Первые три минуты

В начале фазы сжатия астрономы (если таковые останутся) будут развлекаться, наблюдая одновременно и красное и синее смещения. Принимаемый ими свет от близких галактик испущен тогда, когда Вселенная была больше, чем в момент наблюдения. Поэтому все волны будут сдвигаться в коротковолновую – синюю – область спектра. Но наиболее удаленные объекты свет покинул тогда, когда Вселенная находилась на самых ранних стадиях расширения – т. е. была даже меньше, чем сейчас. Следовательно, линии в их спектре будут сдвигаться в длинноволновую, красную, область.

Температура фонового излучения и нейтрино, всегда пропорциональная размеру Вселенной, тоже сначала будет падать, но потом начнет расти в зависимости от того, расширяется Вселенная или сжимается. Если космическая плотность в два раза больше критической, то в кульминационный момент Вселенная, как показывают вычисления, будет больше, чем сейчас, в те же два раза. Значит, температура реликта упадет по сравнению с современными 3 К в два раза и достигнет примерно 1,5 К.

Поначалу причин для беспокойства не будет. В течение еще миллиардов лет реликтовое излучение будет настолько холодным, что его с трудом можно будет зарегистрировать. Но когда размер Вселенной станет в сто раз меньше нынешнего, все небо окажется засвеченным микроволновым фоном: ночью оно будет таким же теплым, как сейчас днем (300 К). Еще через семьдесят миллионов лет Вселенная сожмется еще в десять раз, и наши наследники (если таковые найдутся) уже не смогут смотреть на небо невооруженным глазом. Молекулы в атмосферах планет и звезд, а также в межзвездном пространстве начнут диссоциировать на атомы, а те, в свою очередь, распадутся на свободные электроны и ядра. Еще через 700 тысяч лет температура фотонов поднимется до 10 миллионов градусов, и тогда сами звезды и планеты начнут растворяться в космическом бульоне, состоящем из излучения, электронов и ядер. Буквально через 22 дня температура Вселенной достигнет 10 миллиардов градусов, при которых ядра начнут распадаться на протоны и нейтроны, разрушая тем самым все плоды звездного и космологического нуклеосинтезов. Вскоре столкновения фотонов начнут приводить к обильному появлению электронов и позитронов, а космологический фон нейтрино и антинейтрино снова придет в тепловой контакт с остальной Вселенной.

Можем ли мы проследить эту драму до трагического финала, до состояния с бесконечными температурой и плотностью? Остановится ли само время примерно через три минуты после того, как температура достигнет миллиарда градусов? На эти вопросы, конечно, ответить невозможно. Все проблемы, с которыми мы столкнулись в предыдущей главе, пытаясь восстановить первую сотую долю секунды, напоминают о себе и в ее последнюю сотую долю. В любом случае при температуре выше 100 миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов градусов (10³² К) о космосе можно рассуждать только на языке квантовой механики, но пока никто не знает, как это делать. Кроме того, если Вселенная на самом деле неоднородна и неизотропна (см. конец главы 5), то вся эта картина теряет смысл задолго до того, как мы наталкиваемся на проблемы квантовой космологии.

Во всей этой неопределенности некоторые космологи находят источник надежды. Возможно, Вселенная как-то «отскочит» от сингулярного состояния и снова станет расширяться. В «Младшей Эдде» после Рагнарека, битвы богов и великанов, Земля погибает в воде и огне. Но потом вода отступает, сыновья Тора возвращаются из Хель с молотом своего отца, и история мира начинается с чистого листа. Но если Вселенная отразится и снова станет расширяться, однажды это расширение опять сменится сжатием. А последнее завершится очередным космическим Рагнареком, приводящим к отскоку, – и так будет продолжаться бесконечно.

Если таково наше будущее, то, наверное, прошлое от него ничем не отличается. Тогда получается, что современная расширяющаяся Вселенная возникла в результате предыдущего сжатия и отскока. (Кстати, в своей статье о микроволновом фоне в 1965 г. Дикке, Пиблс, Ролл и Уилкинсон предполагали, что мироздание успело пережить одну полную стадию расширения и одну – сжатия. Они также утверждали, что при сжатии температура могла достигуть отметки в 10 миллиардов градусов – тогда тяжелые элементы, образовавшиеся на предыдущей стадии, распались бы на составляющие их частицы.) Глядя в прошлое, можно вообразить себе бесконечно повторяющийся цикл из расширений и сжатий, у которого нет ни начала, ни конца.