Маркус дю Сотой - О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний

Пенроуз также считал, что Большой взрыв является границей, за которой физика невозможна. По мере приближения к сингулярности Большого взрыва законы физики перестают работать. Если мы согласимся с определением Большого взрыва как точки бесконечной плотности, то вопрос о том, что было до Большого взрыва, во многих отношениях не будет иметь смысла: по ту сторону такой сингулярности физические законы могут быть какими угодно. Измерение чего бы то ни было, находящегося за этой сингулярностью, также невозможно, так что мы с тем же успехом можем считать, что за ней ничего нет. Или не можем? Пенроуз, например, передумал.

Существуют разные истории о том, что могло происходить до Большого взрыва, и одну из самых удивительных таких историй рассказывает Пенроуз. Он предполагает, что наш Большой взрыв был всего лишь одним в бесконечном цикле больших взрывов. Такая идея высказывалась и раньше: когда предполагали, что Вселенная окончится «Большим сжатием», казалось логичным считать, что такое сжатие станет «Большим взрывом новой эры».

Но, как мы выяснили на четвертом «рубеже», Вселенная не сжимается, а расширяется со все увеличивающейся скоростью, стремясь к холодному состоянию, в котором не будет ни жизни, ни галактик, ни даже вещества – только световые фотоны. Пенроуз называет это состояние «очень скучной эрой». Поскольку считается, что даже черные дыры, которые поглотят большинство видимых сейчас галактик, испускают излучение, то и они тоже закончатся, исчезнут с прощальным хлопком и оставят после себя Вселенную, полную фотонов и гравитонов, гипотетических безмассовых частиц, которые считают переносчиками гравитационного взаимодействия.

Пенроуз признавал, что такое видение будущего Вселенной его несколько угнетало: «Боже мой, неужели нас ждет именно это!» Но потом ему в голову пришел вопрос о том, кто сможет наблюдать это состояние «всепоглощающей финальной скуки». Уж точно не мы. Скучать придется только тем же фотонам и гравитонам, которые одни и останутся во Вселенной.

Но фотон, как выясняется, не имеет понятия о времени. Он существует в безвременной среде. Теория относительности утверждает, что при приближении к скорости света время замедляется, так что при ее достижении часы и вовсе останавливаются. Но погодите. Свет распространяется со скоростью света. Это значит, что для фотона время не существует. Более того, в сценарии Пенроуза, в котором все массивные частицы должны распасться на безмассовые фотоны или гравитоны, не остается вообще ничего, что могло бы отмечать течение времени, ничего, из чего можно было бы сделать часы. Точно так же, поскольку время необходимо для измерения пространства, в такой будущей Вселенной исчезнет и всякая возможность исчисления и измерения расстояний – понятия большого и малого утратят смысл.

Вместо того чтобы поддаться пессимизму, Пенроуз увидел в этой картине новые возможности. Не правда ли, все это чрезвычайно похоже на состояние Вселенной сразу после Большого взрыва? Вселенная, полная энергии, в которой еще не сформировалось никакой материи. Конечно, для образования условий Большого взрыва такая энергия должна была быть сконцентрирована в бесконечно малой области. Но если во Вселенной исчезли все масштабы, то не могут ли условия такого конца нашей Вселенной быть отправной точкой нового Большого взрыва, порождающего вселенную, которая заново установит масштабы и сконцентрирует энергию для нового начала?

На самом деле эти два сценария – Вселенная, заканчивающая свое существование скучной тепловой смертью, и Вселенная, начинающаяся с захватывающего Большого взрыва, – можно элегантно объединить в один, подобно двум пейзажам с совпадающими краями, которые образуют один общий пейзаж. Для сшивания этих сценариев нужно, чтобы в конце одной Вселенной происходило сжатие, а в начале следующей – расширение, так, чтобы они могли быть соединены и плавно перетекали друг в друга. Холодные и далеко разбросанные фотоны становятся фотонами горячими и тесно сгруппированными, которые и запускают новый Большой взрыв.

Теория Пенроуза небесспорна, и мне не удалось найти много ученых, которые видели бы в ней нечто большее, чем хитроумную математическую идею. И все же, когда Пенроуз впервые показал, что математика общей теории относительности предсказывает существование в пространстве-времени сингулярностей, эта идея также была отвергнута многими как физически невозможная. Его нынешняя теория временных циклов может оказаться ошибочной, но мне кажется замечательным случай ученого, который меняет свою точку зрения на возможность исследования времени до Большого взрыва.