезды истощат свои запасы ядерной энергии, эти слабые излучатели будут единственными источниками тепла, если не считать случайных вспышек, возникающих при столкновении звезд.

Число Ω может быть не точно равно единице, однако его значение сейчас составляет как минимум 0,3 [26] Сейчас мы знаем, что оно еще ближе к 1. – Прим. науч. ред. . На первый взгляд это не указывает на «точную настройку» Вселенной. Однако, предположительно, в ранние эпохи существования Вселенной число Ω в самом деле было близко к 1. Этот разброс значений происходит потому, что, несмотря на то, что энергия расширения и гравитационная энергия пребывают в равновесии, расхождение между этими двумя энергиями растет: если бы в первоначальной Вселенной число Ω было чуть меньше единицы, то в конце концов кинетическая энергия стала бы доминирующей (и тогда число Ω действительно сильно уменьшится). С другой стороны, если число Ω значительно превышало единицу, то тяготение вскоре возьмет верх и повернет расширение в обратную сторону.

Пределы «траекторий» для нашей Вселенной, согласующиеся с данными о темной материи, которые сообщают нам о нынешнем значении числа Ω, показаны на рисунке 6.1. Также на рисунке изображены возможные вселенные, в которых жизнь – в том виде, в котором мы ее знаем, – не могла развиться. Рисунок демонстрирует главную загадку: почему наша Вселенная после 10 млрд лет все еще расширяется, притом что значение Ω не слишком отличается от единицы?

Как мы видели в предыдущей главе, мы уже можем сделать надежные выводы о том времени, когда возраст Вселенной составлял одну секунду, а температура – 10 млрд градусов. Теперь представьте, что вы «запускаете» вселенную. Траектория, по которой будет следовать ее развитие, зависит от того импульса, который вы ей дадите. Если она «полетит» слишком быстро , то энергия расширения вскоре станет настолько преобладать (другими словами, число Ω будет таким маленьким), что звезды и галактики так никогда и не смогут притянуться друг к другу и разлетятся в стороны. Вселенная будет расширяться вечно, но в ней не будет никакого шанса на жизнь. С другой стороны, расширение не должно быть слишком медленным: в таком случае вселенная быстро сожмется в «Большом хлопке».

Любая сложная структура должна поддерживаться неоднородностью в плотности и температуре (например, наша биосфера получает энергию, поглощая излучение Солнца и выделяя его в холодное межзвездное пространство). Если мы не антропоцентричны в своем восприятии жизни, мы можем прийти к заключению, что вселенная должна расшириться из состояния «огненного шара» и остыть по крайней мере ниже 3000 градусов, чтобы началась какая-то жизнь. Если первоначальное расширение будет слишком медленным, шанса для жизни не появится.