Известная поговорка «Путешествовать интереснее, чем достигать цели» хорошо отражает сложные и противоречивые отношения людей со временем и вечностью. Смерть — для большинства из нас проклятие, но и вечная жизнь может казаться бесцельной. Это внутреннее напряжение относится как к человеческому существованию, так и к «жизни» вселенной в целом. Оно всплывает и в научной космологии, и в сильной эмоциональной привлекательности, присущей некоторым космологическим моделям в разных культурах.

Мирча Элиаде [9] писал, что все древние культуры основаны на мифе о вечном возвращении. Эволюционная психология показывает, что цикличность глубоко укоренена в человеческой психике. Выживание в былые времена напрямую зависело от способности людей жить в гармонии с циклами и ритмами природы: дневным, лунным, годовым циклами, менструальными циклами и другими биоритмами. Естественно, что в рамках тех культур развивались циклические космологии. Цикличность пронизывает мифы о творении и многих современных культур, от времени сновидений австралийских аборигенов до многоуровневых циклов индуизма. Понятие «колесо Фортуны» и распространенные выражения типа «Жизнь — как зебра, полосатая» свидетельствуют о сильном влиянии циклического мироощущения даже на современное западное общество.

Решительный разрыв с цикличностью принес иудаизм, подчеркнувший роль Бога–Творца, который создал вселенную в определенный момент в прошлом и далее поддерживал ее однонаправленное развитие. В иудаизме, христианстве и исламе время не замкнуто, а линейно, и Бог открывает себя в истории через специфическую последовательность событий (например, творение, грехопадение, воплощение, искупление, суд). Иными словами, перед нами разворачивается космическая история — история, имеющая начало, середину и конец.

С XVII века, когда наука приняла свою современную форму, она разделяла иудео–христианский взгляд на мир. Поток (англ. flux) линейного времени стал основой, на которой Ньютон построил свою механику (его теория «флюксий» ныне известна как дифференциальное исчисление). Любопытно, что космология Ньютона статична и вечна, однако поддерживается божественными заботами.

Наука держалась за статичную и вечную картину космоса вплоть до двадцатого века, когда выяснилось, что вселенная расширяется. С тех пор было выдвинуто множество космологических моделей, исходящих из этого факта. Их выводы о конечной судьбе вселенной радикально различны. Приведем их краткий обзор:

1. Вселенная возникает в определенный момент в прошлом и расширяется вечно, дегенерируя согласно второму закону термодинамики и в очень отдаленном будущем приближаясь к состоянию почти безликого равновесия («тепловой смерти» в космологии XIX века).

2. Вселенная возникает в определенный момент в прошлом и исчезает в определенный момент в будущем (например, коллапсирует в сингулярность конечного «большого схлопывания» или гибнет в космической катастрофе, вроде распада квантового вакуума). Энтропия постоянно возрастает, однако вселенная (по крайней мере в ее нынешней форме) исчезнет раньше, чем будет достигнуто состояние конечного равновесия.

3. Развивается сценарий 2, однако в определенный момент, возможно, в точке, близкой к максимальному расширению, «стрела времени» поворачивает вспять — и вселенная возвращается к итоговому, относительно упорядоченному состоянию, которое аналогично или даже идентично изначальному состоянию «Большого взрыва».

4. Циклическая вселенная, в которой за расширением и сжатием следует «большой скачок» в новый цикл расширения и сжатия. Вселенная бесконечно пульсирует таким образом. Здесь возможны следующие варианты:

• Информация о физическом состоянии до скачка переживает скачок, так что вселенная продолжает развиваться согласно законам термодинамики. С каждым скачком циклы увеличиваются (на что указывал Толмен [25] еще в 1930–х годах) и, возможно, после множества циклов возникает нечто подобное нашей вселенной [16].

• Скачок представляет собой столь экстремальный физический переход, что информация после него воспроизводится «с нуля» [27], может быть, случайным образом. Возможно, изменяются сами законы физики. В этом случае эволюция каждого цикла не обязана коррелировать с предыдущими и последующими циклами. Стоит спросить, уместны ли здесь вообще термины «предыдущий» и «последующий», поскольку временная последовательность в этом случае теряет смысл. С тем же успехом можно сказать, что циклы не последовательны, а параллельны.

• Циклическая модель каким-либо образом комбинируется с обращением времени. Например, стрела времени может быть направлена в разные стороны в следующих друг за другом циклах, поворачиваясь вспять (скорее всего) не на вершине расширения, а в момент скачка. В таком случае по прошествии двух циклов вселенная вернется в изначальное состояние.

5. Стационарная вселенная, которая не имеет ни начала, ни конца, но продолжает неограниченно расширяться. Постоянно возникающая новая материя заполняет промежутки, возникающие при разбегании галактик. Эти инъекции низкоэнтропийной материи всегда «подпитывают» вселенную, позволяя ей сочетать вечное существование с бесконечным развитием. Из вариаций на эту тему можно назвать космологию С–поля, разработанную Хойлом [13], с асимптотически стационарной вселенной, или модели, в которых эволюционные эпизоды погружены в общее стационарное состояние.

6. Космологии мультивселенных. Общая идея этих моделей: то, что мы до сих пор принимали за «вселенную», на самом деле лишь «пузырь пространства», в гораздо более крупной системе, где другие «пузыри», возможно, с совершенно разными физическими условиями, существуют на очень большом расстоянии друг от друга. Каждый «пузырь» может проходить свой жизненный цикл: рождение, развитие и, возможно, смерть; но это не мешает всему ансамблю в целом пребывать в состоянии, похожем на стационарное. Таким образом, мультивселенная вечна, но ее индивидуальные компоненты — нет. Среди моделей такого рода можно назвать хаотическую космологию Линде [18] и «космический дарвинизм» Смолина [23]. В последней модели одна вселенная может порождать другие посредством своеобразного «почкования», так что ситуация напоминает жизнь биологических организмов — по мере того как вселенная — «родитель» стареет, рождаются новые вселенные, и так до бесконечности.

Хотя астрономические наблюдения предлагают нам возможность различения между этими моделями, космология (по крайней мере до самого последнего времени) славилась тем, что из одних и тех же наблюдений разные космологи делали совершенно разные выводы. В этой атмосфере, вероятно, можно понять сторонников и противников различных моделей, которые чаще, чем это принято в науке, привлекают себе на помощь аргументы эмоционального и богословского характера. Например, Фред Хойл ясно дал понять, что теория стационарного состояния привлекательна для него потому, что исключает «Большой взрыв» [14], который в 1950–х годах идентифицировался в некоторых кругах (например, папой Пием XII) с иудео–христианской концепцией творения. Для Хойла (в то время) идея божественного творения была нетерпима, поэтому он приветствовал теорию вселенной, не имеющей ни начала ни конца, как способ избавить научную космологию от ее богословских корней. В том же духе многие ученые (например, Роберт Джастроу [15]) принимали прямо противоположную точку зрения, заявляя, что верят в «большой взрыв» как научную версию библейского мифа о творении. Нет сомнения, что даже сейчас теисты чувствуют себя более комфортабельно с теорией «Большого взрыва», хотя самому по себе учению о творении ex nihilo никогда не предназначался большой вклад в описание начала вселенной.

Читая публичные лекции о моделях космологии, я не раз поражался тому, сколь многие из моих слушателей радостно принимали идею циклической вселенной. Эта модель больше всего соответствует древним космологическим мифам, а также системе индуизма. Трудно сказать, связана ли ее привлекательность с современной популярностью восточной философии, или же в ней отражается глубоко коренящаяся тревога, которую порождает концепция линейного времени, предваряющая западную научную мысль. В то же время другие люди находят идею бесконечных повторяющихся циклов нестерпимой.

Необходимо, однако, проводить различие между строго циклическими космологиями, в которых время замкнуто в кольцо, и теми, в которых повторяются лишь базовые черты все–ленной. Согласно распространенному заблуждению, строгая цикличность означает, что мы обречены на бесконечное и бесцельное повторение одних и тех же событий — идея, отраженная (весьма грубо) в голливудском фильме «День сурка». Здесь смешиваются два различных представления о стреле времени. С одной стороны, существует асимметрия физического мира относительно времени: более поздние состояния объективно отличаются от более ранних (например, энтропия возрастает, люди становятся старше). С другой стороны, существует психологическое впечатление, что время «течет» или «идет» — представление, не имеющее подтверждений в современной физике и отвергаемое многими философами как иллюзия или лингвистическая путаница (см., например, «Миф течения» Дональда Уильямса [28]). В циклической вселенной стрела времени (в первом смысле) должна в какой-то момент обернуться вспять так, чтобы вселенная вернулась в более раннее состояние. Это означает, что различные физические процессы также «пойдут вспять»: например, энтропия начнет падать, а люди молодеть. Однако совершенно неправильно говорить про этот процесс, что «время течет вспять» (поскольку время вообще никуда не «течет»). Большинство физиков считают, что психологическое впечатление течения времени каким-то образом связано с мозговыми процессами и с памятью. Во вселенной с обращенной стрелой времени мозговые процессы также «пойдут вспять» — и никто из нас не станет свидетелем безумных обращенных последовательностей, наподобие разбитых яиц, которые вновь становятся целыми, или тепла, которое спонтанно перетекает от холодных тел к горячим. Таким образом, представление о том, что в строго циклической вселенной «одно и то же повторяется снова и снова» — это просто неправильное понимание соотношения течения времени и временной асимметрии мира. По няв это, мы увидим и то, что строго циклические модели весьма сходны с моделью конечного времени «от взрыва до схлопывания». В обоих случаях речь идет о конечной продолжительности времени, в течение которой могут происходить события, осуществляться проекты и так далее.

Насколько привлекательна вселенная, существование которой конечно? Некоторым людям мысль о гибели всей вселенной внушает ужас несмотря даже на то, что это уничтожение может произойти в отдаленном будущем, через много миллионов лет после их собственной смерти. При столкновении с личной телесной смертью нас часто утешает мысль о том, что «жизнь будет продолжаться» и дальше, наши жертвы и свершения послужат будущим поколениям, наши дети достигнут того, что не удалось нам. Если же вселенная в целом обречена на гибель, может возникнуть ощущение, что и наша жизнь в конечном счете бессмысленна. Возможно, наиболее известное выражение этого чувства, что «если вселенная погибнет, то жизнь бесцельна и бессмысленна», дано Бертраном Расселом [21]:

Это слова из книги Рассела «Почему я не христианин». По–видимому, ход его мыслей следующий: если вселенная не может существовать вечно, значит, не может быть и Бога. Еще один воинствующий атеист, Питер Аткинс, использовал в своем нападении на религию тот же ход мысли [1]:

С этим согласны многие теисты. Не случайно некоторые христианские фундаменталисты отвергают второй закон термодинамики, обрекающий космос на дегенерацию и разрушение. Они утверждают, что вселенная, способная переживать обновление и существовать целую вечность, более соответствует религиозной картине мира, чем вселенная, обреченная на разложение. Однако некоторые знаменитые атеисты (например, Фридрих Энгельс) выражали схожее отвращение к перспективе тепловой смерти космоса и искали путей, на которых законы природы могли бы обойти ее. Но чаще эти негативные чувства по поводу обреченной вселенной относятся к космологическим моделям постоянного расширения, к которым я скоро перейду.

В случае вселенной, которая, скажем, через 100 миллиардов лет сколлапсирует в «большом схлопывании», есть одна тонкость, связанная с тем, какое физическое значение мы придаем слову «конец». Определение времени в простых космологических моделях относится к усредненному состоянию материи. Если говорить о так называемом космическом времени, то «вселенная большого схлопывания» действительно существует лишь конечное время. Однако с приближением к конечной сингулярности температура неограниченно возрастает, и вполне возможно, что на финальных стадиях существования вселенной в ней будет достигнут бесконечный уровень активности. То же самое верно, если вселенная испытает какие-либо отклонения от строгого единообразия (что вполне возможно). В зависимости от технических деталей распределение материи и форма пространства могут претерпеть бесконечно сложные изменения, которые будут происходить со все увеличивающейся быстротой. Типлер [24] показывает, что бесконечное количество информации можно обработать, располагая лишь конечным космическим временем. В этом смысле модель сжимающейся вселенной все же предлагает безграничное множество возможностей.

Теперь обратимся к стандартным моделям постоянно расширяющейся вселенной, существующей бесконечно, но подверженной тепловой смерти. Конкретные детали конечного состояния такой вселенной зависят от наших предположений о природе материи. Общая тенденция для вселенной во всех случаях такого продолжающегося расширения — это охлаждение и приближение к термодинамическому равновесию. Однако классическая тепловая смерть, предсказанная в XIX веке, теперь модифицировалась благодаря факту расширения вселенной, который обусловливает замедление приближения к равновесию. Конкретные детали (например, разрушение протонов, «испарение» черных дыр и т. п.) уже подробно обсуждались в других местах, и я не стану повторять их здесь, скажу лишь, что стандартная картина отдаленного будущего представляет вселенную в виде очень жидкого (и все более разрежающегося) «бульона» из крайне низкоэнергетических фотонов, нейтрино и гравитонов, двигающихся практически свободно в медленно расширяющемся пространстве. Нормальная материя, если она вообще сохранится, возможно, будет состоять из случайных электронов и позитронов, медленно дрейфующих в этом невидимом «бульоне».

За основополагающей статьей Фримена Дайсона [8] последовало множество анализов далекого будущего расширяющейся вселенной и тех вызовов, с которыми придется встретиться живым существам, стремящимся сохранить свое существование среди все уменьшающихся термодинамических ресурсов. Дайсон обнаружил, что сообщество, которое обладает достаточными ресурсами и экономит свободную энергию, может существовать практически бесконечно, хотя и за счет понижения «качества жизни», в частности, все более и более долгих периодов спячки. По сути, Дайсон показал, что процесс обработки информации может не иметь ограничений. Требует ли «жизнь, какой мы ее знаем», чего-то большего, чем простое манипулирование битами информации — это уже другой вопрос.

Внушает ли сценарий Дайсона надежду или утешение? Стоит отметить, что временной отрезок, в течение которого должны истощиться известные нам источники энергии, огромен. Например, для того чтобы черная дыра с массой, равной массе Солнца, испарилась согласно процессу Хокинга, требуется 10⁶⁶ лет! Но в этой игре мы привыкли к большим числам. Психологически, однако, есть большая разница между тем, проживут ли наши потомки какое-то ограниченное (пусть и очень долгое) время, и тем, что жизнь будет в буквальном смысле продолжаться вечно. Нет сомнения, что образ необозримой и почти пустой вселенной, постоянно становящейся все темнее и все холоднее на протяжении вечности, порождает глубокое уныние (по крайней мере, у автора). Конечно, для этой увядающей, никому не нужной вселенной лучше уж достойно умереть. И недавние свидетельства того, что космологическая константа, действующая как универсальная сила отталкивания, не равна нулю, только ухудшают ситуацию: если эта сила существует, значит, в будущем расширение вселенной будет идти все быстрее и быстрее, ускоряя таким образом приближение к состоянию темной пустоты.

Эта горестная судьба нашего любимого космоса может не выглядеть так плохо, если имеются другие вселенные, которые возникнут на его месте. Возможно, различные модели мультивселенных потому завоевывают в последнее время такую популярность, что сохраняют кое-что от идеи вечного обновления, характерной для старой (и ныне дискредитированной) концепции стационарной вселенной. Рассмотрим, например, теорию Смолина [23] о том, что превращение звезд в черные дыры способно создавать новые вселенные — своего рода пузыри пространства на дальней стороне дыры, которые в конце концов отрываются от «материнской» вселенной, образуют отдельное единство и ведут независимое существование. Весь этот процесс, в котором вселенные порождают другие вселенные, может продолжаться ad infinitum. Теория Смолина проецирует на космологию ту же эмоциональную привлекательность жизни, продолжающейся в наших потомках даже после нашей смерти. Быть может, наша мать–вселенная и обречена на вечное бесполезное расширение в темную пустоту, но ее дети, дети ее детей… возможно, их ждет лучшая судьба. Заметим, что в принципе наши потомки могут проникнуть в новорожденную вселенную через «кротовую нору» (предельный случай эмиграции) и обрести там новую жизнь или даже создать искусственным путем свою собственную дочернюю вселенную, чтобы туда переселиться. Так что, даже если наша вселенная обречена, разумные существа могут жить вечно. Иными словами, жизнь и разум могут выйти за границы актуальной вселенной! (Из этого рождается очевидный вопрос: верно ли, что подобные космические инженеры в далеком прошлом перебрались из иной вселенной в нашу, и если нет, то почему.)

Хотя идея мультивселенной, существующей вечно, куда более привлекательна, она не решает богословскую и философскую проблему: зачем нужна вечная жизнь (какой бы она ни была)? Один мой друг заметил однажды: судя по всему, что он слышал о рае (насколько я понял, он имел в виду вечное пассивное блаженство), ничего интересного там нет. Ценность жизни (конечной) для него составляли вызовы и цели. Известно изречение Уэйнберга [26]: «Чем понятнее становится для нас вселенная, тем она кажется бессмысленнее». Но, если у вселенной есть смысл и ее цель достигнута, дальнейшее ее существование выглядит избыточным и ненужным. Может ли вселенная (или мультивселенная), существующая вечно, вообще иметь какой-то смысл?

Разгадка кроется в ответе на вопрос, возможна ли бесконечная новизна. Если вселенная (или мультивселенная) способна к достижению бесконечного числа состояний, значит, перед ней открывается неисчерпаемое множество возможностей. Таким же образом, если множество состояний разума неисчерпаемо, значит, разумные существа могут помыслить бесконечное число мыслей и получить бесконечное число впечатлений. Тогда перед нами открывается возможность бесконечно увлекательного путешествия, конец которого откладывается на целую вечность. С точки зрения человеческих эмоций это, пожалуй, самое лучшее, что можно себе вообразить. Исполнит ли наши надежды реальная вселенная (или мультивселенная) — пусть решает наука.

В пользу идеала вечной новизны свидетельствует знаменитая теорема Курта Геделя, доказывающая, что в области математики существует неисчерпаемый ресурс новизны — истинные теоремы, истинность которых невозможно вывести из предшествующих рассуждений. Предположим, что, как бы сильно ни изменялись наши знания о физическом мире, основные природные процессы все же имеют математическую форму. Тогда и вся вселенная может обладать этим свойством неисчерпаемости.

Но здесь скрывается неприятная загадка. Вселенная может переживать вечное обновление двумя путями — прогрессивным и стационарным. В случае прогресса имеется стрела времени, направленная в сторону большего успеха, так что вселенная в определенном смысле становится со временем все лучше и лучше (она все более усложняется, переживания разумных существ становятся все богаче, приятнее и т. д.). Этот сценарий «все выше и дальше» заставляет предположить, что мы, люди, странным и отчасти обескураживающим образом находимся почти в самом начале (явно весьма несовершенном) бесконечного космического пути прогресса. Если мы принимаем простейшую модель единой вселенной, в которой большой взрыв обозначает начало времени, получается, что люди занимают временную нишу близко к началу великого путешествия, тогда как бесконечное число других разумных существ наслаждается гораздо лучшим положением дел в неограниченном будущем.

Другая концепция — некое стационарное состояние (например, мультивселенная с большим количеством «Больших взрывов», но без начала и конца для всего ансамбля в целом) — означает, что мультивселенная движется «в никуда», проходя все возможные состояния случайным образом, без направленности, предназначения и цели. Отдельные вселенные (или сообщества, или существа) могут жить с сильным ощущением своей цели, но у всего комплекса в целом конечной цели нет. Случайно выбранная вселенная (например, наша) обнаруживает все виды живых существ, получающие все виды впечатлений, но никакой системы в этом нет. Это противоречит и традиционной иудео–христианской линейной модели истории как процесса, направленного к чему-то (то есть божественного замысла, осуществляющегося в истории), и индуистским и языческим концепциям цикличности, но по крайней мере имеет преимущество некоей «возвышенной бесцельности» по сравнению с нигилистической абсурдностью.

Полагаю, в наше время не существует правдоподобной космологической модели, удовлетворяющей два широко распространенных, но, по–видимому, конфликтующих желания: видеть во вселенной конечное предназначение и цель и знать, что ее увлекательное путешествие продлится вечно. Это фундаментальное противоречие между прогрессом и вечностью пронизывает всю историю религий и разрешается в классическом христианском богословии, например, тем, что Бог (и, возможно, рай) вообще выносятся за пределы времени. Таким образом, вечность понимается не как бесконечная продолжительность времени, но как отсутствие времени вообще.

В этом эссе я постарался показать, что люди воспринимают те или иные космологические модели как привлекательные или отталкивающие в зависимости от особенностей своей личности и культуры, в которой они воспитаны. Быть может, будущие поколения людей (или, возможно, уже существующие инопланетяне) будут воспринимать космологию совершенно по–другому. Могут существовать (даже на Земле) общества, радующиеся перспективе космической тепловой смерти и вечной темной пустоты или с надеждой ожидающие уничтожения в «большом схлопывании» (которое по крайней мере представляет собой быстрый и достойный конец). Мы можем также когда-нибудь обнаружить, что время — это вовсе не фундаментальная физическая величина, а эмерджентное свойство некой более глубокой структуры [2]. Быть может, поскольку упомянутое «противоречие» между временем и вечностью вытекает из специфических тревог относительно времени, свойственных нашему виду, открытие, что время — это лишь вторичный феномен, радикально изменит наши представления о мире вместе с нашими надеждами и страхами.

1. Atkins, P., "Time and Dispersal: The Second Law", in The Nature of Time, eds. R. Flood and M. Lockwood (Basil Blackwell, Oxford, 1986), 98.

2. Barbour, J., The End of Time (Phoenix Press, London, 1999).

3. Barrow, J. D., and Tipler, F. J., The Anthropic Cosmological Principle (Oxford University Press, Oxford, 1986).

4. Davies, P. C.W., "Closed Time as an Explanation of the Black Body Background Radiation", Nature, 240, 3 (1972).

5. Davies, P. C.W., The Physics of Time Asymmetry (University of California Press, Berkeley, 1974).

6. Davies, P. C.W., About Time (Penguin, London, 1995; Simon and Schuster, New York, 1995).

7. Davies, P. C.W., The Last Three Minutes (Basic Books, New York, 1994; Weidenfield and Nicholson, London, 1999).

8. Dyson, F., "Time without End: Physics and Biology in an Open Universe", Rev. Mod. Phys., 51, 447 (1979).

9. Eliade, M., The Myth of the Eternal Return, trans, W. R. Trask (Pantheon Books, New York, 1954).

10. Gell-Mann, V., and Hartle, J., "Time Symmetry and Asymmetry in Quantum Mechanics and Quantum Cosmology", in Phisical Origins of Time Asymmetry, eds. J. J. Halliwell et al. (Cambridge University Press, Cambridge, 1994), 311.

11. Gold, Т., "The Arrow of Time", Amer. J. Phys., 30, 403 (1962).

12. Hawking, S. W., "The Arrow of Time in Cosmology", Phys. Rev., D 32, 2489 (1985).

13. Hoyle, F., "A New Model for the Expanding Universe", Mon. Not. Roy. Astron. Soc, 108, 372 (1948); 109, 365 (1949).

14. Hoyle, F., Frontiers of Astronomy (Harper, New York, 1955).

15. Jastrow, R., God and the Astronomers (Norton, New York, 1992).

16. Landsberg, P. T., and Park, D., "Enthropy in an Oscillating Universe", Proc. Roy. Soc. Lond., A346, 485 (1975).

17. Linde, A., Particle Physics and Inflationary Cosmology (Gordon and Breach, New York, 1991).

18. Pike, N., God and Timelessness (Routledge and Kegan Paul, London, 1970).

19. Price, H., Time's Arrow and Archimedes' Point (Sydney University Press, Sydney, 1993).

20. Rees, M. J., Before the Beginning (Helix Books, Cambridge, Mass., 1998).

21. Russell. В., Why I Am Not a Christian (Allen and Unwin, New York, 1957), 107.

22. Shulman, L., "Opposite Thermodynamics Arrows of Time", Phys. Rev. Letts., 53,5414, (1999).

23. Smolin, L., The Life of the Cosmos (Oxford university Press, Oxford, 1997).

24. Tipler, F. J., The Physics of Immortality (Doubleday, New York, 1994).

25. Tolman, R., Relativity Thermodynamics and Cosmology (Clarendon Press, Oxford, 1934).

26. Weinberg, S., The First Three Minutes (Harper and Row, New York, 1988).

27. Wheeler, J. A., "Law without Law", in Quantum Theory and Measurement (eds. Wheeler, J. A. & Zurek, W. H., Princeton University Press, 1983).

28. Williams, D., "The Myth of Passage", Journal of Philosophy, 48, 27 (1951).