Если когда-нибудь нам удастся установить контакт с разумными инопланетянами — как мы преодолеем «культурную пропасть»? Одним из вариантов общей культуры для нас могла бы стать физика и космология. Иная разумная жизнь будет, как и мы, состоять из атомов, и мы сможем вместе проследить наше происхождение вплоть до «первого события», так называемого Большого взрыва, случившегося около 13 миллиардов лет назад. Общими будут и наши с ними будущие перспективы, быть может простирающиеся в бесконечность.

Однако наше существование (как и существование инопланетян, если они есть) зависит от особых свойств нашей вселенной. Всякая вселенная, благоприятная для жизни — то, что мы можем назвать «биофилической вселенной», — должна быть определенным образом на это «настроена». Предпосылки существования всякой жизни — стабильные долгоживущие звезды, стабильные ядра (углерод, кислород, кремний), способные объединяться в сложные молекулы, и так далее — чувствительны к физическим законам, а также к размерам, скорости расширения и содержимому вселенной. Будь изначальные условия, заложенные в миг Большого взрыва, чуть иными — и мы не могли бы существовать.

Наша вселенная развилась из простого начала — Большого взрыва, определенного весьма коротким рецептом, но этот рецепт выглядит очень специфично. Иной «выбор» некоторых основных величин имел бы радикальный эффект, исключающий те благоприятные космические условия существования, в которых мы родились. Например, мы не смогли бы существовать в мире с более сильной гравитацией. В воображаемом «высокогравитационном» мире звезды (ядерные реакторы, связанные гравитацией) были бы маленькими; гравитация раздавила бы любое существо больше насекомого. Но в еще большей степени возникновению сложной экосистемы помешала бы ограниченность по времени. Минисолнце горело бы быстрее и истощило бы свою энергию еще до того, как органическая эволюция сделала бы даже свои первые шаги Большая, долгоживущая и стабильная вселенная очень существенно зависит от того, что гравитационная сила чрезвычайно слаба.

Реакция ядерного синтеза, снабжающая звезды энергией, зависит от тонкого баланса между двумя силами: электрическим отталкиванием протонов друг от друга и сильным ядерным взаимодействием между протонами и нейтронами. Будь ядерные силы чуть больше по сравнению с электрическими — и два протона склеивались бы друг с другом так легко, что не мог бы существовать обычный водород и звезды развивались бы совершенно по–другому. Есть и еще более чувствительные детали. Например, углерод — вещество, без которого невозможна никакая жизнь, не мог бы так легко производиться звездами, если бы не некоторая тонкая «настройка» свойств его ядра, еще более чувствительным образом зависящая от ядерной силы.

Даже большая вселенная, вроде нашей, могла бы быть очень скучна: в ней могло бы совсем не быть атомов, а могли быть только черные дыры или инертная темная материя. Даже если бы она имела такие же ингредиенты, как наши, она могла бы расширяться так быстро, что звезды и галактики не успевали образовываться, или быть столь турбулентной, что вся ее материя вместо звезд и галактик формировала бы лишь черные дыры, — обстановка, неблагоприятная для жизни. Кроме того, важной особенностью нашей вселенной является ее пространственная трехмерность. Четырехмерный мир был бы нестабильным; в двух измерениях не могло бы существовать ничто сложное.

Если наше существование зависит от космического рецепта, который кажется весьма специфическим, то как нам следует реагировать на эту видимую тонкую настройку? По–видимому, есть три возможности: можно не придавать ей значения, считая простой случайностью; можно приветствовать ее как действие провидения; или (к чему склоняюсь я сам) можно предположить, что наша вселенная — это лишь особо благоприятный уголок в еще более обширной мультивселенной. Рассмотрим по очереди все эти возможности.

Возможно, все ключевые свойства нашей вселенной определяет фундаментальная система уравнений, которая в один прекрасный день будет написана на футболках. В таком случае то, что эти уравнения допускали процесс неизмеримо сложной эволюции, приведшей к возникновению нас самих, окажется неопровержимым фактом.

Однако, мне кажется, и в этом случае все же будет чему удивляться. Простые уравнения не обязательно имеют сложные следствия. Приведем математическую аналогию: рассмотрим красивую конструкцию, известную как множество Мандельброта. Эта конструкция задается коротким алгоритмом, но имеет бесконечно глубокую структуру: при любом увеличении ее тонких деталей они открывают все новые сложности. Однако можно легко написать и другие, внешне похожие алгоритмы, которые задают очень скучные конструкции. Почему же данные фундаментальные уравнения кодируют нечто с такой потенциальной сложностью, а не ту скучную и бесплодную вселенную, к которой должны были бы привести многие другие рецепты?

Один хитрый ответ заключается в том, что мы не могли бы существовать, если бы законы имели скучные последствия. Мы, очевидно, здесь — значит, удивляться нечему. Однако неужели не удивительно, что уникальный рецепт физического мира допускает такие интересные следствия, как те, что мы видим вокруг себя (а заодно — и наше собственное существование)?

Свидетельства разумного замысла в космосе — традиционная тема «естественного богословия». Двести лет назад кембриджский богослов Уильям Пейли предложил знаменитую метафору часов и часовщика, приводя глаз, большой палец (противопоставленный остальным) и тому подобное в качестве свидетельства о существовании благого творца. Однако в постдарвиновскую эпоху этот ход мысли вышел из моды даже среди большинства богословов. Теперь в любом биологическом изобретении мы видим плод долгого эволюционного отбора и симбиоза с окружающей средой.

Однако Пейли мог бы защищаться по–другому, если бы он знал о провиденциально–подобной физике — процессах, приведших к возникновению галактик, звезд, планет и девяносто двух элементов периодической таблицы. От «биофилических» черт фундаментальной физики и химии нельзя отмахнуться так же легко, как от старинных претензий на видение разумного замысла, порождаемых живыми существами: биологические системы развиваются в симбиозе с окружающей средой, но базовые законы, управляющие звездами и атомами, даны нам изначально, и ничто биологическое не может оказывать на них обратного воздействия с тем, чтобы как-то их модифицировать. Современный продолжатель дела Пейли, Джон Полкинхорн, интерпретирует нашу «приспособленную» к жизни вселенную как «творение Творца, который желает, чтобы она была именно такой» [8].

Для тех, кто не верит в замысел провидения, но все же полагает, что тонкая «настройка» требует какого-то объяснения, есть еще одна перспектива, правда, чисто спекулятивная. Возможно, существует множество «вселенных», и наша — лишь одна из них. В других вселенных некоторые законы и физические константы могут быть другими. Но возможно, что наша вселенная — это не просто случайность. Она может принадлежать к необычному подмножеству, предоставляющему благоприятные условия для возникновения сложности и сознания. Аналогия с часовщиком уходит со сцены. Скорее космос можно сравнить с магазином готовой одежды: если его ассортимент велик, мы не удивимся, обнаружив среди множества костюмов тот, что нам подходит. Аналогично, если наша вселенная — часть мультивселенной, то ее, по–видимому, сконструированные или тонко настроенные свойства уже не вызывают удивления.

Наука — это экспериментальная и наблюдательная деятельность, и естественно, что рассуждения, обращающиеся к чему-либо принципиально ненаблюдаемому, вызывают беспокойство. Кто-нибудь, пожалуй, скажет, что другие вселенные относятся к области метафизики, а не физики. Но я полагаю, что они лежат уже в сфере компетенции науки. Вопрос «Существуют ли ненаблюдаемые вселенные?» не абсурден и не бессмыслен даже в том случае, если ждать на него скорого ответа не приходится. Этот вопрос невозможно однозначно решить прямым наблюдением, но можно найти относящиеся к делу свидетельства, которые могут привести нас к ответу.

Между явлениями легко наблюдаемыми и абсолютно ненаблюдаемыми нет четкой границы, их соединяет весьма обширная «серая зона». Чтобы проиллюстрировать эту мысль, можно вообразить себе последовательность горизонтов, в которой каждый последующий горизонт уводит нас дальше от непосредственного опыта, чем предыдущий.

Существует предел того, как глубоко наши современные инструменты могут зондировать пространство. Очевидно, в этом ограничении нет ничего принципиального — оно связано с современной технологией. Несомненно, в ближайшие несколько десятилетий много новых галактик будет открыто с помощью более сильных телескопов, проектируемых в настоящее время. Нам не следует исключать эти галактики из сферы строго научного дискурса только потому, что мы их пока не видим. Когда древние мореплаватели рассуждали о том, что находилось за пределами известного им мира, или когда мы сегодня рассуждаем о том, что может скрываться под океанами спутников Юпитера, Европы и Ганимеда, мы рассуждаем о чем-то «реальном» — мы задаемся научными вопросами. Таким же образом и гипотезы об отдаленных уголках вселенной, несомненно, относятся к науке, хотя для того, чтобы проверить их, мы вынуждены ждать появления лучших инструментов.

Даже если бы мощность телескопов не имела абсолютно никаких технических ограничений, наши наблюдения все равно были бы ограничены горизонтом, определяемым тем расстоянием, которое может пройти любой сигнал с момента Большого взрыва, двигаясь со скоростью света. Этот горизонт образует вокруг нас своего рода сферу, на поверхности которой красное смещение может быть бесконечным. В галактиках, находящихся на этой сфере, нет ничего особенного — не более, чем особенностей на той окружности, которая определяет ваш горизонт, когда вы находитесь посреди океана. В океане, чтобы увидеть больше, можно залезть на мачту. Но расширить наш космический горизонт невозможно, разве только вселенная изменится таким образом, что до нас начнет долетать свет из галактик, находящихся за горизонтом.

Если бы наша вселенная замедляла скорость, то горизонт наших отдаленных потомков включал бы в себя те галактики, которые сегодня в наш горизонт не включены. Разумеется, существует большая практическая разница между тем, чего нам придется ждать для проверки своих предположений о той или иной удаленной галактике, — космических изменений, требующих миллиардов лет, или достижений технического прогресса, занимающего (возможно) всего лишь несколько десятилетий. Но принципиальна ли эта разница? Очевидно, более длинное время ожидания — чисто количественное различие, не изменяющее эпистемологический статус этих далеких галактик.

А что сказать о галактиках, которых мы не увидим никогда, сколько не жди? По всеобщему убеждению, мы живем в ускоряющейся вселенной. Она, как и замедляющаяся вселенная, содержит в себе столь удаленные галактики, что сигналы от них до нас пока не дошли. Но если расширение космоса ускоряется, то мы сейчас удаляемся от этих далеких галактик со все увеличивающейся скоростью; если их свет еще не достиг нас — значит, никогда и не достигнет. Такие галактики не просто в принципе ненаблюдаемы сейчас — они навсегда останутся за пределами нашего горизонта. Но, если сейчас галактика ненаблюдаема, вряд ли имеет значение, останется ли она ненаблюдаемой навеки или войдет в наше поле зрения, если мы подождем триллион лет. (Выше, в разделе 6.3.2, я показал, что последнюю категорию, несомненно, следует рассматривать как реальную.)

Принципиально ненаблюдаемые галактики из раздела 6.3.3 возникли из того же Большого взрыва, что и мы сами. Но предположим, что вместо каузально не связанных регионов, возникших из единого Большого взрыва (в ходе эпизода инфляции), мы представим себе много отдельных «больших взрывов». Неужели пространства–времена, полностью отдельные от нашего, менее реальны, чем части того, что мы по традиции называем нашей вселенной, но которые никогда не войдут в пределы нашего горизонта? Очевидно, нет — значит, эти вселенные тоже могут считаться реальными частями нашего космоса.

Эта пошаговая аргументация (те, кому она не понравилась, могут назвать ее аргументацией «скользкого склона») наводит на мысль, что вопрос о существовании иных вселенных действительно научный вопрос. Как же мы можем на него ответить?

С первого взгляда ничто концептуально не выглядит более экстравагантным, более грубо нарушающим принцип бритвы Оккама, чем обращение к множеству вселенных. Однако это концепция вытекает сразу из нескольких различных теорий (хотя все они спекулятивны).

Линде [7], Гаррига и Виленкин [4] и другие разработали компьютерные модели, описывающие «вечную» фазу инфляции, в которой множество вселенных вырастает из отдельных «больших взрывов» в несоединенные друг с другом регионы пространства–времени. Гут [5] и Смолин [13] с разных точек зрения предположили, что новая вселенная может родиться внутри черной дыры, расширяясь затем в новую область пространства и времени, недоступную для нас. А Рэндалл и Сандрам [9] полагают, что другие вселенные могут существовать независимо от нашей в дополнительном пространственном измерении; эти разъединенные вселенные могут взаимодействовать гравитационно или же никак не влиять друг на друга. Если обратиться к избитой аналогии, в которой поверхность воздушного шарика представляет двухмерную вселенную, погруженную в наше трехмерное пространство, то эти другие вселенные будут представлены поверхностями других шариков; жучки, прикованные к поверхности шарика и не имеющие понятия о третьем измерении, не будут ничего знать о своих собратьях, ползающих по другим шарикам; другие вселенные будут отдельными доменами пространства и времени. В некоторых из этих сценариев оказывается бессмысленным даже вопрос о том, существовали ли другие вселенные прежде, будут существовать позже или существуют одновременно с нашей, поскольку эти понятия имеют смысл, только если мы можем ввести единое измерение времени, часы, одинаково тикающие во всех вселенных.

Фари и Гут [3], а также Харрисон [6] предположили даже, что вселенные можно создавать в лаборатории, взрывая сгусток материи таким образом, чтобы образовать маленькую черную дыру. Что, если вся наша вселенная — результат эксперимента, проведенного в другой вселенной? Тогда богословские аргументы относительно «замысла» могут воскреснуть в новом обличье. Смолин [13] предполагает, что дочерняя вселенная может управляться законами, несущими на себе отпечаток тех, что господствовали в родительской вселенной. Если эта новая вселенная будет похожа на нашу, значит, и в ней будут формироваться звезды, галактики и черные дыры; эти черные дыры, в свою очередь, породят новое поколение вселенных — и так далее, возможно, до бесконечности.

Кроме того, теория «множества миров», впервые выдвинутая Эвереттом и Уиллером в 1950–х годах, обращается к параллельным вселенным для разрешения некоторых парадоксов квантовой механики. Ранее эту концепцию описал Степлдон, как одно из наиболее изощренных творений своего Делателя Звезд [14]:

Ни один из этих сценариев не был просто взят «с потолка»: за каждым стоит серьезная, хотя и спекулятивная теоретическая мотивация. Однако верным может быть, самое большее, один из них. А очень может быть, что неверен ни один — существуют альтернативные теории, которые приводят к представлениям только об одной вселенной.

Для подтверждения этих идей необходима теория, непротиворечиво описывающая экстремальную физику сверхвысоких плотностей, конфигурацию структур в дополнительных измерениях, и так далее. Но одной непротиворечивости недостаточно: нужны основания для уверенности в том, что эта теория — не просто математический конструкт, что она приложима к внешней реальности. Такая уверенность возникнет, если теория объясняет такие явления, которые мы можем наблюдать, но не можем объяснить другим способом.

На сегодняшний день у нас есть прекрасная физическая конструкция, называемая стандартной моделью, которая объясняет почти все наблюдаемые субатомные феномены. Но формулы «стандартной модели» включают в себя числа, которые невозможно вывести из теории — их приходится получать экспериментально. Возможно, в двадцать первом веке физики создадут теорию, объясняющую, например, почему существуют три вида нейтрино, или природу ядерной и электрической сил. Возможно к тому же, что данная теория окажется правдоподобной. Если эта теория, приложенная к началу нашей вселенной, будет предсказывать существование множества «больших взрывов», у нас будут такие же основания верить во множество отдельных вселенных, как сейчас — верить выводам из физики элементарных частиц о существовании кварков внутри атомов или выводам теории относительности о ненаблюдаемом содержимом черных дыр.

«Уникальны ли законы физики?» — менее поэтический вариант знаменитого вопроса Эйнштейна: «Был ли выбор у Бога, когда он творил Вселенную?» Ответ определяет то, какую степень разнообразия можно предположить для иных вселенных (если они существуют). Если исходные данные нашей вселенной фундаментальны и неизбежны, то последствия любого большого взрыва были бы повторением нашей собственной вселенной. Но гораздо более интересная возможность (логически вполне допустимая при нашем современном уровне незнания фундаментальных законов) состоит в том, что фундаментальные законы, управляющие мультивселенной в целом, допускают разнообразие отдельных вселенных. В этой более монументальной перспективе кое-что из того, что мы именуем «законами природы», может оказаться лишь местными установлениями, согласующимися с некоторой общей теорией, управляющей всем ансамблем, но не жестко зафиксированными этой теорией.

В качестве аналогии рассмотрим форму снежинок. Общая для них всех шестилучевая симметрия — прямое следствие свойств и формы молекул воды. Но снежинки обнаруживают огромное разнообразие структуры, поскольку каждая из них формируется своей микросредой: каждая снежинка растет в ответ на случайные изменения температуры и влажности, сопровождающие ее рост. Если физики когда-нибудь создадут фундаментальную теорию, она объяснит нам, какие стороны природы являются прямыми следствиями этой теории (как симметрия снежинок есть следствие базовой структуры молекулы воды), а какие (вроде уникальной структуры каждой конкретной снежинки) — результатами случайностей. Случайные черты могли возникнуть в процессе остывания после Большого взрыва так же, как кусок раскаленного железа магнетизируется, когда остывает, но расположение полюсов при этом может зависеть от случайных факторов.

Космологические числа нашей вселенной, а также, возможно, некоторые из так называемых констант лабораторной физики могут оказаться «случайностями, обусловленными средой», а не зафиксированными единообразно по всей мультивселенной некоей окончательной теорией. Только в этом случае «тонко настроенные» черты нашей вселенной могут объясняться «антропными» аргументами, аналогичными тому, что делает наблюдатель или экспериментатор, отбирая те или иные эффекты в материалах своих измерений: если вселенных много и большинство из них необитаемы, стоит ли удивляться, что мы находимся в одной из обитаемых вселенных?!

Вся история вселенной может быть лишь эпизодом бесконечной мультивселенной; то, что мы называем законами природы (по крайней мере некоторые из них) — лишь местными установлениями нашей космической провинции. Подобные размышления резко расширяют наши представления о реальности. Чтобы поставить их на твердую почву, необходимо дождаться успешной фундаментальной теории, которая сообщит нам, действительно ли много «больших взрывов» вероятнее, чем один, и если так, то как велико разнообразие, которое они могли бы продемонстрировать. Эта теория должна объединить квантовую теорию (управляющую микромиром) с гравитацией, силой, правящей вселенной на макроуровне. Для большинства природных феноменов такое объединение не требуется: квантовая теория важна лишь в микромире атомов, где гравитация слишком слаба, чтобы иметь какое-нибудь значение; напротив, гравитация важна только на уровне звезд и планет, где онтологическую «размытость», вызванную квантовыми эффектами, можно не принимать во внимание. Однако в самом начале все было сжато так плотно, что квантовые эффекты могли потрясать всю вселенную.

Можно ли надеяться, что такая теория, соединяющая гравитацию с квантовым принципом и изменяющая наши представления о пространстве и времени, появится в ближайшие десятилетия? Сейчас модно ставить на теорию суперструн, или М–теорию, в которой каждая точка нашего пространства является прочно свернутым оригами из шести или даже семи дополнительных измерений. Однако между лабиринтами десяти или одиннадцати измерений и тем, что мы можем пронаблюдать и измерить, по–прежнему зияет устрашающая пропасть. Теория дополнительных измерений пока что не предсказала никаких новых результатов, ни экспериментальных, ни космологических. И все же многие готовы поставить на суперструны едва ли не из чисто эстетических соображений. Как сказал Эдвард Уиттен: «Хорошие неправильные идеи встречаются чрезвычайно редко, а хороших неправильных идей, хотя бы отдаленно способных соперничать с величием теории струн, мир не видел никогда».

Возможно, когда-нибудь мы обзаведемся убедительной теорией, объясняющей самое начало нашей вселенной, которая расскажет нам, существует ли мультивселенная, и если существует, не являются ли так называемые законы природы лишь местными установлениями нашей космической провинции. Однако, пока мы ждем появления этой теории — а ждать, возможно, придется долго — аналогию с «магазином готового платья» можно уже проверить. Ее можно даже опровергнуть: это случится, если наша вселенная окажется настроенной даже более тонко, чем требует наше присутствие. Приведу два примера подобного стиля рассуждений применительно к двум различным научным вопросам.

Во–первых, Больцманн писал о том, что вся наша вселенная является необыкновенно редкой «флуктуацией» в бесконечном и вечном мире с симметричным временем. Сейчас против этой гипотезы выдвинуто много аргументов, но даже тогда, когда она была только высказана, можно было уже отметить, что в больших объемах флуктуации куда менее вероятны, чем в малых. Поэтому (если бы Больцманн был прав) было бы намного более вероятно, что мы находимся в самой малой из возможных флуктуации, совместимых с нашим существованием, а именно солипсическая вселенная, где существует лишь один мозг, полный воспоминаний, была бы более правдоподобна, чем любая другая интерпретация нашего опыта. Если же мы не готовы сделаться солипсистами, то, вне зависимости от нашего начального отношения к теории Больцманна, ее вероятность будет стремительно падать по мере того, как мы будем осознавать колоссальный масштаб нашего космоса.

Во–вторых, если бы мы даже ничего не знали о формировании звезд и планет, то не удивлялись бы тому, что орбита Земли очень близка к окружности; будь она сильно эксцентричной, вода на земле закипала бы в перигелии и замерзала в афелии — суровые условия, неблагоприятные для нашего появления на свет. Однако некоторая умеренная эксцентричность орбиты, очевидно, совместима с жизнью. Если бы выяснилось, что земля движется вокруг солнца по орбите, гораздо более близкой к идеальной окружности, мы могли бы вывести из этого теорию, постулирующую антропную селекцию орбит, чьи эксцентриситеты имеют «байесовскую априорную вероятность», равномерно распределенную на отрезке 0–1.

Мы можем применить этот стиль рассуждений к важным физическим числам (например, к космологической константе L), чтобы проверить, является ли наша вселенная типичной для подмножества вселенных, в которых могла бы существовать сложная жизнь [15]. Методология требует от нас решить, какие значения совместимы с нашим существованием. Кроме того, требуется особая теория, дающая относительные байесовские априорные вероятности для каждого конкретного значения. Например, в случае L все ли значения равно вероятны? Являются ли небольшие значения более предпочтительными с точки зрения физики? Или существует лишь конечное число возможных дискретных значений? Получив эту информацию, можно будет спросить, «типична» ли наша вселенная для подмножества вселенных, в которых мы могли бы возникнуть. Если даже в этом подмножестве (не говоря уж обо всей мультивселенной) она представляет собой нечто из ряда вон выходящее, то нам придется отказаться от нашей гипотезы.

В качестве другого примера проверки теорий «мультивселенной» рассмотрим предположение Смолина [13] о том, что новые вселенные возникают внутри черных дыр и что физические законы в дочерней вселенной хранят в себе память о законах родительской вселенной, иными словами, что и здесь существует своего рода наследственность. Концепция Смолина пока что не подкреплена какой-либо развернутой теорией того, каким образом какая-либо физическая информация (или даже стрела времени) может передаваться из одной вселенной в другую. Однако у нее есть то преимущество, что она делает относительно нашей вселенной предсказание, которое можно проверить.

Если Смолин прав, то вселенные, порождающие много черных дыр, имеют репродуктивное преимущество, которое передается следующим поколениям. Если наша вселенная является результатом такого процесса, то ее способность производить черные дыры должна быть близка к оптимуму в том смысле, что любое незначительное изменение законов и констант физики сделало бы формирование черных дыр менее вероятным. (Лично я считаю, что предсказание Смолина едва ли подтвердится, но он заслуживает нашей благодарности за предоставления примера того, как можно в принципе опровергнуть теорию мультивселенной.)

Эти примеры показывают, что некоторые утверждения о других вселенных могут быть опровергнуты, — необходимое условие валидности научной гипотезы. Мы не можем уверенно утверждать, что «больших взрывов» было много — мы просто слишком мало знаем о самых ранних стадиях развития нашей собственной вселенной. Не знаем мы и того, являются ли фундаментальные законы лишь «разрешающими», этот вопрос предстоит решить физикам двадцать первого столетия. Но если они таковы, то так называемые антропные объяснения станут законными, в сущности, для некоторых важных черт нашей вселенной это будет единственный тип объяснений, которым мы когда-либо будем располагать.

То, что мы по традиции называем «вселенной», может оказаться результатом одного из многих «Больших взрывов», так же как наша Солнечная система — это лишь одна из многих планетных систем в галактике. Как структура кристаллов льда в замерзающем пруду — скорее случайный исторический факт, чем отражение фундаментальных свойств воды, так и некоторые из природных «констант» могут на поверку оказаться случайными деталями, не определенными однозначно общей теорией. Поиски точных формул для того, что мы называем природными константами, могут оказаться такими же тщетными и запутывающими, как поиск точной цифровой закономерности для планетарных орбит, осуществлявшийся Кеплером. А другие вселенные станут частью научного дискурса, такой же, какой были на протяжении столетий «иные миры». Тем не менее (и здесь я охотно уступаю место философам) любое понимание того, почему что-либо существует — почему существует вселенная (или мультивселенная), а не ничто — остается в области метафизики.

Теперь вернемся к нашей собственной вселенной — нашему «космическому оазису» в (возможно) бесконечной мультивселенной. Каково ее отдаленное будущее? Солнце будет продолжать светить еще около шести миллиардов лет — в несколько раз больше, чем потребовалось биосфере земли (включая нас самих), чтобы развиться из первых многоклеточных организмов. Искусственные модификации ведут к гораздо более быстрым переменам, чем естественный отбор. Даже если сейчас жизнь — уникальная особенность Земли, в конечном счете она может «овладеть» космосом. Всю галактику, протяженностью в сотню тысяч световых лет, можно «озеленить» за меньший срок, чем понадобился нам, чтобы развиться из первых приматов. У жизни полно времени, чтобы распространиться по всей галактике и даже дальше.

Мы далеки от кульминации эволюции: образование структуры, интеллекта и сложности еще близко к своему космическому началу. Кротовые норы, дополнительные измерения и квантовые компьютеры открывают умозрительные сценарии, которых мы пока не можем даже вообразить. Возможно, будущее за созданными нами артефактами, которые будут развиваться благодаря своему собственному направляемому разуму. Диффузные живые структуры, свободно парящие в межзвездном пространстве, будут, вероятно, думать в замедленном темпе, но тем не менее смогут найти свое место в отдаленном будущем.

Через шесть миллиардов лет, когда погаснет Солнце, галактики будут более отдалены друг от друга и в определенном смысле более «слабы» — популяция их звезд состарится и газа для образования новых ярких звезд останется меньше. Но что может произойти дальше? Мы не можем предсказать той роли, которую жизнь в конце концов отведет самой себе. Возможно, в далеком будущем вся вселенная станет в определенном смысле живой. Возможно, создания, ведущие свой род от нас, будут способны «создавать» внутри черных дыр новые вселенные. Наша вселенная потенциально способна стать домом для такого множества сложных и разнообразных форм жизни, какого мы и представить себе не можем.

Однако можно составить долгосрочные прогнозы для вселенной, которая будет по–прежнему управляться только физическими силами. Ее судьба — продолжать расширяться, и даже, если современные свидетельства подтвердятся в будущем, с ускорением. Со временем погаснут даже самые медленно горящие звезды и все галактики в нашей локальной группе — наш Млечный Путь, Андромеда и десятки более мелких галактик — сольются в единую систему. Большая часть изначального газа к тому времени будет привязана к мертвым останкам звезд: одни из них станут черными дырами, другие — холодными нейтронными звездами или белыми карликами.

Еще позже могут вступить в свои права события, слишком редкие для того, чтобы быть заметными сейчас, например столкновения звезд. Звезды столь редко рассеяны в пространстве, что столкновения между ними (к счастью для нашего Солнца) крайне редки; однако со временем их число будет возрастать. Терминальные фазы галактик время от времени будут озаряться яркими вспышками, каждая из которых будет сигнализировать о столкновении двух мертвых звезд.

В конце концов погибнут даже черные дыры. Поверхность черной дыры благодаря квантовым эффектам не совсем гладкая и, следовательно, излучает. Этот эффект может быть важен и в нашей нынешней вселенной, если в ней существуют мини–дыры размером с атом: такие черные дыры будут разрушаться, испуская излучение и частицы; чем меньше они становятся, тем мощнее и энергичнее делается излучение, пока наконец они не исчезнут в результате взрыва. Однако существование таких мини–дыр кажется маловероятным. Они могли возникнуть лишь в ранней, сверхплотной вселенной, и даже тогда это было бы вероятно лишь при условиях гораздо более высокой турбулентности, чем предполагаемая теорией. А чтобы сформировать такую черную дыру в наше время, нужно сжать астероид в километр диаметром (или что-нибудь близкое по массе) до размеров атомного ядра. Испарение черных дыр, будучи квантовым процессом, далеко не так важно для больших дыр: время, необходимое для разрушения дыры, пропорционально кубу ее массы. Срок жизни дыры с массой звезды — 10⁶⁶ лет. Даже черные дыры с массой в миллиард солнц вроде тех, что скрываются в центрах галактик, будут разрушены менее чем за 10¹⁰⁰ лет.

Космологи создали весьма обширную спекулятивную литературу о самой начальной вселенной Космическую же футурологию они, напротив, оставили писателям–фантастам. Я сам могу претендовать на одну из первых научных разработок этой темы еще в 1968 году, когда я написал короткую статью под названием «Коллапс вселенной: эсхатологический этюд» [10]. В то время многие космологи полагали, что мы живем в пульсирующей вселенной, которая закончится «большим схлопыванием», и я рассчитал, что может произойти после того, как космическое расширение остановится и вселенная вновь начнет сжиматься. Во время «обратного отсчета» в направлении схлопывания галактики сольются воедино, а отдельные звезды ускорятся почти до скорости света (как атомы в сжатом газе); дело кончится мощными взрывами, поскольку тепло, поглощаемое поверхностью такой звезды (излучение от других звезд испытывающее голубое смещение) будет жарче, чем ее собственные внутренности.

Одиннадцать лет спустя научную респектабельность этому предмету придал Фримен Дайсон: он опубликовал в Reviews of Modern Physics увлекательную и подробную статью под названием «Время без конца: физика и биология в открытой вселенной» [2]. В то время свидетельства в пользу вечно расширяющейся вселенной были не столь ясны, как сейчас. Но уже у Дайсона были свои предрассудки: ему не хотелось бы поддерживать возможность «большого схлопывания», поскольку она «внушала ему чувство клаустрофобии». Он обсуждал перспективы разумной жизни. Возможно ли, спрашивал он, чтобы жизнь сохранилась навечно без угасания разума, даже когда погаснут звезды? Запасы энергии конечны, и на первый взгляд это ограничение кажется фундаментальным. Однако Дайсон показал, что на самом деле оно не фатально. По мере расширения и остывания вселенной для хранения и передачи информации могут использоваться низкоэнергетические кванты энергии (или, что то же самое, излучение со все большей и большей длиной волн). Как бесконечный ряд может иметь конечную сумму (например, 1 + ½ + ¼ + … = 2), так же нет ограничений и на объем обработки информации, который может быть достигнут при конечном расходе энергии. Любой возможной форме жизни придется становиться все холоднее и холоднее, думать все медленнее и медленнее, впадать в спячку на все более долгие периоды времени. Но торопиться ей будет некуда. Как сказал однажды Вуди Аллен, «вечность — это очень долго… особенно ближе к концу».

Дайсон представлял себе эндшпиль растянутым на такое большое число лет, что для его записи потребуется столько же нулей, сколько атомов содержится во всех видимых нами галактиках. К концу этого срока все звезды превратятся в черные дыры, которые, в свою очередь, испарятся за время, почти мгновенное по сравнению с предыдущим.

Через двадцать с небольшим лет после выхода статьи Дайсона наши взгляды на будущее изменились в двух отношениях — и оба они сделали перспективу более мрачной. Во–первых, теперь большинство физиков полагает, что атомы не живут вечно. Со временем, может быть через 10³⁶ лет, белые карлики и нейтронные звезды будут уничтожены — тепло, производимое распадом частиц, будет заставлять каждую звезду светиться, но так тускло, как светится домашний обогреватель. К этому времени наша локальная группа галактик будет лишь сгустком темной материи с небольшим числом электронов и позитронов. За пределами первых 10³⁶ лет мысли и воспоминания смогут выжить лишь в форме сложных круговоротов и магнитных полей в облаках электронов и позитронов, быть может, чего-то вроде враждебного инопланетного разума в «Темном облаке», первом и самом впечатляющем из фантастических романов Фреда Хойла, написанных в 1950–х годах.

Дайсон придерживался оптимистических взглядов на потенциал открытой вселенной, поскольку тогда казалось, что масштаб артефактов, которые когда-либо могут быть созданы, не имеет пределов. Он представлял себе, что обозримая вселенная будет становиться все больше и больше; более того, со временем в поле нашего зрения, а, следовательно, возможной коммуникации и связей, войдут многие галактики, свет которых пока еще не успел дойти до нас; хотя далекие галактики и уходят все дальше, гравитация имеет тенденцию замедлять их разбегание, так что разрушительный эффект расширения будет становиться менее значительным. Однако, судя по современным данным, не похоже, чтобы расширение замедлялось; какая-то отталкивающая сила, или «антигравитация», все быстрее разносит галактики в разные стороны. Следовательно, в отдаленном будущем нас ждут новые ограничения. Галактики будут скрываться из виду еще быстрее: красное смещение их излучения будет становиться все сильнее, с нашей точки зрения их часы будут идти все медленнее и медленнее, пока в определенный момент времени не остановятся на точке замерзания, так что, хотя они и не исчезнут окончательно, мы будем видеть лишь конечный отрезок их будущей жизни. Ситуация аналогична тому, что случится, если космологи упадут в черную дыру: с безопасной точки наблюдения вне черной дыры мы увидим, как наши падающие коллеги «замерзают» в определенном моменте времени, хотя за горизонтом они будут переживать будущее, ненаблюдаемое для нас.

Наша собственная галактика, Андромеда и еще несколько десятков мелких галактик–спутников, находящихся в поле притяжения той или другой, сольются в единую аморфную систему стареющих звезд и темной материи, и вселенная начнет еще более напоминать «островную систему» (тип вселенной, впервые описанный Лапласом). В ускоряющейся вселенной из нашего поля зрения исчезнет все остальное; если ускорение обусловлено фиксированной «лямбдой», это поле зрения никогда не станет намного шире, чем сейчас. Таким образом, имеется жесткое ограничение, хотя, конечно, колоссального объема, на величину любой сети или любого артефакта. Из этого вытекает и определенное ограничение на то, насколько сложным может стать что бы то ни было. Одним из важных недавних достижений была количественная оценка этого ограничения. Пространство и время не могут делиться до бесконечности. Внутренняя «зернистость» пространства устанавливает лимит для сложности сетей, которые могут быть сотканы во вселенной фиксированных размеров.

Даже если удастся разрешить проблему ограниченных энергетических резервов, останется ограничение на разнообразие и сложность. Лучшим способом отогнать скуку в подобной вселенной было бы сконструировать машину времени и, по край–ней мере субъективно, перебрать все возможности, снова и снова проходя по замкнутой временной петле.

Эти долгосрочные прогнозы подразумевают очень красивую физику, большая часть которой вполне понятна. Однако читателям, всерьез интересующимся тем, что случится через триллионы лет, следует помнить о некоторых неясностях. Во–первых, нельзя быть полностью уверенными, что области, находящиеся за нашим нынешним горизонтом, похожи на те части вселенной, которые мы видим. В океане что-то необычное может находиться как раз за горизонтом. Так и вселенная, которая расширяется с замедлением, но, по–видимому, недостаточным, чтобы когда-нибудь остановиться, однажды может быть раздавлена более плотным материалом, пока что невидимым для нас. Даже если этого не произойдет, возможно, что тенденция к большей однородности на больших масштабах не будет продолжаться неопределенно долго. В масштабах, много больших, чем та часть вселенной, которую мы до сих пор наблюдали, может существовать новый уровень структур. Джон Бэрроу и Фрэнк Типлер указали, что если вселенная расширяется в разных направлениях с различной скоростью, то это дает доступ к новому источнику энергии, так называемой «энергии ножниц».

Во–вторых, мы не знаем, что может со временем произойти с «квинтэссенцией» — таинственной энергией пространства, определяющей все ускоряющееся расширение космоса. Эта остаточная энергия может превратиться в какие-то новые виды частиц. Если это превращение будет происходить равномерно, оно не сможет предотвратить печального конца. Однако остаточная энергия может уменьшаться в пузырях, поверхности которых будут сталкиваться друг с другом, создавая концентрацию энергии, способную запустить даже регенерацию атомов. Эта возрожденная вселенная будет состоять из «островков» возрожденной активности, отделенных друг от друга огромными пустотами. Как сказал Пол Стейнхардт, смогут ли будущие существа «постичь, что они происходят из изотропной вселенной, которую мы видим вокруг себя сегодня? Узнают ли они когда-нибудь, что в прошлом вселенная была жива, а затем умерла только для того, чтобы получить второй шанс?»

Более обескураживающую перспективу представляет возможная уязвимость пустого пространства для катастрофических преобразований. Очень чистая вода способна «переохлаждаться» ниже точки замерзания, но замерзает мгновенно, едва в нее попадет пылинка. По аналогии не исключено, что наш нынешний «вакуум» просто метастабилен и может со временем превратиться в совершенно другую вселенную, управляемую другими законами, вероятно с высокой отрицательной лямбдой, которая будет причиной всеобщего взрыва, а не ускоряющегося разлетания.

Время от времени возникают страхи, что подобный переход может быть вызван искусственно, путем столкновения высокоэнергетических частиц во время экспериментов с ускорителями. Ободряет, однако, то, что куда более высокоэнергетические столкновения, например с частицами космических лучей, происходили в природе на протяжении миллиардов лет, не разрывая ткани пространства.

Еще одной дорогой к Армагеддону может стать превращение обычных атомных ядер в гипотетические частицы, называемые «чудачками»: в них содержится третий тип кварков, дополнительный к типам, создающим обычные протоны и нейтроны. Если чудачки способны существовать как стабильные объекты и если их электрический заряд отрицателен (что считается крайне маловероятным), они могут притягивать другие ядра, а затем путем заражения превратить свое окружение и в конце концов всю землю в так называемую «странную материю». Эта возможность достаточно серьезно рассматривалась администрацией Брукхейвенского ускорителя, которая заказала экспертное заключение по вопросу о том, могут ли эксперименты по сталкиванию очень тяжелых ядер вызвать подобную катастрофу.

Возможно, наши отдаленные потомки будут иметь бесконечное будущее (если только не попадут в объятия черной дыры). Однако стоит отметить, что альтернативная судьба — гибель в «большом схлопывании» — может стать источником обогащающего опыта. Мы видели, что в постоянно расширяющейся вселенной события происходят все медленнее и медленнее: общее число дискретных событий или «мыслей» может быть ограничено даже в бесконечном будущем. Джон Бэрроу и Фрэнк Типлер подчеркивали, что в коллапсирующей вселенной возможно обратное: бесконечное количество «происшествий» в пределах конечного времени [1]. Космологи привыкли к идее, что первые мгновения после Большого взрыва были необычайно насыщены событиями: при обратной экстраполяции все больших плотностей время должно измеряться последовательностью часов, которые становятся все меньше, грубее и тикают все быстрее. Бесконечное множество чисел может сложиться в конечную сумму. Таким же образом и в последние мгновения перед схлопыванием мы сможем не только снова увидеть всю свою жизнь, но и пережить бесконечное множество новых событий.

Даже если наша собственная вселенная приговорена к вечному расширению, сценарий «большого схлопывания» может разыграться где-то еще в мультивселенной, там, где имеется иная глобальная кривизна, но законы микрофизики те же, что и у нас (и столь же благоприятны для жизни). Большинство вселенных, управляемых иными микрофизическими законами, должны быть не столь благосклонны к жизни; но некоторые, возможно, допускают даже большую сложность, чем наша собственная. Большинство биологов не способны представить разнообразие инопланетных форм жизни, способных существовать в нашей вселенной, еще менее можем мы вообразить себе, какие возможности могут развертываться во вселенных, управляемых иными «хорошо настроенными» законами.

Иконой 1960–х годов стала первая фотография из космоса, запечатлевшая нашу родную планету с ее сушей, океанами и облаками: хрупкая красота, резко контрастирующая с застывшим и стерильным лунным пейзажем, на котором оставили свои следы космонавты. Теперь мы знаем, что другие звезды — не просто «источники света»: многие из них имеют свиту из вращающихся планет. Через каких-нибудь двадцать лет мы сможем украсить стену другой, еще более впечатляющей фотографией — видом в телескоп на иную землю, вращающуюся вокруг какой-нибудь далекой звезды.

Но будет ли у этой планеты биосфера? Если будет — сможет ли на ней развиться сложная, разумная жизнь? Возможно, эволюция разума требует столь невероятной цепи событий, что из триллионов звезд, видимых в наши телескопы, нет ни одной, вблизи которой он мог возникнуть. В таком случае наша крохотная Земля получает еще более глубокое значение — она важна не только тем, что представляет собой сейчас, но и своим космическим потенциалом.

На 13–м миллиарде лет от рождения наша вселенная только начинает жить. Наши действия в этом столетии могут инициировать распространение жизни за пределами солнечной системы по всей галактике, а со временем и дальше. Или, если жизнь и вправду существует лишь на земле, они могут изменить будущее всего космоса. Гибель высокоорганизованной жизни, пока она ограничена нашей Землей, может оборвать творческий потенциал целого космоса на миллиарды лет вперед: это будет не «просто» земное, но космическое бедствие.

Технология XXI века сталкивает нас лицом к лицу со многими смертельными угрозами. Мы можем столкнуться с глобальной экологической катастрофой. Выше я оцениваю угрозу гибели от искусственно выведенного и размножающегося в воздухе смертельного вируса, передающегося воздушно–капельным путем, или зловредных катастрофически самовоспроизводящихся наномашин. С ростом наших технических достижений возрастает и риск. Существует до ужаса много способов, с помощью которых маленькие группы террористов или случайные происшествия в небольших лабораториях могут вызвать глобальную катастрофу. Любая из этих катастроф может свершиться по злому умыслу или, что пугает еще сильнее, просто из-за технического несчастного случая. (Катастрофу, спровоцированную ускорителем, которую мы упоминали выше, тоже не стоит полностью сбрасывать со счета, но в моем личном «списке рисков» она стоит гораздо ниже, чем катастрофы, связанные с био- или нанотехнологиями.)

Из соображений осторожности правительства должны притормозить исследования в рискованных областях генетической инженерии и нанотехнологий. Такую же предусмотрительность должны проявить и физики. Если эксперимент способен уничтожить мир, даже один шанс из миллиарда — недопустимо высокий риск. На этом уровне нельзя успокаивать себя теоретическими аргументами: они никогда не будут тверже предположений, на которых они основаны, и лишь безответственно самонадеянные теретики будут делать ставки в триллион к одному за истинность своих предположений. Нельзя спать абсолютно спокойно, пока мы не уверимся, что абсолютно такие же события, например равные по мощности энергетические столкновения частиц космических лучей, уже происходили естественным путем и не повлекли за собой никаких бедствий. Превалировать должен принцип «крайней предосторожности».

Но даже если все государства жестко ограничат потенциально опасные эксперименты, пользы от этих запретов будет не больше, чем от законов, касающихся наркотиков. А поскольку даже одно–единственное нарушение запрета способно повлечь за собой глобальную катастрофу, единственной рациональной позицией мне представляется глубокий пессимизм.

Хотя это слабое утешение для жителей Земли, для которых сохраняется риск 50 на 50, но можно гарантировать, что долгосрочный космический потенциал жизни не уничтожен. Когда разумная жизнь в реальной или закодированной форме распространена и за пределами земли, никакая земная катастрофа не может уничтожить после этого ее космический потенциал — жизнь «проложила тоннель» через эру максимального риска.

Некую гарантию может дать создание «космических поселений», вполне возможно, еще до конца XXI столетия. Основав автономные сообщества вне земли, на Луне, на Марсе или свободно летающие в космосе, наш вид будет неуязвим для любой глобальной катастрофы на Земле, и ничто не сможет его уничтожить, какой бы потенциал он ни имел для последующих пяти миллиардов лет. Возможно, это единственная причина, по которой следует отдавать приоритет программам пилотируемых космических полетов. (Это не обязательно подразумевает предприятие в стиле «Аполло»: полеты могут финансироваться частным образом, может быть, действительно став уделом богатых искателей приключений, готовых рисковать, чтобы смело разведывать дальние рубежи.)

Новые технологии могут предложить и другую возможность: загрузить наши «чертежи» в неорганические носители памяти и запустить их в космос (быть может, с возможностью самовоспроизведения). Эти идеи поднимают глубокий вопрос об ограничениях на хранение информации, а также философскую проблему идентичности.

Возможно, наша Земля имеет космическое значение как единственное место, из которого по вселенной может распространиться жизнь. Понимание этого поднимает ставки от Земли до целого космоса. Может быть, эта мысль не поражает воображение так, как «непосредственный» риск для тех, кто уже живет на Земле; но для меня, а возможно, и других (особенно для неверующих) этот космический контекст усиливает императив беречь жизнь на Земле.

Новое столетие, наступающее на этой планете, может стать определяющим моментом для космоса. Возможно, во всей области, исследуемой космологами, — десять миллиардов лет времени, десять миллиардов световых лет пространства — самая важная пространственно–временная точка (не считая самого Большого взрыва) — это здесь и сейчас. Благодаря злому умыслу или несчастному случаю технология XXI века может уничтожить наш вид и тем закрыть возможности нашей биофилической вселенной, эволюция которой еще только начинается. И напротив, благодаря предусмотрительности и экспансии за пределы земли мы могли бы гарантировать достаточное разнообразие, чтобы сохранить потенциал жизни для бесконечного будущего в космосе, который гро–маднее и разнообразнее того, что мы прежде представляли себе.

1. Barrow, J., and Tipler, E., The Anthropic Cosmological Principle (Oxford University Press, Oxford, 1988).

2. Dyson, F. J., "Time without End: Physics and Biology in an Open Universe", Rev. Mod. Phys., 51, 447460 (1979).

3. Fahri, E. H., and Guth, A. H., "An Obstacle to Creating a Universe in a Laboratory", Phys. Lett., В 183, 149 (1987).

4. Garriga, J., and Vilenkin, A., "Many Worlds in One", Phys. Rev., D 64, 043511 (2001); gr-qc/0102010.

5. Guth, A. H., The Inflationary Universe (Addison-Wesley, 1996), especially 245–52; astro-ph/0101507.

6. Harrison, E. R., "The Natural Selection of Universes Containing Intelligent Life", QJ. Roy Ast. Soc, 36, 193 (1995).

7. Linde, A., "The Self-Reproducing Inflationary Universe", Sci. Amer., 5, 32–39 (1994).

8. Polkinghorne, J., Quarks, Chaos, and Christianity (SPCK Triangle Press, London, 1994).

9. Randall, L., and Sundrum, R., "An Alternative to Compactification", Phys. Lett., 83, 4690 (1999).

10. Rees, M., "The Collapse of the Universe: An Eschatological Study", Observatory, 89, 193 (1969).

11. Rees, M., Just Six Numbers (Basic Books, New York, 1999).

12. Rees, M., Our Cosmic Habitat (Princeton University Press, Princeton, 2001).

13. Smolin, L., The Life of the Cosmos (Oxford University Press, New York, 1996).

14. Stapledon, O., Star Maker (Penguin, New York, 1972; first published Methuen, London, 1937), 251.

15. Weinberg, S. W., Conference Summary in "Relativistic Astrophysics", ed. J. C. Wheeler and H. Martin (AIP Publications, New York), 893–910; astro-ph/0104482.