Конец всего
Часть 9 из 22 Информация о книге
Для доступа к библиотеке пройдите авторизацию
Максимальная энтропия
Вселенную, порабощенную космологической постоянной, в будущем ждет лишь тьма и пустота. По мере ускорения процесса ее расширения пустого пространства становится все больше, а значит, увеличивается и количество темной энергии, вызывающей дальнейшее расширение. В конце концов, когда звезды выгорят, частицы распадутся, а черные дыры испарятся, Вселенная будет представлять собой пустое пространство, в котором есть лишь космологическая постоянная, обеспечивающая ее экспоненциальное расширение. Это называется пространством де Ситтера, и, по нашему мнению, оно развивается так же, как очень ранний космос на стадии инфляции. Правда, процесс инфляции в итоге остановился. Если темная энергия действительно является космологической постоянной, то расширение никогда не прекратится и космос будет расширяться экспоненциально на протяжении вечности.
Так можно ли считать такое бесконечное расширение гибелью Вселенной? Чтобы ответить на этот вопрос, нам следует глубже разобраться в теме энтропии и стрелы времени.
При выгорании звезд, распаде частиц и испарении черных дыр все больше вещества преобразуется в свободное излучение, которое распространяется по Вселенной в виде теплоты – чистой неупорядоченной энергии. Преобразование вещества в тепловое излучение максимизирует его энтропию, поскольку распространению энергии ничто не мешает. По мере опустошения Вселенной это излучение все сильнее рассеивается, из-за чего может показаться, что совокупная энтропия должна уменьшаться вслед за температурой. Однако этого не происходит.
А происходит следующее: когда Вселенная достигает стадии экспоненциального расширения, вокруг любой точки можно очертить сферу, за границей которой будет находиться навсегда скрытая часть космоса. Эта граница представляет собой настоящий горизонт в том смысле, что все, находящееся за ним, уже никогда не сможет достичь вас. Оказывается, что подобно горизонту событий черной дыры этот горизонт также связан с энтропией, а значит, и с температурой.
Разница лишь в том, что теплота не выходит наружу, как в случае с черной дырой, а входит внутрь. Температура теперь очень низкая – примерно 10-40 градусов выше абсолютного нуля, однако после распада всего остального в этом излучении будет заключена вся энтропия Вселенной. Достигнув состояния де Ситтера, Вселенная будет иметь максимальную энтропию. С этого момента совокупная энтропия Вселенной больше не сможет увеличиваться, что будет в прямом смысле означать исчезновение… стрелы времени.
Здесь мне следует еще раз сказать о том, что стрела времени и второй закон термодинамики имеют столь огромное значение для функционирования Вселенной, что при невозможности дальнейшего возрастания энтропии ничто не может произойти. То есть невозможным становится существование организованных структур, эволюция и вообще протекание каких-либо процессов. Чтобы нечто произошло, энергия должна переместиться из одного места в другое. Если энтропия не может нарастать, это означает, что энергия не может переместиться из одного места в другое без того, чтобы сразу вернуться, стерев все то, что могло при этом случиться. Градиенты энергии являются основой жизни, а также любой другой конструкции или машины, выполняющей какую-либо работу. Градиенты энергии не могут существовать во Вселенной, которая представляет собой одну гигантскую (но очень холодную) тепловую ванну. Теплота бесполезна. Теплота – это смерть.
Однако тут есть несколько нюансов.
И эти нюансы относятся не к категории «ну, технически здесь есть одна маленькая деталь», а к категории «о боже, это же все меняет».
Теперь странность имеет отношение к области физики, называемой статистической механикой. Ее мы используем, когда хотим поговорить о чем-то вроде температуры, которая, по сути, представляет собой просто количество движения в системе частиц, не описывая при этом траектории отдельных ее компонентов. Статистическая механика – это та область, где второй закон термодинамики проявляется во всей красе, поскольку позволяет описать большую сложную систему с точки зрения одного важного свойства – ее энтропии. Однако он также создает своего рода «лазейку». Помните, мы говорили о законе возрастания энтропии Вселенной? Технически это применимо лишь в среднем и в достаточно больших масштабах. На квантовом уровне или даже в больших масштабах, если вы готовы ждать достаточно долго, время от времени происходят непредсказуемые флуктуации, способные сдвинуть некоторую часть системы в состояние более низкой энтропии. Чем больше система, тем меньше влияния оказывают эти флуктуации, однако в вечно расширяющейся Вселенной, в которой действует лишь космологическая постоянная, времени и пространства так много, что в ней могут произойти крайне маловероятные события. Маловероятно, что в совершенно пустом пространстве вдруг появится кашалот и горшок с петунией, но в принципе, если подождать достаточно долго, такое может случиться.
И это очень кстати. Если после тепловой смерти что-то может спонтанно появиться, почему бы не другая вселенная?
Эта идея не столь надуманна, как может показаться. В статистической механике существует принцип, согласно которому любая конфигурация системы частиц может повториться, если подождать достаточно долго. Допустим, у вас есть резервуар, заполненный газом, и вы делаете моментальный снимок случайно движущихся молекул, отмечая позиции, в которых они находятся. Если вы понаблюдаете за резервуаром в течение достаточно длительного времени, то рано или поздно снова увидите молекулы в этих же положениях. Чем менее вероятна конфигурация, тем дольше придется ждать ее повторения. Таким образом, повторного наступления очень редкого события, вроде сосредоточения всех частиц в нижнем правом углу резервуара, придется ждать очень долго, но в принципе его наступление – лишь вопрос времени. В этом заключается суть теоремы Пуанкаре о возвращении. При наличии бесконечного количества времени любое состояние, в котором может находиться система, будет повторяться бесчисленное количество раз, причем частота повторения определяется тем, насколько редкой или особенной является та или иная конфигурация. Однажды физики Энтони Агирре, Шон Кэрролл и Мэтью Джонсон подсчитали, что если подождать в течение периода времени, примерно в триллион триллионов раз превышающего возраст Вселенной, можно увидеть, как в пустой коробке самопроизвольно собирается целое пианино.
После наступления тепловой смерти Вселенная, по сути, будет представлять собой очень большую и слабо нагретую коробку, в которой происходят случайные флуктуации, подчиняющиеся законам статистической механики. Если Большой взрыв – это состояние, в котором когда-то находилась Вселенная, а после наступления тепловой смерти исчезает стрела времени, из-за чего понятия прошлого и будущего утрачивают всякий смысл, то нет причины, по которой Большой взрыв не мог бы повториться, заново породив Вселенную.
Однако это еще не самое странное.
Если каждое состояние, в котором когда-либо находилась Вселенная, может повториться благодаря случайным флуктуациям, значит, то, что происходит в настоящий момент, может повториться во всех подробностях. Более того, может повторяться бесконечное множество раз.
Эта возможность представляет особый интерес для космолога Андреаса Альбрехта, который написал о том, что он сам называет равновесием де Ситтера. Основная идея этой равновесной версии пространства де Ситтера заключается в том, что происхождение нашей Вселенной и всего, что в ней творится, можно рассматривать как результат случайных флуктуаций в вечно расширяющемся пространстве, содержащем одну лишь космологическую постоянную. Время от времени Вселенная возникает из тепловой ванны, оказываясь в начальном состоянии с очень низкой энтропией, а затем эволюционирует (с увеличением энтропии) и достигает состояния тепловой смерти, снова превращаясь во Вселенную де Ситтера. Но иногда флуктуация не приводит к Большому взрыву, а просто воссоздает прошлый вторник, в частности, тот момент, когда вы ударились ногой о кухонный стол и пролили на пол свой кофе. Этот момент. И все остальные моменты вашей жизни, а также жизни других людей.
Если эта антиутопическая картина кажется вам смутно знакомой, вероятно, вы читали про жуткий мысленный эксперимент, впервые предложенный Фридрихом Ницше в конце XIX века. В своей книге «Веселая наука» он пишет следующее:
Что, если бы однажды днем или ночью в твое самое уединенное одиночество прокрался демон и сказал тебе: «Жизнь, которую ты проживал и проживаешь сейчас, тебе придется прожить снова и неисчислимое количество раз; и в ней не будет ничего нового, но каждая боль, каждая радость, каждая мысль, вздох и все невыразимо малое и великое в твоей жизни повторятся в той же последовательности – даже этот паук и этот лунный свет между деревьями, даже этот миг и я сам. Вечные песочные часы бытия будут переворачиваться снова и снова, и ты вместе с ними, о пылинка!»
Разве не бросился бы ты на землю, скрежеща зубами, и не проклял бы говорящего так демона? Или однажды тебе довелось пережить потрясающий момент, в который ты мог бы ответить ему: «Ты бог, и никогда я не слышал ничего более божественного». Если эта мысль завладела тобой, она изменит твою сущность, а, может, и раздавит тебя. Вопрос о том: «Хочешь ли ты пережить это снова неисчислимое количество раз?» будет отныне лежать тяжелейшим грузом на всех твоих действиях. И как хорошо ты должен был бы относиться к самому себе и к жизни, чтобы больше всего на свете жаждать лишь этого вечного утверждения и скрепления печатью?
Сильно сказано.
Рассуждения Ницше не имели никакого отношения к термодинамике, они были направлены на исследование смысла и цели человеческой жизни. Вероятно, он никогда не предполагал, что такой сценарий физически возможен, как следует из гипотезы равновесия де Ситтера.
Вы могли бы возразить, указав на то, что эти сценарии не одинаковые. Квантовые флуктуации, воссоздавшие тот момент, когда вы ударились ногой о стол, могут произвести нечто в точности похожее на вас, но вас самих к тому моменту уже не будет. Однако тут возникает вопрос о том, что значит быть вами. Идет ли речь о точной конфигурации атомов вашего тела или о каком-то невыразимом и устойчивом свойстве вашего сознания, которое никогда не сможет быть воссоздано? Поэтому любители научной фантастики продолжают спорить о телепортации и о том, что происходило с капитаном Кирком каждый раз, когда он входил в луч транспортера, – выживал ли он или умирал, замещаясь двойником, который ошибочно считал себя им. Вряд ли нам удастся ответить на данный вопрос здесь.
Однако это порождает еще одну проблему в сценарии возрождения через квантовые флуктуации, которая связана как с вопросом о транспортере, так и с кашалотом и горшком с петунией, и приправлена своего рода квантово-механическим солипсизмом. Это так называемая проблема больцмановского мозга.
Идея состоит в том, что, если целая Вселенная может возникнуть из вакуума вследствие квантовых флуктуаций, то с гораздо большей вероятностью это может сделать отдельная галактика, поскольку она менее сложна и для ее создания требуется меньше материи. И, если следовать этой логике, то более вероятно возникновение одной солнечной системы или одной планеты. И даже еще более вероятно появление отдельного человеческого мозга, который содержит все ваши воспоминания и воображает, что живет в огромном и сложном мире и в настоящее время сидит в кафе, набирая текст четвертой главы книги о конце космоса.
Проблема больцмановского мозга заключается в том, что вероятность возникновения этого несчастного мозга, обреченного на практически мгновенное исчезновение в вакууме, намного превышает вероятность появления целой Вселенной, поэтому, если мы хотим объяснить существование нашего мира случайными флуктуациями, мы вынуждены будем признать, что с гораздо большей вероятностью нам все только кажется.
Этот вопрос еще не решен. Несмотря на то что Альбрехт был одним из первых, кто предложил рассмотреть проблему больцмановского мозга в этом контексте, в настоящее время он склоняется к тому, что Вселенная де Ситтера с большей вероятностью создаст такое низкоэнтропийное состояние, как Большой взрыв, нежели нечто маленькое, обреченное на мгновенное исчезновение. Основной аргумент состоит в том, что для создания состояния с низкой энтропией может потребоваться очень много энергии квантовых флуктуаций, но при этом совокупная энтропия системы уменьшается лишь незначительно. Многие космологи придерживаются противоположного мнения и говорят о том, что гораздо легче создать состояние с относительно высокой энтропией, чем карман, в котором энтропия крайне мала. Разрешение этого спора помогло бы нам разобраться с одним из сценариев происхождения космоса, а также развеяло бы некоторые опасения относительно нашей возможной судьбы в виде бесконечного переживания самых неприятных моментов.
Однако для некоторых космологов понимание механизма происхождения низкоэнтропийного состояния ранней Вселенной и выяснение того, стоит ли нам беспокоиться о больцмановском мозге или теореме Пуанкаре о возвращении, представляют собой вопросы, которые потрясают самые основы общепринятой космологической модели. Попытка объяснить возникновение начального низкоэнтропийного состояния побудила некоторых специалистов предложить совершенно иные варианты истории космоса (которые мы обсудим в главе 7), но данная проблема все еще очень далека от решения. Идея о возможности флуктуаций так сильно противоречит нашим представлениям о разумном устройстве космоса, что Шон Кэрролл назвал ее «когнитивно нестабильной». Дело не в том, что это не может быть правдой, а в том, что если это так, то ничто не имеет смысла, и в таком случае мы можем просто отказаться от каких-либо попыток понять Вселенную. Однако по этому вопросу присяжные все еще совещаются.
Если отвлечься от пугающей идеи о возникновении мыслящих мозгов из пустоты, редкие случайные флуктуации способны привнести некоторый порядок в нигилистический хаос тепловой смерти. Однако даже в этом наиболее оптимистичном сценарии Вселенная, в которой доминирует космологическая постоянная, обрекает на гибель всех живущих в ней существ, поскольку в будущем абсолютно все упорядоченные структуры не ждет ничего, кроме тьмы, одиночества и распада. До открытия темной энергии физики, в частности Фримен Дайсон, выдвигали предположения о том, что машина, которая производит вычисления с постоянно убывающей скоростью, может существовать сколь угодно долго[46]. Но даже эта идеальная машина будет подвержена энтропийной эрозии «благодаря» второму закону термодинамики и в итоге распадется и преобразуется в теплоту по мере приближения к горизонту де Ситтера. Время, необходимое для достижения максимальной энтропии, то есть истинной и вневременной тепловой смерти, зависит от оценочных значений периода распада протона, которые все еще не определены. Тем не менее до исчезновения всех мыслящих структур пройдет, вероятно, 101000 лет или около того.
Но могло быть и хуже.
Когда речь идет о темной энергии, действие стабильной, предсказуемой космологической постоянной представляет собой как будто лучший сценарий. Однако не исключаются и другие возможности, одна из которых связана с фантомной темной энергией, приводящей к чему-то более драматичному, более стремительному и, в некотором смысле, гораздо более конечному: к Большому разрыву.
Глава 5. Большой разрыв
Я все думаю об этой реке с очень сильным течением. И об этих двоих в воде, изо всех сил старающихся держаться друг за друга. Но в конце концов они не выдерживают. Течение слишком сильное. Они вынуждены расцепить руки и расстаться. Вот что с нами происходит.
Кадзуо Исигуро, «Не отпускай меня»
Для космического феномена, который играет, вероятно, самую важную роль во Вселенной, темная энергия на удивление трудно поддается изучению. Насколько мы можем судить, она абсолютно равномерно распределена по Вселенной, будучи вплетенной в ткань самого пространства. И все, что она делает, – это растягивает пространство так незначительно, что ее эффект становится заметным лишь на огромных расстояниях между далекими галактиками. Физикам, занимающимся темной материей, намного проще. Несмотря на то что она так же невидима, как и темная энергия, ее присутствие очень заметно: она сгущается практически вокруг каждой галактики или скопления галактик, которые мы когда-либо наблюдали, внося определяющий вклад в гравитационное поле, изгибая свет и с самого начала изменяя ход космической истории. Темная энергия, с другой стороны, просто расширяет пространство.
Разумеется, мы не полностью лишены возможности изучать темную энергию. По сути, мы можем делать это посредством исследования истории расширения Вселенной и процесса роста галактик и их скоплений. В обоих случаях мы смотрим вдаль и в прошлое, прослеживая эволюцию космоса с течением времени. При этом мы стараемся выявить небольшие эффекты, опираясь лишь на слабые сигналы и статистику.
Однако, несмотря на сложность такого рода исследований, их стоит проводить, поскольку темная энергия одновременно является доминирующим компонентом космоса и верным признаком существования новой физики, выходящей за рамки нашего нынешнего понимания.
Кроме того, чем бы темная энергия ни оказалась в итоге, она способна разрушить Вселенную гораздо раньше, чем можно было бы предположить. Зачем ждать медленного наступления тепловой смерти, если темная энергия способна устроить внезапный и драматический апокалипсис под весьма подходящим названием «Большой разрыв»? Мало того, что это разрушение оказалось бы неминуемым, оно могло бы разорвать саму ткань реальности, заставив мыслящих обитателей космоса беспомощно наблюдать за тем, как Вселенная вокруг них рвется в клочья.
Эта пугающая идея не так уж невероятна. На самом деле лучшие из имеющихся у нас данных космологических наблюдений не только не исключают такой возможности, но и в каком-то смысле свидетельствуют в ее пользу. Так что стоит потратить некоторое время на изучение того, что именно это означает для нас.
Космологическая непостоянная
Темная энергия, как правило, считается космологической постоянной, которая растягивает пространство и ускоряет процесс космического расширения, наделяя Вселенную некоторой склонностью к разбуханию. Это описание довольно хорошо работает в больших масштабах. Однако внутри галактик, солнечных систем или в непосредственной близости от организованной материи космологическая постоянная обычно никак не проявляется. Ее правильнее было бы рассматривать как некую изолирующую силу. Если две галактики уже достаточно удалены друг от друга, расстояние между ними продолжает увеличиваться, поэтому со временем отдельные галактики, их скопления или группы оказываются все более одинокими. Кроме того, действие космологической постоянной слегка замедляет процесс их формирования. Но чего она не может сделать, так это разорвать уже организованную структуру. Таким образом, то, что соединила гравитация, космологическая константа разъединить не в силах.
Причина этого небольшого милосердия космологической постоянной (которая, тем не менее, в итоге приведет к разрушению всей Вселенной) заключена в слове «постоянная». Если темная энергия на самом деле является космологической постоянной, ее определяющее свойство состоит в том, что плотность темной энергии в любой части пространства остается одинаковой даже при расширении пространства. Постоянна не скорость расширения, а только плотность самой космологической постоянной в любом заданном объеме пространства. В некотором роде это имеет смысл, если каждой точке пространства автоматически присваивается определенное количество темной энергии, однако это по-прежнему остается очень странным, поскольку означает, что с увеличением пространства количество темной энергии тоже увеличивается, обеспечивая постоянную плотность. Это также означает, что если вы нарисуете сферу заданного размера в любом месте Вселенной и измерите количество темной энергии внутри нее, а затем сделаете то же самое в будущем, вы получите один и тот же результат, вне зависимости от того, насколько за это время расширилась Вселенная. Если в вашей первоначальной сфере содержится скопление галактик и некоторое количество темной энергии, то через миллиард лет количество темной энергии в этой области будет таким же, поэтому, если ее и раньше было недостаточно для того, чтобы разрушить скопление галактик, ей не удастся сделать это и в будущем. Соотношение между веществом и темной энергией в данной сфере существенно не изменится даже по мере опустошения остального космоса.
Это обнадеживает. Если вы являетесь скоплением материи во Вселенной и хотите сформировать хорошую стабильную гравитационно-связанную галактику, вы можете быть уверены, что, как только вы накопите достаточно вещества для построения чего-либо, темная энергия не сможет разрушить результат вашего труда.
Но только при условии, что темная энергия не является чем-то более мощным.
Как мы говорили в предыдущей главе, космологическая постоянная – лишь одна из возможных форм темной энергии. Все, что нам известно о темной энергии, – это то, что она заставляет Вселенную расширяться с ускорением. Или, если точнее, она оказывает отрицательное давление. На первый взгляд понятие отрицательного давления может показаться чем-то странным, поскольку о давлении, как правило, думают как о некой выталкивающей силе. Однако в эйнштейновской общерелятивистской картине мира давление представляет собой просто еще один вид энергии, вроде массы или радиации, которая оказывает гравитационное воздействие. А согласно общей теории относительности, гравитация является лишь следствием искривления пространства.
Помните аналогию с шаром для боулинга, создающим вмятину на поверхности батута, с помощью которой мы продемонстрировали, как вещество искривляет пространство? Если принять во внимание общую теорию относительности, вмятина будет глубже не только в том случае, если мяч будет более массивным, но и если он будет горячим или будет иметь высокое внутреннее давление. Таким образом, давление, как и другие виды энергии, действует во многом подобно массе. С гравитационной точки зрения давление притягивает. Например, при расчете гравитационного воздействия скопления газа вы должны учитывать не только его массу, но и давление, поскольку и то, и другое вносит вклад в гравитационное воздействие, которое газ оказывает на находящееся вокруг него вещество. Фактически давление вносит в кривизну пространства-времени больший вклад, чем масса.
Что это означает для отрицательного давления? Если давление какого-то странного вещества может быть отрицательным, это означает, что оно способно компенсировать влияние массы на кривизну пространства-времени. Если записать давление и плотность темной энергии в форме космологической постоянной, используя соответствующие единицы измерения, то давление будет равно плотности по модулю, но противоположно по знаку.
Как правило, мы выражаем взаимосвязь между плотностью вещества и его давлением с помощью так называемого параметра уравнения состояния, который обозначается буквой w и представляет собой отношение давления к плотности энергии. При этом используются единицы измерения, позволяющие провести подобное сравнение. В данном случае нас интересует уравнение состояния темной энергии, которое при наличии достаточного количества времени станет уравнением состояния Вселенной, поскольку темная энергия будет играть все более важную роль в расширяющемся пространстве по мере рассеивания остального содержимого. Если измеренная величина w равна -1, то значение давления точно противоположно значению плотности, а темная энергия является космологической постоянной. Поскольку плотность энергии в космологической постоянной всегда положительна, можно подумать, что она должна действовать подобно материи и усиливать гравитацию, замедляющую процесс расширения Вселенной. Однако поскольку отрицательному давлению в уравнениях придается больший вес, получается так, что космологическая постоянная способствует ускорению космического расширения.
Но этот эффект, по крайней мере, предсказуем. Космологическая постоянная с параметром w = -1 имеет общую плотность энергии, которая остается постоянной на протяжении всего процесса расширения Вселенной, не увеличиваясь и не уменьшаясь. При любом другом значении w все меняется. Поэтому так важно выяснить, с чем мы имеем дело.
Спустя несколько лет после обнаружения темной энергии стало ясно, что нечто заставляет Вселенную расширяться с ускорением, а значит, должно существовать что-то, имеющее отрицательное давление. Оказывается, все, что имеет значение w < -1/3, обусловливает как отрицательное давление, так и ускоренное расширение. Однако выяснение значения параметра w может сказать нам, является ли темная энергия истинной космологической постоянной (w всегда равно -1) или некой динамической формой темной энергии, чье влияние на Вселенную может со временем измениться. Поэтому астрономы приступили к поиску способа точного измерения значения w. Если бы выяснилось, что темная энергия не является космологической постоянной, это означало бы, что мы обнаружили новый вид физики, которую не предвидел даже Эйнштейн[47].
На протяжении нескольких лет главной задачей было измерение параметра w и выяснение, что происходит с темной энергией. Были проведены измерения, написаны работы, построены графики, на которых показаны согласующиеся с данными значения параметра w. Версия космологической постоянной казалась самой правдоподобной.
Однако в конце 1990-х – начале 2000-х годов небольшая группа космологов указала на важную необсуждаемую предпосылку, лежащую в основе расчетов их коллег. Использование этой предпосылки было вполне разумным решением, поскольку ее игнорирование нарушило бы некоторые из фундаментальных принципов теоретической физики. Тем не менее имеющиеся данные не требовали учета этих принципов, а мы как ученые должны опираться прежде всего на данные. Даже если это означает, что нам придется пересмотреть судьбу Вселенной.
За пределами карты
Физик Роберт Колдуэлл и его коллеги задали простой вопрос: а что если значение параметра w меньше -1? Скажем, – 1,5? Или -2? До этого момента такая возможность не рассматривалась, поскольку считалась невероятной. Построенные на основе данных графики, показывающие область «допустимых» значений параметра w, как правило, резко обрывались на значении -1. Ось могла включать значения от -1 до 0 или от -1 до 0,5, но значение -1 было непреодолимой стеной. Такой же непреодолимой, как значение 0 для того, кто пытается угадать рост человека.
Когда Колдуэлл занялся этой проблемой, он заметил, что все наблюдения указывают на то, что значение w равно или почти равно -1. То есть значения меньше -1 не противоречат данным.
Эта гипотетическая темная энергия с параметром w < -1 была названа Колдуэллом «фантомной темной энергией» и противоречила вышеупомянутым важным теоретическим принципам, в частности, «доминирующему энергетическому условию», согласно которому энергия не может перемещаться быстрее света[48]. Это условие кажется вполне разумным, но оно несколько отличается от обычного утверждения о том, что свет (или любой вид материи) имеет предельную скорость распространения, и в настоящее время оно является не столько доказанным физическим принципом, сколько очень хорошей идеей. Что, если ему свойственна некоторая гибкость?
Колдуэлл и его коллеги пошли еще дальше и рассчитали ограничения, основываясь на полном диапазоне возможных значений параметра w. В результате они выяснили не только то, что значения меньше -1 полностью соответствуют данным, они также установили, что если w даже крайне незначительно отклоняется от -1 в меньшую сторону, темная энергия разорвет Вселенную, и произойдет это за конечное время, которое можно вычислить.
Вселенную, порабощенную космологической постоянной, в будущем ждет лишь тьма и пустота. По мере ускорения процесса ее расширения пустого пространства становится все больше, а значит, увеличивается и количество темной энергии, вызывающей дальнейшее расширение. В конце концов, когда звезды выгорят, частицы распадутся, а черные дыры испарятся, Вселенная будет представлять собой пустое пространство, в котором есть лишь космологическая постоянная, обеспечивающая ее экспоненциальное расширение. Это называется пространством де Ситтера, и, по нашему мнению, оно развивается так же, как очень ранний космос на стадии инфляции. Правда, процесс инфляции в итоге остановился. Если темная энергия действительно является космологической постоянной, то расширение никогда не прекратится и космос будет расширяться экспоненциально на протяжении вечности.
Так можно ли считать такое бесконечное расширение гибелью Вселенной? Чтобы ответить на этот вопрос, нам следует глубже разобраться в теме энтропии и стрелы времени.
При выгорании звезд, распаде частиц и испарении черных дыр все больше вещества преобразуется в свободное излучение, которое распространяется по Вселенной в виде теплоты – чистой неупорядоченной энергии. Преобразование вещества в тепловое излучение максимизирует его энтропию, поскольку распространению энергии ничто не мешает. По мере опустошения Вселенной это излучение все сильнее рассеивается, из-за чего может показаться, что совокупная энтропия должна уменьшаться вслед за температурой. Однако этого не происходит.
А происходит следующее: когда Вселенная достигает стадии экспоненциального расширения, вокруг любой точки можно очертить сферу, за границей которой будет находиться навсегда скрытая часть космоса. Эта граница представляет собой настоящий горизонт в том смысле, что все, находящееся за ним, уже никогда не сможет достичь вас. Оказывается, что подобно горизонту событий черной дыры этот горизонт также связан с энтропией, а значит, и с температурой.
Разница лишь в том, что теплота не выходит наружу, как в случае с черной дырой, а входит внутрь. Температура теперь очень низкая – примерно 10-40 градусов выше абсолютного нуля, однако после распада всего остального в этом излучении будет заключена вся энтропия Вселенной. Достигнув состояния де Ситтера, Вселенная будет иметь максимальную энтропию. С этого момента совокупная энтропия Вселенной больше не сможет увеличиваться, что будет в прямом смысле означать исчезновение… стрелы времени.
Здесь мне следует еще раз сказать о том, что стрела времени и второй закон термодинамики имеют столь огромное значение для функционирования Вселенной, что при невозможности дальнейшего возрастания энтропии ничто не может произойти. То есть невозможным становится существование организованных структур, эволюция и вообще протекание каких-либо процессов. Чтобы нечто произошло, энергия должна переместиться из одного места в другое. Если энтропия не может нарастать, это означает, что энергия не может переместиться из одного места в другое без того, чтобы сразу вернуться, стерев все то, что могло при этом случиться. Градиенты энергии являются основой жизни, а также любой другой конструкции или машины, выполняющей какую-либо работу. Градиенты энергии не могут существовать во Вселенной, которая представляет собой одну гигантскую (но очень холодную) тепловую ванну. Теплота бесполезна. Теплота – это смерть.
Однако тут есть несколько нюансов.
И эти нюансы относятся не к категории «ну, технически здесь есть одна маленькая деталь», а к категории «о боже, это же все меняет».
Теперь странность имеет отношение к области физики, называемой статистической механикой. Ее мы используем, когда хотим поговорить о чем-то вроде температуры, которая, по сути, представляет собой просто количество движения в системе частиц, не описывая при этом траектории отдельных ее компонентов. Статистическая механика – это та область, где второй закон термодинамики проявляется во всей красе, поскольку позволяет описать большую сложную систему с точки зрения одного важного свойства – ее энтропии. Однако он также создает своего рода «лазейку». Помните, мы говорили о законе возрастания энтропии Вселенной? Технически это применимо лишь в среднем и в достаточно больших масштабах. На квантовом уровне или даже в больших масштабах, если вы готовы ждать достаточно долго, время от времени происходят непредсказуемые флуктуации, способные сдвинуть некоторую часть системы в состояние более низкой энтропии. Чем больше система, тем меньше влияния оказывают эти флуктуации, однако в вечно расширяющейся Вселенной, в которой действует лишь космологическая постоянная, времени и пространства так много, что в ней могут произойти крайне маловероятные события. Маловероятно, что в совершенно пустом пространстве вдруг появится кашалот и горшок с петунией, но в принципе, если подождать достаточно долго, такое может случиться.
И это очень кстати. Если после тепловой смерти что-то может спонтанно появиться, почему бы не другая вселенная?
Эта идея не столь надуманна, как может показаться. В статистической механике существует принцип, согласно которому любая конфигурация системы частиц может повториться, если подождать достаточно долго. Допустим, у вас есть резервуар, заполненный газом, и вы делаете моментальный снимок случайно движущихся молекул, отмечая позиции, в которых они находятся. Если вы понаблюдаете за резервуаром в течение достаточно длительного времени, то рано или поздно снова увидите молекулы в этих же положениях. Чем менее вероятна конфигурация, тем дольше придется ждать ее повторения. Таким образом, повторного наступления очень редкого события, вроде сосредоточения всех частиц в нижнем правом углу резервуара, придется ждать очень долго, но в принципе его наступление – лишь вопрос времени. В этом заключается суть теоремы Пуанкаре о возвращении. При наличии бесконечного количества времени любое состояние, в котором может находиться система, будет повторяться бесчисленное количество раз, причем частота повторения определяется тем, насколько редкой или особенной является та или иная конфигурация. Однажды физики Энтони Агирре, Шон Кэрролл и Мэтью Джонсон подсчитали, что если подождать в течение периода времени, примерно в триллион триллионов раз превышающего возраст Вселенной, можно увидеть, как в пустой коробке самопроизвольно собирается целое пианино.
После наступления тепловой смерти Вселенная, по сути, будет представлять собой очень большую и слабо нагретую коробку, в которой происходят случайные флуктуации, подчиняющиеся законам статистической механики. Если Большой взрыв – это состояние, в котором когда-то находилась Вселенная, а после наступления тепловой смерти исчезает стрела времени, из-за чего понятия прошлого и будущего утрачивают всякий смысл, то нет причины, по которой Большой взрыв не мог бы повториться, заново породив Вселенную.
Однако это еще не самое странное.
Если каждое состояние, в котором когда-либо находилась Вселенная, может повториться благодаря случайным флуктуациям, значит, то, что происходит в настоящий момент, может повториться во всех подробностях. Более того, может повторяться бесконечное множество раз.
Эта возможность представляет особый интерес для космолога Андреаса Альбрехта, который написал о том, что он сам называет равновесием де Ситтера. Основная идея этой равновесной версии пространства де Ситтера заключается в том, что происхождение нашей Вселенной и всего, что в ней творится, можно рассматривать как результат случайных флуктуаций в вечно расширяющемся пространстве, содержащем одну лишь космологическую постоянную. Время от времени Вселенная возникает из тепловой ванны, оказываясь в начальном состоянии с очень низкой энтропией, а затем эволюционирует (с увеличением энтропии) и достигает состояния тепловой смерти, снова превращаясь во Вселенную де Ситтера. Но иногда флуктуация не приводит к Большому взрыву, а просто воссоздает прошлый вторник, в частности, тот момент, когда вы ударились ногой о кухонный стол и пролили на пол свой кофе. Этот момент. И все остальные моменты вашей жизни, а также жизни других людей.
Если эта антиутопическая картина кажется вам смутно знакомой, вероятно, вы читали про жуткий мысленный эксперимент, впервые предложенный Фридрихом Ницше в конце XIX века. В своей книге «Веселая наука» он пишет следующее:
Что, если бы однажды днем или ночью в твое самое уединенное одиночество прокрался демон и сказал тебе: «Жизнь, которую ты проживал и проживаешь сейчас, тебе придется прожить снова и неисчислимое количество раз; и в ней не будет ничего нового, но каждая боль, каждая радость, каждая мысль, вздох и все невыразимо малое и великое в твоей жизни повторятся в той же последовательности – даже этот паук и этот лунный свет между деревьями, даже этот миг и я сам. Вечные песочные часы бытия будут переворачиваться снова и снова, и ты вместе с ними, о пылинка!»
Разве не бросился бы ты на землю, скрежеща зубами, и не проклял бы говорящего так демона? Или однажды тебе довелось пережить потрясающий момент, в который ты мог бы ответить ему: «Ты бог, и никогда я не слышал ничего более божественного». Если эта мысль завладела тобой, она изменит твою сущность, а, может, и раздавит тебя. Вопрос о том: «Хочешь ли ты пережить это снова неисчислимое количество раз?» будет отныне лежать тяжелейшим грузом на всех твоих действиях. И как хорошо ты должен был бы относиться к самому себе и к жизни, чтобы больше всего на свете жаждать лишь этого вечного утверждения и скрепления печатью?
Сильно сказано.
Рассуждения Ницше не имели никакого отношения к термодинамике, они были направлены на исследование смысла и цели человеческой жизни. Вероятно, он никогда не предполагал, что такой сценарий физически возможен, как следует из гипотезы равновесия де Ситтера.
Вы могли бы возразить, указав на то, что эти сценарии не одинаковые. Квантовые флуктуации, воссоздавшие тот момент, когда вы ударились ногой о стол, могут произвести нечто в точности похожее на вас, но вас самих к тому моменту уже не будет. Однако тут возникает вопрос о том, что значит быть вами. Идет ли речь о точной конфигурации атомов вашего тела или о каком-то невыразимом и устойчивом свойстве вашего сознания, которое никогда не сможет быть воссоздано? Поэтому любители научной фантастики продолжают спорить о телепортации и о том, что происходило с капитаном Кирком каждый раз, когда он входил в луч транспортера, – выживал ли он или умирал, замещаясь двойником, который ошибочно считал себя им. Вряд ли нам удастся ответить на данный вопрос здесь.
Однако это порождает еще одну проблему в сценарии возрождения через квантовые флуктуации, которая связана как с вопросом о транспортере, так и с кашалотом и горшком с петунией, и приправлена своего рода квантово-механическим солипсизмом. Это так называемая проблема больцмановского мозга.
Идея состоит в том, что, если целая Вселенная может возникнуть из вакуума вследствие квантовых флуктуаций, то с гораздо большей вероятностью это может сделать отдельная галактика, поскольку она менее сложна и для ее создания требуется меньше материи. И, если следовать этой логике, то более вероятно возникновение одной солнечной системы или одной планеты. И даже еще более вероятно появление отдельного человеческого мозга, который содержит все ваши воспоминания и воображает, что живет в огромном и сложном мире и в настоящее время сидит в кафе, набирая текст четвертой главы книги о конце космоса.
Проблема больцмановского мозга заключается в том, что вероятность возникновения этого несчастного мозга, обреченного на практически мгновенное исчезновение в вакууме, намного превышает вероятность появления целой Вселенной, поэтому, если мы хотим объяснить существование нашего мира случайными флуктуациями, мы вынуждены будем признать, что с гораздо большей вероятностью нам все только кажется.
Этот вопрос еще не решен. Несмотря на то что Альбрехт был одним из первых, кто предложил рассмотреть проблему больцмановского мозга в этом контексте, в настоящее время он склоняется к тому, что Вселенная де Ситтера с большей вероятностью создаст такое низкоэнтропийное состояние, как Большой взрыв, нежели нечто маленькое, обреченное на мгновенное исчезновение. Основной аргумент состоит в том, что для создания состояния с низкой энтропией может потребоваться очень много энергии квантовых флуктуаций, но при этом совокупная энтропия системы уменьшается лишь незначительно. Многие космологи придерживаются противоположного мнения и говорят о том, что гораздо легче создать состояние с относительно высокой энтропией, чем карман, в котором энтропия крайне мала. Разрешение этого спора помогло бы нам разобраться с одним из сценариев происхождения космоса, а также развеяло бы некоторые опасения относительно нашей возможной судьбы в виде бесконечного переживания самых неприятных моментов.
Однако для некоторых космологов понимание механизма происхождения низкоэнтропийного состояния ранней Вселенной и выяснение того, стоит ли нам беспокоиться о больцмановском мозге или теореме Пуанкаре о возвращении, представляют собой вопросы, которые потрясают самые основы общепринятой космологической модели. Попытка объяснить возникновение начального низкоэнтропийного состояния побудила некоторых специалистов предложить совершенно иные варианты истории космоса (которые мы обсудим в главе 7), но данная проблема все еще очень далека от решения. Идея о возможности флуктуаций так сильно противоречит нашим представлениям о разумном устройстве космоса, что Шон Кэрролл назвал ее «когнитивно нестабильной». Дело не в том, что это не может быть правдой, а в том, что если это так, то ничто не имеет смысла, и в таком случае мы можем просто отказаться от каких-либо попыток понять Вселенную. Однако по этому вопросу присяжные все еще совещаются.
Если отвлечься от пугающей идеи о возникновении мыслящих мозгов из пустоты, редкие случайные флуктуации способны привнести некоторый порядок в нигилистический хаос тепловой смерти. Однако даже в этом наиболее оптимистичном сценарии Вселенная, в которой доминирует космологическая постоянная, обрекает на гибель всех живущих в ней существ, поскольку в будущем абсолютно все упорядоченные структуры не ждет ничего, кроме тьмы, одиночества и распада. До открытия темной энергии физики, в частности Фримен Дайсон, выдвигали предположения о том, что машина, которая производит вычисления с постоянно убывающей скоростью, может существовать сколь угодно долго[46]. Но даже эта идеальная машина будет подвержена энтропийной эрозии «благодаря» второму закону термодинамики и в итоге распадется и преобразуется в теплоту по мере приближения к горизонту де Ситтера. Время, необходимое для достижения максимальной энтропии, то есть истинной и вневременной тепловой смерти, зависит от оценочных значений периода распада протона, которые все еще не определены. Тем не менее до исчезновения всех мыслящих структур пройдет, вероятно, 101000 лет или около того.
Но могло быть и хуже.
Когда речь идет о темной энергии, действие стабильной, предсказуемой космологической постоянной представляет собой как будто лучший сценарий. Однако не исключаются и другие возможности, одна из которых связана с фантомной темной энергией, приводящей к чему-то более драматичному, более стремительному и, в некотором смысле, гораздо более конечному: к Большому разрыву.
Глава 5. Большой разрыв
Я все думаю об этой реке с очень сильным течением. И об этих двоих в воде, изо всех сил старающихся держаться друг за друга. Но в конце концов они не выдерживают. Течение слишком сильное. Они вынуждены расцепить руки и расстаться. Вот что с нами происходит.
Кадзуо Исигуро, «Не отпускай меня»
Для космического феномена, который играет, вероятно, самую важную роль во Вселенной, темная энергия на удивление трудно поддается изучению. Насколько мы можем судить, она абсолютно равномерно распределена по Вселенной, будучи вплетенной в ткань самого пространства. И все, что она делает, – это растягивает пространство так незначительно, что ее эффект становится заметным лишь на огромных расстояниях между далекими галактиками. Физикам, занимающимся темной материей, намного проще. Несмотря на то что она так же невидима, как и темная энергия, ее присутствие очень заметно: она сгущается практически вокруг каждой галактики или скопления галактик, которые мы когда-либо наблюдали, внося определяющий вклад в гравитационное поле, изгибая свет и с самого начала изменяя ход космической истории. Темная энергия, с другой стороны, просто расширяет пространство.
Разумеется, мы не полностью лишены возможности изучать темную энергию. По сути, мы можем делать это посредством исследования истории расширения Вселенной и процесса роста галактик и их скоплений. В обоих случаях мы смотрим вдаль и в прошлое, прослеживая эволюцию космоса с течением времени. При этом мы стараемся выявить небольшие эффекты, опираясь лишь на слабые сигналы и статистику.
Однако, несмотря на сложность такого рода исследований, их стоит проводить, поскольку темная энергия одновременно является доминирующим компонентом космоса и верным признаком существования новой физики, выходящей за рамки нашего нынешнего понимания.
Кроме того, чем бы темная энергия ни оказалась в итоге, она способна разрушить Вселенную гораздо раньше, чем можно было бы предположить. Зачем ждать медленного наступления тепловой смерти, если темная энергия способна устроить внезапный и драматический апокалипсис под весьма подходящим названием «Большой разрыв»? Мало того, что это разрушение оказалось бы неминуемым, оно могло бы разорвать саму ткань реальности, заставив мыслящих обитателей космоса беспомощно наблюдать за тем, как Вселенная вокруг них рвется в клочья.
Эта пугающая идея не так уж невероятна. На самом деле лучшие из имеющихся у нас данных космологических наблюдений не только не исключают такой возможности, но и в каком-то смысле свидетельствуют в ее пользу. Так что стоит потратить некоторое время на изучение того, что именно это означает для нас.
Космологическая непостоянная
Темная энергия, как правило, считается космологической постоянной, которая растягивает пространство и ускоряет процесс космического расширения, наделяя Вселенную некоторой склонностью к разбуханию. Это описание довольно хорошо работает в больших масштабах. Однако внутри галактик, солнечных систем или в непосредственной близости от организованной материи космологическая постоянная обычно никак не проявляется. Ее правильнее было бы рассматривать как некую изолирующую силу. Если две галактики уже достаточно удалены друг от друга, расстояние между ними продолжает увеличиваться, поэтому со временем отдельные галактики, их скопления или группы оказываются все более одинокими. Кроме того, действие космологической постоянной слегка замедляет процесс их формирования. Но чего она не может сделать, так это разорвать уже организованную структуру. Таким образом, то, что соединила гравитация, космологическая константа разъединить не в силах.
Причина этого небольшого милосердия космологической постоянной (которая, тем не менее, в итоге приведет к разрушению всей Вселенной) заключена в слове «постоянная». Если темная энергия на самом деле является космологической постоянной, ее определяющее свойство состоит в том, что плотность темной энергии в любой части пространства остается одинаковой даже при расширении пространства. Постоянна не скорость расширения, а только плотность самой космологической постоянной в любом заданном объеме пространства. В некотором роде это имеет смысл, если каждой точке пространства автоматически присваивается определенное количество темной энергии, однако это по-прежнему остается очень странным, поскольку означает, что с увеличением пространства количество темной энергии тоже увеличивается, обеспечивая постоянную плотность. Это также означает, что если вы нарисуете сферу заданного размера в любом месте Вселенной и измерите количество темной энергии внутри нее, а затем сделаете то же самое в будущем, вы получите один и тот же результат, вне зависимости от того, насколько за это время расширилась Вселенная. Если в вашей первоначальной сфере содержится скопление галактик и некоторое количество темной энергии, то через миллиард лет количество темной энергии в этой области будет таким же, поэтому, если ее и раньше было недостаточно для того, чтобы разрушить скопление галактик, ей не удастся сделать это и в будущем. Соотношение между веществом и темной энергией в данной сфере существенно не изменится даже по мере опустошения остального космоса.
Это обнадеживает. Если вы являетесь скоплением материи во Вселенной и хотите сформировать хорошую стабильную гравитационно-связанную галактику, вы можете быть уверены, что, как только вы накопите достаточно вещества для построения чего-либо, темная энергия не сможет разрушить результат вашего труда.
Но только при условии, что темная энергия не является чем-то более мощным.
Как мы говорили в предыдущей главе, космологическая постоянная – лишь одна из возможных форм темной энергии. Все, что нам известно о темной энергии, – это то, что она заставляет Вселенную расширяться с ускорением. Или, если точнее, она оказывает отрицательное давление. На первый взгляд понятие отрицательного давления может показаться чем-то странным, поскольку о давлении, как правило, думают как о некой выталкивающей силе. Однако в эйнштейновской общерелятивистской картине мира давление представляет собой просто еще один вид энергии, вроде массы или радиации, которая оказывает гравитационное воздействие. А согласно общей теории относительности, гравитация является лишь следствием искривления пространства.
Помните аналогию с шаром для боулинга, создающим вмятину на поверхности батута, с помощью которой мы продемонстрировали, как вещество искривляет пространство? Если принять во внимание общую теорию относительности, вмятина будет глубже не только в том случае, если мяч будет более массивным, но и если он будет горячим или будет иметь высокое внутреннее давление. Таким образом, давление, как и другие виды энергии, действует во многом подобно массе. С гравитационной точки зрения давление притягивает. Например, при расчете гравитационного воздействия скопления газа вы должны учитывать не только его массу, но и давление, поскольку и то, и другое вносит вклад в гравитационное воздействие, которое газ оказывает на находящееся вокруг него вещество. Фактически давление вносит в кривизну пространства-времени больший вклад, чем масса.
Что это означает для отрицательного давления? Если давление какого-то странного вещества может быть отрицательным, это означает, что оно способно компенсировать влияние массы на кривизну пространства-времени. Если записать давление и плотность темной энергии в форме космологической постоянной, используя соответствующие единицы измерения, то давление будет равно плотности по модулю, но противоположно по знаку.
Как правило, мы выражаем взаимосвязь между плотностью вещества и его давлением с помощью так называемого параметра уравнения состояния, который обозначается буквой w и представляет собой отношение давления к плотности энергии. При этом используются единицы измерения, позволяющие провести подобное сравнение. В данном случае нас интересует уравнение состояния темной энергии, которое при наличии достаточного количества времени станет уравнением состояния Вселенной, поскольку темная энергия будет играть все более важную роль в расширяющемся пространстве по мере рассеивания остального содержимого. Если измеренная величина w равна -1, то значение давления точно противоположно значению плотности, а темная энергия является космологической постоянной. Поскольку плотность энергии в космологической постоянной всегда положительна, можно подумать, что она должна действовать подобно материи и усиливать гравитацию, замедляющую процесс расширения Вселенной. Однако поскольку отрицательному давлению в уравнениях придается больший вес, получается так, что космологическая постоянная способствует ускорению космического расширения.
Но этот эффект, по крайней мере, предсказуем. Космологическая постоянная с параметром w = -1 имеет общую плотность энергии, которая остается постоянной на протяжении всего процесса расширения Вселенной, не увеличиваясь и не уменьшаясь. При любом другом значении w все меняется. Поэтому так важно выяснить, с чем мы имеем дело.
Спустя несколько лет после обнаружения темной энергии стало ясно, что нечто заставляет Вселенную расширяться с ускорением, а значит, должно существовать что-то, имеющее отрицательное давление. Оказывается, все, что имеет значение w < -1/3, обусловливает как отрицательное давление, так и ускоренное расширение. Однако выяснение значения параметра w может сказать нам, является ли темная энергия истинной космологической постоянной (w всегда равно -1) или некой динамической формой темной энергии, чье влияние на Вселенную может со временем измениться. Поэтому астрономы приступили к поиску способа точного измерения значения w. Если бы выяснилось, что темная энергия не является космологической постоянной, это означало бы, что мы обнаружили новый вид физики, которую не предвидел даже Эйнштейн[47].
На протяжении нескольких лет главной задачей было измерение параметра w и выяснение, что происходит с темной энергией. Были проведены измерения, написаны работы, построены графики, на которых показаны согласующиеся с данными значения параметра w. Версия космологической постоянной казалась самой правдоподобной.
Однако в конце 1990-х – начале 2000-х годов небольшая группа космологов указала на важную необсуждаемую предпосылку, лежащую в основе расчетов их коллег. Использование этой предпосылки было вполне разумным решением, поскольку ее игнорирование нарушило бы некоторые из фундаментальных принципов теоретической физики. Тем не менее имеющиеся данные не требовали учета этих принципов, а мы как ученые должны опираться прежде всего на данные. Даже если это означает, что нам придется пересмотреть судьбу Вселенной.
За пределами карты
Физик Роберт Колдуэлл и его коллеги задали простой вопрос: а что если значение параметра w меньше -1? Скажем, – 1,5? Или -2? До этого момента такая возможность не рассматривалась, поскольку считалась невероятной. Построенные на основе данных графики, показывающие область «допустимых» значений параметра w, как правило, резко обрывались на значении -1. Ось могла включать значения от -1 до 0 или от -1 до 0,5, но значение -1 было непреодолимой стеной. Такой же непреодолимой, как значение 0 для того, кто пытается угадать рост человека.
Когда Колдуэлл занялся этой проблемой, он заметил, что все наблюдения указывают на то, что значение w равно или почти равно -1. То есть значения меньше -1 не противоречат данным.
Эта гипотетическая темная энергия с параметром w < -1 была названа Колдуэллом «фантомной темной энергией» и противоречила вышеупомянутым важным теоретическим принципам, в частности, «доминирующему энергетическому условию», согласно которому энергия не может перемещаться быстрее света[48]. Это условие кажется вполне разумным, но оно несколько отличается от обычного утверждения о том, что свет (или любой вид материи) имеет предельную скорость распространения, и в настоящее время оно является не столько доказанным физическим принципом, сколько очень хорошей идеей. Что, если ему свойственна некоторая гибкость?
Колдуэлл и его коллеги пошли еще дальше и рассчитали ограничения, основываясь на полном диапазоне возможных значений параметра w. В результате они выяснили не только то, что значения меньше -1 полностью соответствуют данным, они также установили, что если w даже крайне незначительно отклоняется от -1 в меньшую сторону, темная энергия разорвет Вселенную, и произойдет это за конечное время, которое можно вычислить.