Должен предупредить, как и в прошлый раз здесь будет большая преамбула, посвященная причинам, почему так вышло - как обычно с отсылками к истории, философии и даже один бородатый анекдот есть. А вот потом будет, собственно, освещение самой проблемы.
Преамбула, или о каше в голове фанатов физики
Неоднократно на просторах интернета я встречал утверждение, подкрепленное целой кучей цитат Великих Людей, о том что нашей вселенной в конце концов настанет конец, и конец этот будет холодным, тёмным и пустым. Ну и само собой мы все умрём. Казалось бы, физики сказали - значит увы, всё тщетно. Ведь физики же умные, да?
Да. Вот только читатели множества популярных статей, посвященных эволюции вселенной - умом и сообразительностью, к сожалению, не отличаются, и более того, застряли в развитии где-то на уровне религиозных фанатиков. Не верите? Судите сами:
1) религиозный фанатик верит в догмы, которым сотни лет. физический фрик верит в актуальность гипотезы (подчеркну: гипотезы, а не теории, теорией гипотеза становится после получения доказательств) высказанной чёрт знает когда.
2) религиозный фанатик считает любое утверждение авторитета истиной в последней инстанции. Физический фрик считает, к примеру, что если Хокинг сказал нечто, значит так оно и есть, это ж Хокинг.
3) когда религиозные фанатики, являющиеся приверженцами одной догмы, встречаются с приверженцами другой догмы, начинается драка. Когда встречаются приверженцы одной гипотезы с фанатами другой - тоже начинается драка.
Продолжать можно долго. В данном случае нас интересует вопрос - а откуда вообще эти люди взяли, что Вселенной настанет конец, и он будет именно такой. Всё очень просто: для физика сказать одно, а через несколько лет (обычно после получения каких-то актуальных данных) противоположное - вполне нормально, это не политика, это процесс поиска. Сказать - это не всегда значит "выдвинуть гипотезу". Иногда это мнение, иногда это "мне нравится думать, что", иногда это просто отчаянье. Потому что физики - тоже люди, и глядя на весь тот бардак, который в ней творится, у некоторых просто опускаются руки и они уходят в метафизику. Бывает хуже - некоторые просто сходят с ума, потому что физика - штука очень мозголомная. И если читатель хоть раз по настоящему интересовался ОТО, ему уже приходилось заглядывать на википедию, где он находил формулу Эйнштейна, а дальше - всё. Попытки понять что же за фигня такая, скажем, тензор Риччи упираются в формулы и формулировки вида "симметричная билинейная форма на касательном пространстве риманова многообразия" и "хаусдорфово топологическое пространство со счётной базой, каждая точка которого обладает окрестностью, гомеоморфной евклидову пространству", и каждая попытка прояснить значение термина неизбежно приводит к ещё большему количеству непонятных терминов, да ещё и в сопровождении непонятных символов и формул. Потому что на самом деле то, что видит неспециалист на этих страницах описывается достаточно просто: это другой язык. И как и в случае с иностранным языком, например китайским, попытки опредилть значения слова с помощью других слов приводят к проблеме "черного ящика", когда понять что-либо невозможно. Потому что неспециалист лишен словаря и вообще не понимает, и не может увидеть того, чо скрывается за значением этих слов. Ещё хуже то, что многие из этих слов похожи на те, что есть в нашем языке, но имеют при этом в корне другое значение. Из-за этого постоянно получается, что публикации о каких-то открытиях понимаются неверно. Что математическая абстракция на страницах писак тут же становится рельностью. Проиллюстрирую с помощью бородатого анекдота.
— Сейчас проверим, какой вы физик! Дайте определение трём понятиям: «кольцо», «кулон» и «сжатое поле»!
— Кольцо — алгебраическая структура, где определены операции обратимого сложения и умножения. Кулон, он же ампер-секунда — единица заряда. Сжатое состояние поля, - состояние, при котором дисперсии флуктуации канонически сопряжённых компонент поля не равны.
— Кольцо носят на пальце, кулон — на шее. Сжатое поле означает, что комбайн закончил работу. Но тест вы прошли успешно.
Другая проблема в том, что чрезмерно увлекаясь одной частью темы, авторы статей забывают и про физические законы, и про вторую часть проблемы, и несутся сквозь пространство и время к тому, что они полагают концом. Вселенной и нас с вами.
А ещё, если у физиков Вселенная выглядит как нечто поистине необъятное, состоящее из миллиардов галактик в которых миллиарды звезд, то у полуобразованных грамотеев всё это многообразие скукоживается до размеров одной галактики с парой десятков звезд. Они просто физически не способны представить себе что-то большое. Это ограничение неразвитого воображения, между тем именно воображение - то, без чего немыслима никакая научная работа. К сожалению, тут мы переходим к главному - в науке имеет место быть кадровый голод. И нет, это не сомнительное достижение современного мира, как сейчас многие начнут орать. Это постоянное состояние. И началось всё давным-давно.
Исторический экскурс, или история кадрового голода в науке
Когда Пётр Первый основал Академию Наук, в ней было пусто. Страна была патриархально-аграрная, в ней не то, что ученых, в ней читать-писать-считать мало кто умел. Пришлось срочно создавать систему образования, причем учиться никто не хотел - ему пришлось загонять людей в школу штыками и прикладами. Для сравнения - в те времена Кеплер уже открыл закономерности движения планет и звезд, Галилей доказал что звезды движутся, а Грей заложил основы электроники, открыв проводимость металлов, а также проводники и диэлектрики. Ну то есть Российская Наука начала с сильнейшим опозданием, и после Петра потребовалось ещё дикое количество усилий разных интересных людей (на мой взгляд одним из наиболее значимых были усилия Елизаветы и Николая Первого, первая придумала хитрый способ как заманить дворян в школы, а второй выгнал попов из министерства образования и навел всяческий порядок), чтобы в конце концов, после Великой Октябрьской Соцалистической Революции Ленин обнаружил, что у нас 67% населения вообще неграмотные. Но, не смотря на двести лет трэша и угара в системе образования, это дало плоды - тут вам и Ломоносов, и Менделеев, и Циолковский, и Софья Ковалевская (правда сие уже не есть достижение отечественного образования, где женщин в ВУЗы пускать не желали, и как видите, зря, кто хочет учиться - тот будет учиться). Далее была уже советская система образования, основанная на простой идее: "кадры решают". Превращение аграрной страны в индустриальную невозможно без поголовной грамотности и образованности. И чем выше концентрация образованных людей - тем больше шансов на то, что Академия Наук будет укомплектована учеными, а не абы кем с дипломами. И как следствие - тем больше вероятность того, что страна будет не торговать зерном, углем, нефтью и газом в обмен на ништяки, а будет разрабатывать и произвоить собстенные. Но чем больше в общесте становится образованных людей, тем больше крепнет "смута" - получившие образование декабристы хорошо понимали губительность для государства самодержавия и крепостного права. А когда в начале двацатого века к тому же выводу пришли куда более многочисленные рабочие, которые вкусив запретный для простолюдина плод знания (который тем не менее им пришлось дать, потому что промышленности и армии требовались кадры - а быть артиллеристом и не знать тригонометрию - невозможно) захотели ещё, и в результате свергли только-только угнездившихся в роли власти буржуа (если кто не помнит, Октябрьская социалистическая революция следовала за Февральской, буржуазной), вопрос с образованием решали уже другие люди.
А люди, которые имеют контроль над своей жизнью, и понимают что и как устроено во Вселенной неизбежно начинают желать странного. И если раньше это желание было на уровне "я прочитал у Жюля Верна как там народ из пушки на Луну полетел, и сам бы хотел - да кто ж мне даст" (по этой в частности причине, крестьянство долгое время оставалось неграмотным - мало кто хотел вкусив мечты погружаться в навоз и битву за урожай), то теперь это стало возможностью. Люди вдруг поняли, что им сам чёрт не брат и вообще всё по плечу, и накинулись - не по приказу, но по велению сердца - на науку, и в частности на космос.
В результате Советский Союз стал первой страной в мире, которая удачно запустила в космос первый спутник и первого человека - без мощного научного потенциала такое было невозможно. Но, по свидетельствам из тех времен, на пару-тройку настоящих ученых всегда прихоилось полторы сотни прихлебателей, которые ровно ничего не делали, но при этом некоторые из них очень много говорили, и многое из того что они говорили было антинаучной ересью. Это не только у нас было, подобная хренотень творилась по всему миру. В итоге мы до сих пор имеем кадровый голод - тех, кто по настоящему решают насущные проблемы считанные единицы (на весь мир), а тех, кто переливает из пустого в порожнее - очень много (а ещё есть лауреаты Шнобелевской премии, которые делают очень странные вещи, которые, тем не менее, иногда бывают полезные, но об этом в другой раз).
Следует заметить, что и у нас, и у них, в науку шли два вида людей - конкретные ботаны, которые компенсировали свои социальные неудачи умением перелопачивать тонны информации и много ччего обсчитывать, а также мечтатели - из разряда тех, кто любил читать книги. Причем преимущественно фантастические - потому что те кто их тогда писали, можно сказать, освещали передний край науки, как например Александр Беляев (теория гормональной терапии только-только повилась - а он уже написал книгу. В космос ещё не летали, но уже подумывали - а он уже написал книгу. Она - "звезда КЭЦ" вышла в один - 1936 год с фильмом "облик грядущего" по постапокалиптическому сценарию Герберта Уэллса, только в отличие от Уэллса у Беляева в космос летают на ракетах, а не из пушки, в итоге Уэллс предсказал войну, а Беляев - "Мир"). Те кто пишут фантастику сейчас - занимаются пережевыванием в сотый раз идей, изложенных ещё в 1937 году, в "Создателе звезд" Стэплдона. Эти книги заставляют мечтать, развивают воображение, и в конечном счете приводят человека к мысли, что в его силах создать всё то, о чем он мечтает - нужно только побольше узнать о том, как оно всё работает. И такие люди запускали "востоки" и "восходы" у нас, "меркурии", "джемини" и "аполлоны" у них. Их мечты становились реальностью.
Но, не у нас. У нас, если в 1989 году большая часть детворы зачитывалась научной фантастикой, то в 1999 году детвора зачитывалась фэнтези. То есть мечтали они не о том, как покорить новые горизонты науки и техники, а о том, куда бы сбежать от ужасающей действительности. А что у них? А у них есть феномен британских ученых и Голливуд. За последние тридцать лет они умудрились развалить научно-производственную цепочку, позволявшую им запускать "Аполлоны", потеряли половину документации по проекту, разбили два шаттла, и после животрепещущей дискуссии о будущем Америки в космосе (неформально называвшейся "звездный крейсер Галактика" за запредельную шизу в высказываниях), отдали космическую программу на откуп Илону Маску. Потому что покупать двигатели у России - уязвляет национальную гордость. Кстати, Британия свой проект так и не осилила, зато сняла фильм "капсула", который вообще-то об атмосфере всеобщей паранойи в годы холодной войны, но часть населения, питающая любовь к теориям заговора, успокоилась - мол, британцы в космосе были раньше всех, но власти скрывают. Кстати о "польша не может в космос" - а им и не надо, единственный польский космонавт летал на советской ракете по программе "интеркосмос", и хватит об этом.
Возвращаемся к теме. В век интернета появились любители переводить с научного языка на русский. Плохо то, что почти никто из этих людей учеными не являлся, то есть эти люди пытались переводить с неродного языка. Получилось плохо.
Ещё хуже то, что у научпоп-авторов нет под рукой справочника, где зеленым выделялись бы современные научные взгляды, желтым - актуальные, но недоказанные или требующие перерасчета, а красным - устаревшие и вышедшие из употребления.
История вопроса
И вот в этом месте, одновременно с иллюстрацией на живом примере, мы приступим к критике собственно самой идеи о том, что Вселенную ждёт холодный, пустой и темный конец. Как и полагается, начнем с начала.
Когда-то давным-давно Евклид написал книжку "Начала", где изложил геометрические аксиомы (книжка эта вштырила многих математиков, например Ферма написал на полях этой книжки свою знаменитую теорему, попытка доказать которую довела до психушки многих его коллег), и был там Пятый Постулат, звучавший как "Если на плоскости при пересечении двух прямых третьей сумма внутренних односторонних углов меньше 180°, то эти прямые при достаточном продолжении пересекаются, и притом с той стороны, с которой эта сумма меньше 180°. "
Этот постулат никак не выводился из аксиом, и потому многие пытались его выкинуть. Не получилось. Вопрос завис до 1829 года.
В этом году никому не известный российский ученый Лобачевский написал работу, посвященную проблемам геометрии, где сделал неожиданный вывод - что допущение постулата, противоположного постулату Евклида, позволяет построить геометрию столь же содержательную и свободную от противоречий, как и евклидова. Так родилась неевклидова геометрия, причем одновременно с Лобачевским к такому же выводу пришли ещё пара человек, одним из которых был Гаусс. Однако признание Лобачевский получил только после смерти.
Вывод о тепловой смерти Вселенной был сформулирован Р. Клаузиусом в 1865 году на основе второго начала термодинамики. Для тех, кто проспал уроки физики, поясню: второе начало термодинамики делает невозможными в принципе никакие вечные двигатели, а также утверждает, что любая система в виде кастрюли с крышкой, с разницей температур внутри неё, стремится к термодинамическому равновесию, т.е. к средней температуре. Ну то есть применительно ко Вселенной, если бы она была плоской (или открытой), это значит что рано или поздно любое движение в ней прекратится, и она остынет до "температуры окружающей среды". Куда там плоскоземельщикам, тут некоторые люди с 1865 года по наше время считают плоской всю Вселенную.
К таким теориям я бы добавил фразу "в те времена, когда геометрия была Евклидовой, а физика - Ньютоновской..." и это бы прекрасно описало состояние дел в те далекие времена (в Америке заканчивали гражданскую войну, Уругвай и Парагвай что-то там не поделили, Китай обтекал после Второй Опиумной войны, а Льюис Кэрролл издал "Алису в Стране Чудес").
Дело в том, что хотите вы того, или нет, но прямых линий не существует, и живём мы не в трехмерном, а в четырехмерном пространстве (три из которых относятся к пространству, а четвертое - ко времени, и про него все постоянно забывают, особенно когда говорят о расширении Вселенной).
Но поехали дальше. Как очевидно из вышесказанного постулат о тепловой смерти вселенной был справедлив для ньютоновской физики, но в ней чем дальше в космос, тем больше находилось багов, и когда в результате появилась теория относительности над миром словно зажглась огромная неоновая ачивка "достигнут научный прорыв", и это было действительно так. А что же с выводом о тепловой смерти вселенной? Ну, как я и говорил в предыдущей статье, между Эйнштейном и Фридманом разгорелся спор из-за лямда-члена. Который, к слову говоря, и отвечает за то, будет ли вселенная плоской или нет. Эйнштейн считал что да (и тепловая смерть маячила на горизонте), Фридман считал что нет. После открытия того факта что Вселенная расширяется, и Фридман как бы оказался прав, вопрос затих до 1990х годов, когда его подняли снова, ввиду того что оказалось что прав как раз Эйнштейн, и вот тогда на нас обрушился вал публикаций формата "мы все умрём".
Но здесь опять надо селать лирическое отступление. В промежутке между 1905 и 1998 годами в физике произошло много чего интересного. К примеру, параллельно со спором между Эйнштейном и Фридманом был спор Пауля Эренфеста (ученика Больцмана) с Максом Планком, что и повлекло за собой появление квантовой механики, которая получила право на жизнь в ходе спора Нильа Бора с Эйнштейном, в котором Бор доказал Эйнштейну что тот не прав с помощью, собственно, теории Эйнштейна. То есть сделал то, чего не могут все те, кто орёт что Эйнштейн не прав по любому поводу. А когда эти уважаемые мэтры слишком сильно увлекались, на заседаниях председательствовал попугай, которого Эренфест научил произносить фразу " Aber, meine herren, das ist keine physik!", хотя это скорее всего байка - я не слышал чтобы цейлонские попугаи умели говорить.
А ещё научный мир раскололся по сути на четыре части - фанаты древней, но всё ещё работающей в бытовом формате физики Ньютона пытаются патчить теорию и уныло плетутся в хвосте колонны, следом топают фанаты ОТО, пытаясь понять, почему она прекрасно объясняет то, чего не может теория Ньютона, но не может справиться с тем, что объясняет квантмех, далее идет квантмех, который замечательно работает в микромире, но отказывается во всех остальных, и наконец струнники, у которых вообще ничего не работает, "но если увеличить количество измерений, то всё работает отлично, хотя объяснить физический смысл всего этого мы не можем".
Теперь представьте себе: что будет, если взять один тезис у ньютоновцев, второй у ОТОшников, добавить туда щепотку квантмеха и всячески отрицать достижения струнников? Будет каша, которую и представляет из себя мозг человека, который пишет в научно-популярной статье "мы все умрем", даже не пытаясь осмыслить прочитанное.
Между тем, за сто лет открыли и флуктуации вакуума (предсказанные ещё Больцаном), и распад нейтрона (после чего все дружно посмотрели на протон, так как он следующий), и так далее, но - по всем прикидкам выходит, что Вселенная будет расширяться бесконечно. В одном направлении - так уж точно - во времени. А это уже ставит крест на тепловой смерти вселенной, так как как только в уравнении появляется слово "бесконечность", это явный сигнал физику о том, что где-то тут кроется косяк (ещё один косяк кроется в предположении о том, что для достижения скорости света требуется бесконечное количество топлива, что неверно, ибо эффект Оберта. Другой вопрос в том, что если вы попытаетесь разогнаться до релятивистской скорости, вас сожгут некоторые очень интересные физические эффекты).
Вдобавок, уже в 21м веке ученые сделали ещё несколько интересных открытий, например уже упоминавшуюся спонтанность нарушения симметрии, из-за чего, собственно, Большой Взрыв и случился. Вдобавок, у нас одни господа (сторонники лямда-холодной-темной-материи) спорят с другими (сторонниками апгрейженной ньютоновской физики, которая пытается объяснить ускорение расширения вселенной без темной энергии и прочих костылей), пока третьи (струнники) пытаются решить какие-то свои музыкальные проблемы (я не шучу, в тренде запись различных объектов в слышимом диапазоне. Звезды могут звенеть, хотя по мне так это больше похоже на работу средневековой мельницы). Ну и наконец, главное - а кто сказал что Большой Взрыв вообще был (в том смысле, в каком обычно все его понимают - как атомная бомба, или типа того)? Все просто принимают это как факт, даже не пытаясь вникнуть в суть происходившего, связать воедино все детали и понять, представить, увидеть это.
Есть предположение, что пессимизм связан с неудовлетворенностью жизнью. Именно эта неудовлетворенность заставляла людей пытаться как-то её улучшить, и в конечном счете это приводило к революциям - социальным и научно-техническим.
А это, в свою очередь приводит нас к мысли, что вопрос судьбы Вселенной - это экзистенциальный вопрос, и как говорил попугай Эренфеста - " Aber, meine herren, das ist keine physik! " ("Но господа, это не физика!")
Мне нравится думать о том, что во Вселенной всегда будут гореть звезды. Потому что на таких расстояниях Второе Начало Термодинамики работает через одно место (ибо световой горизонт), а ещё потому, что делать выводы о том, что всё будет плохо только потому, что у нас уже всё плохо - это как-то неоптимистично. Ведь, в конце концов, звёзды всё ещё светят. И однажды мы полетим к ним. А как вы считаете?