Пять возрастов Вселенной

Наиболее оптимистичный сценарий имеет место, если космологическая постоянная в настоящее время положительна и Вселенная туннелирует в новое состояние, где энергия вакуума равна точно нулю. В этом счастливом случае новая Вселенная с новыми физическими законами имеет шанс развить новые зачатки сложности и, быть может, даже жизни. Перед такой возрожденной Вселенной раскрываются многочисленные и разнообразные, практически ничем не ограниченные, возможности.

С другой стороны, если космологическая постоянная сегодняшней Вселенной уже равна почти точно нулю, а новое состояние вакуума Вселенной имеет отрицательное значение, то происходит куда более серьезный апокалипсис. В этом зловещем случае пространство-время новой фазы — области внутри растущих пузырей — является гравитационно-неустойчивым. Внутренняя область каждого пузыря переживает воистину катастрофический гравитационный коллапс. Плотность и температура внутреннего вещества безгранично возрастают. Таким образом, пузырь переживает миниатюрную версию Большого сжатия — сценария гибели Вселенной, описанного в следующей главе. Пузыри сжимаются, погибая в пламени, всего за несколько микросекунд или и того меньше — слишком короткий промежуток времени для возникновения биологической эволюции или хотя бы более скромных зачатков сложности. Так что такой вариант фазового перехода интересен с пиротехнической точки зрения, но практически полностью лишает надежды на будущую жизнь.

Процесс квантово-механического туннелирования, обеспечивающий фазовый переход, при наличии достаточного времени произойдет самопроизвольно. Особое беспокойство вызывает один аспект этой потенциальной катастрофы: фазовый переход, а в принципе так и будет, может быть спровоцирован. Если строение вакуума имеет необходимую форму, то, при наличии нужной технологии, фазовый переход могут запустить живые существа: люди или кто-либо еще. В таком сознательно направленном случае фазовый переход начинается в четко определенной точке пространства и распространяется вперед, вновь приближаясь к скорости света. Фронт одной-единственной движущейся волны смел бы всю старую Вселенную, оставляя позади себя смерть, разрушение и только что родившееся новое состояние вакуума. Однажды начав движение, наступающий фронт продолжил бы двигаться по пути полной аннигиляции, и ничто не смогло бы остановить его. Подобное событие можно было бы сравнить с террористическим актом вселенского масштаба.

И все же существует еще один промежуточный вариант, вызывающий не меньшую тревогу. Фазовый переход в новое состояние вакуума может быть запущен случайно: живыми существами или природными условиями. Высокоскоростные столкновения космических лучей с чрезвычайно большими энергиями могут высечь ту самую искру, что подожжет запал фазового перехода: Можно представить и другие природные бедствия такого рода.

Будущий фазовый переход, который посредством квантового туннелирования охватит всю Вселенную, — один из наиболее умозрительных вопросов, рассмотренных в этой книге. И все же его присутствие здесь вполне уместно, потому что акт туннелирования из состояния фальшивого вакуума в состояние истинного вакуума изменяет природу Вселенной гораздо сильнее, чем практически любой другой физический процесс. Вселенная вполне могла бы оказаться на грани катастрофической неустойчивости.

Эта идея о космологическом фазовом переходе на самом деле не так уже необычна и неестественна, как это может показаться на первый взгляд. В самые первые мгновения истории космоса, сразу после Большого взрыва, Вселенная прошла через целый ряд фазовых переходов со смутно похожими характеристиками. Первый из этих фазовых переходов привел к невероятно быстрому расширению эпохи инфляции. Другой фазовый переход нарушил симметрию Вселенной и разбил силу электрослабого взаимодействия на две составляющие, которые мы называем электромагнитной силой и слабым ядерным взаимодействием. Еще один фазовый переход изменил юную Вселенную, когда свободные кварки объединились в составные частицы, называемые адронами (к ним относятся хорошо знакомые нам сегодня протоны и нейтроны). Вся эта деятельность, возымевшая столь значительное влияние на характер нашей Вселенной, произошла, когда космосу не исполнилось еще и секунды. Располагая почти безграничным временем, будущая Вселенная имеет множество возможностей пережить еще один потрясающий фазовый переход.

Создание новых вселенных