Жизнь в невозможном мире

Будучи специалистом по теории гравитации (в 1988 году Пенроуз вместе со Стивеном Хокингом получил премию Вульфа), ученый очень много говорит в своих книгах и о проблеме ранней Вселенной, и о парадоксах, возникающих при попытках объединить квантовую теорию с теорией гравитации. Я мало касался этих проблем, отчасти потому, что не являюсь специалистом в этой области, отчасти потому, что не считаю нужным ставить нашу духовность в зависимость от событий, происшедших тринадцать миллиардов лет назад, когда наш мир только начинался. Тем не менее мне хочется привести одно из рассуждений Пенроуза. Оно непосредственно касается довольно популярной ныне темы о случайности или неслучайности устройства мироздания. Напомню еще раз, что в полном согласии с Библией современная космология полагает, что Вселенная имеет начало во времени. Структура начального состояния неясна для нас, но начиная с 10^-43 секунды (планковское время) от «начала», когда гравитационное поле стало по существу классическим, все становится более понятным. В частности, ясно, что в своем раннем младенчестве Вселенная была невероятно плотной, а вещество в ней было невероятно горячим. Понятие тепла для нас ассоциируется с беспорядком: чем горячее предмет, тем интенсивнее в нем беспорядочное, хаотическое движение атомов и молекул. Количественной мерой этого хаоса служит энтропия, которая, согласно второму закону термодинамики, со временем только возрастает. По этой логике энтропия Вселенной в наши дни должна быть выше, чем в ее младенческие мгновения, а следовательно, и уровень порядка тогда должен был быть выше, чем сейчас. Все это звучит парадоксально, ибо как соединить с порядком чудовищно высокие температуры первых мгновений? Пенроуз объясняет, что все дело в гравитации. Те огромные температуры, которые имели место в первые мгновения, есть температуры не всей Вселенной, а лишь ее вещества. Как целое Вселенная не имела определенной температуры, ибо вещество и гравитационное поле не находились (и не находятся) в термодинамическом равновесии. Поэтому, несмотря на высокую температуру материи, энтропия Вселенной была очень низкой. Насколько же низким, то есть насколько неслучайным было это первоначальное устройство и насколько уникальна была новорожденная Вселенная? Читатель, ты, наверное, спросишь, не безумно ли задавать такие вопросы и кто, кроме Бога, может на них ответить. Однако, оказывается, это можно сделать.

Астрономы оценили массу наблюдаемой Вселенной в 10⁸⁸ масс протонов. Можно оценить максимальную энтропию, соответствующую этой массе. Энтропия есть мера хаоса, заданная формулой S = lnW, где W есть число разных структур, которые можно создать из наличного вещества или (что то же самое) число способов, которыми можно данную структуру (то есть в интересующем нас случае нашу Вселенную) разрушить. Наиболее совершенный и полный метод разрушения — это впихнуть все вещество в черные дыры. При этом теряется всякая информация, никакая структура не выживает. Энтропия черной дыры известна (формула Хокинга), она пропорциональна площади ее поверхности, а последняя определяется массой. Так вот, эта максимальная энтропия есть 10¹²⁰. Это значит, что Вселенная есть приблизительно одна из десяти в степени 10 со 120-ю нулями. Вот вам мера уникальности нашего мира. Ну, как вам такое невозможное число? Оно под стать нашему невозможному миру.

Будучи в Оксфорде, я встречался с Пенроузом, хотя и не был близко с ним знаком. Он — типичный англичанин старой школы, сдержанный, несколько ироничный, избегающий толпы и дешевой популярности. Память о том, что Пенроуз участвовал в комиссии, принимавшей решение о моем приеме в Оксфорд, драгоценна для меня. Его автограф стоит на экземпляре его книги «The Emperor’s New Minci», купленной мной еще в Америке.

Глава 11 Колледж Бронзового Носа (Brasenose)