О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

Выходит, что история о курице и яйце говорит нам о чем-то очень глубоком. Она говорит нам, что исходный источник порядка, фундаментальная причина, по которой мы сегодня разбиваем низкоэнтропийные яйца, имеет отношение к нашему происхождению из Большого взрыва. Почти 14 миллиардов лет назад Вселенная родилась невероятно упорядоченным образом, и с тех пор мы в процессе ее естественной эволюции движемся ко все большему беспорядку. Стрела времени, которая разделяет прошлое и будущее, пожалуй, самый основной элемент нашего опыта, находит свое происхождение в этом крайне упорядоченном, низкоэнтропийном состоянии первичной Вселенной. И это, возможно, самое таинственное из ее благоприятствующих жизни свойств. Как случилось, что Вселенная появилась на свет в состоянии со столь исключительно низкой энтропией? Или всплеск инфляции каким-то образом хитроумно понизил энтропию очень ранней Вселенной, нарушив второе начало термодинамики? Нет, этого не было: в ходе инфляции общая энтропия росла (хоть и медленнее, чем могла бы) и продолжала расти на всем протяжении эволюции космоса.

На эту загадку особое внимание обратил Пенроуз. Он называл инфляцию не иначе как «фантазией». Для запуска инфляции инфлатонное поле должно было находиться в состоянии исключительно низкой энтропии, на самой вершине своей энергетической кривой, что Пенроуз считает его ничем не оправданной и необъяснимой начальной тонкой настройкой. Но сращивание инфляционной теории с квантовой космологией потенциально способно снять возражения Пенроуза. Взятая в качестве теории, объединяющей динамику с начальными условиями, гипотеза об отсутствии границы обладает некоторой «встроенной» временной асимметрией: гладкое инфляционное рождение на одном конце космологической истории и бессрочно длящееся хаотическое состояние беспорядка на другом. Однако в этой стреле времени, заданной предложением об отсутствии границы, не отыскать силы, достаточной, чтобы вдохнуть во Вселенную жизнь. В этой теории инфлатон помещается лишь чуть выше по склону энергетического холма, в состоянии с умеренной энтропией. Схема Джима и Стивена, как видно, предполагает создание Вселенной «не взрывом, но всхлипом»[129]. Итак, гипотеза об отсутствии границы, возможно, элегантна, глубока, прекрасна, но она не работает. Победа остается за вторым началом термодинамики.

Оставался лишь один слабый проблеск надежды. Эта надежда таилась глубоко в квантовых основаниях гипотезы об отсутствии границы. Предложение об отсутствии границы, определяя волновую функцию Вселенной, не устанавливает абсолютный минимум инфляции как единственно возможное исходное условие, но описывает рождение Вселенной туманным, вероятностным образом. Как волновая функция единичного электрона охватывает все разнообразие электронных траекторий, со своей собственной амплитудой для каждой траектории, так и волновая функция отсутствия границы распространяется на целый ряд инфляционных вселенных, у каждой из которых своя стартовая величина инфлатона. Другими словами, квантовая Вселенная – это не единое расширяющееся пространство, но живущие в суперпозиции различные возможные истории расширения – как Док Браун объясняет это Марти на классной доске в фильме «Назад в Будущее».

Чтобы как-то представить себе этот абстрактный квантовый космос, снова рассмотрим расширяющуюся Вселенную, имеющую форму окружности. Рис. 30 изображает рождение такой одномерной Вселенной, происходящее при отсутствии границы. Но это только одна частная история расширения, которая представляет собой лишь обрывок волны, не имеющей границы. Окружность на рис. 30 скользит по одному частному гребню волны в квантовой реальности гораздо большего масштаба. Чтобы изобразить безграничную волну во всей ее полноте, пришлось бы вообразить коллекцию окружностей, каждая из которых расширяется своим собственным характерным образом. Я попытался изобразить эту головокружительную картину квантового космоса на рис. 31. Индивидуальные истории расширения из показанной здесь коллекции в каком-то смысле сосуществуют в рамках одной волны, определяемой условием отсутствия границы, эффектно демонстрируя туманную природу пространства-времени в квантовом мире.