Вселенная в электроне

По мере старения Вселенной событий в ней происходит все меньше, их разделяют огромные интервалы времени. А что будет дальше, например, через сто миллиардов лет? Будут ли какие-то качественно иные фазы в развитии нашего мира? Что его ждет?

Через много-много лет

Сто миллиардов лет — чудовищный интервал времени, впятеро больший того, что уже прожила Вселенная. Тем не менее за это время в ней мало что изменится. Раз в десять увеличатся ее размеры и возрастут расстояния между галактиками и звездами — вот, пожалуй, и все. Существенные изменения произойдут, лишь когда возраст Вселенной увеличится еще в тысячу раз, то есть достигнет умопомрачительной величины в сто триллионов лет. К этому времени звезды исчерпают запасенное в них ядерное горючее, и Вселенная станет темной, похожей на большой зал, в котором потухли все электрические лампочки. Как после бала.

В течение следующего триллиона триллионов лет в результате случайных столкновений — подобно тому, как это происходит с частицами газового облака — большинство звезд покинут свои галактики и рассеются в пространстве. А немногие оставшиеся в результате взаимного притяжения слипнутся в тяжелые, массивные комки, которые под влиянием их собственного внутреннего тяготения сожмутся затем в черные дыры. Вселенная в это время будет представлять собой огромный шар звездного «газа» с островками медленно засасывающих его черных дыр. А далее самым важным процессом станет радиоактивный распад протонов. Когда Вселенная проживет 1032 — 1035 лет, все рассеявшиеся звезды, межзвездная пыль — вообще все вещество, которое не успело утонуть в черных дырах, распадется, превратившись в разреженный газ легких частиц — электронов, позитронов, нейтрино и фотонов. В таком состоянии — редко разбросанные по пространству черные дыры и лептон-фотонный газ между ними — Вселенная будет жить долго-долго, пока не достигнет возраста 10100 лет. Можно сказать, что это ее основное состояние. Главными процессами в это время будут расширение Вселенной и испарение черных дыр. Через 10100 лет она превратится в чрезвычайно разреженный, расширяющийся почти со скоростью света газ электрон-позитронных пар, нейтрино, фотонов.

Такая судьба ждет наш мир, если его масса недостаточна для замыкания. Вспомним, что расширение по фридмановскому сценарию началось после того, как раздувшаяся до невероятно огромных размеров Вселенная превратилась в огненный шар. Из-за случайных флюктуации плотность вещества, выделившегося в отдельных ее областях, могла быть несколько различной. Соответственно различным получился там и вакуум (ведь вещество выделилось в результате его перестройки). Вселенная стала похожей на растрескавшееся и разбухающее во все стороны печеное яблоко. Трещины разделяют области с различным вакуумом. Окружающий нас мир с привычными физическими свойствами — одна из таких областей. Это — наша Вселенная. Свойства других областей-миров, соседних с нашим и удаленных, могут быть совсем иными. Если масса нашего мира меньше критической, при котором он становится фридмоном, мир будет расширяться беспредельно. В противном случае силы всемирного тяготения остановят его расширение, и начнется обратный процесс — сжатие замкнутого мира.

Через сколько миллионов или миллиардов лет может начаться сжатие, сказать трудно. Во всяком случае, плотность материи в нашем мире весьма близка к критической. Если принять во внимание только видимое, светящееся, вещество, то его масса примерно на порядок меньше критической. С другой стороны, масса темной материи не может более чем в десять раз превосходить массу светящегося вещества, так как расширение нашего мира давно уже прекратилось бы и он начал бы сжиматься. Как видно, интервал довольно узкий. Не исключено, что скоро наш мир начнет коллапсировать. Скоро — в космическом масштабе, конечно. Реально это могут быть многие миллиарды лет. Большинство ученых склонны считать, что если это и случится, то, скорее всего, уже после распада протонов, где-то на стадии испарения черных дыр, когда возраст нашего мира составит 1040 — 1050 лет. До этого времени — практически бесконечность!

Сжатие, в конце концов, закончится гравитационным схлопыванием пространства и, возможно, новым циклом расширения — рождением новой Вселенной. Впрочем, что последует за сжатием, повторное «рождение» и расширение Вселенной или какая-то иная ее фаза, — это пока за пределами наших знаний.

Итак, если сила тяготения не остановит расширения, то через 10100 лет, когда размеры нашей Вселенной достигнут чудовищной величины в 10110 километров, она полностью превратится в чрезвычайно разреженный газ легких элементарных частиц, которым распадаться уже не на что. Почти пустое мертвое пространство.

Впрочем, природа в многообразии своих свойств превосходит любую человеческую фантазию, поэтому не исключено (а с философской точки зрения, даже очень вероятно!), что какие-то неизвестные нам процессы воспрепятствуют осуществлению безрадостной картины полностью омертвевшего мира. Но это опять за пределами наших знаний.

Как иронически заметил однажды знаменитый английский писатель Бернард Шоу, наука всегда оказывается неправа; она никогда не решает вопроса, не поставив при этом десятка новых. Чем больше мы узнаем, тем больше возникает трудных вопросов. Не зря великий Ньютон говорил, что чувствует себя ребенком, играющим в камешки на берегу океана неизвестного!

Один из самых трудных, не имеющих еще окончательного ответа вопросов — проблема антимира.

Существует ли антимир?

Мы познакомились с современной теорией развития Вселенной, начиная от загадочного Большого взрыва — «Биг Бэнга» — и до фантастически далекого будущего. Но вот что удивляет: хотя частицы и античастицы совершенно равноправны по своим свойствам и поэтому должны были бы в одинаковой пропорции рождаться из вакуума раздувшейся Вселенной, окружающий нас мир почему-то целиком состоит из вещества. Почему все атомы вокруг нас устроены так, что их ядро обязательно состоит из протонов и нейтронов, а оболочка — из электронов? Ведь если атомы антивещества удается синтезировать в лаборатории, то они должны быть и в дикой природе. Может быть, это свойство лишь той части мира, где мы живем, а в других его областях, наоборот, преобладает антивещество? Возможно, в космических далях где-то есть симметричный нам антимир — звезды, планеты, может быть, даже живые организмы, состоящие из антивещества?

Пожалуй, единственный способ попасть в такой антимир, где наши тела мгновенно превратились бы в потоки пи-мезонов и жестких фотонов, — воспользоваться телеграфом. Еще много лет назад американский математик Норберт Винер высказал убеждение, что подобно тому, как сегодня записывается генетический код простейших микроорганизмов, когда-нибудь в будущем люди смогут в закодированном виде записать не только устройство своего тела, но и содержание мозга с содержащимися в нем впечатлениями, воспоминаниями, знаниями — все то, что составляет наше индивидуальное «я». Такую запись, как обычную телеграмму, можно передать по радио в антимир, где, пользуясь ею, заново восстановят человека, заменив, однако, все частицы на античастицы. Проект, безусловно, фантастический, но наука развивается очень быстро. Вот только существуют ли такие антимиры?

Одно время была популярна теория, согласно которой острова вещества и антивещества во Вселенной разбросаны вперемежку. Допускалось, что даже некоторые ближайшие к нам звезды в действительности — «антизвезды», а часть влетающих в земную атмосферу метеоритов состоит из антивещества, которое аннигилирует, оставляя ярко светящийся след на ночном небе. Но ни высотные самолеты, ни автоматические воздушные шары-зонды не обнаружили следов излучений, которые должны рождаться при аннигиляции.