Сегодня в телевизионном интервью, мне задали вопрос о возможной «смерти» Вселенной в далёком будущем.
Пятьдесят лет назад Стивен Хокинг рассчитал, что чёрные дыры испаряются за счёт излучения частиц, которые не могут быть удержаны внутри их горизонта событий. Такие частицы ведут себя как упитанные заключённые, которых невозможно запереть за тюремными стенами. Хокинг показал, что излучение с длиной волны, превышающей размеры горизонта событий, приводит к испарению чёрных дыр.
Моё интервью было вызвано выходом новой научной статьи, авторы которой утверждают, что излучение Хокинга должно исходить от любой кривизны пространства-времени, даже при отсутствии горизонта событий. В другой статье, которую я написал совместно с Марком Херцбергом, мы показали, что предложенный ими формализм противоречит уже установленным результатам, касающимся излучения Хокинга. Тем не менее, авторы проигнорировали нашу критику и применили свою теорию ко всем гравитирующим телам. Они предположили, что звёзды и гало тёмной материи должны испаряться по прошествии чрезвычайно долгого времени, что в итоге приведёт к исчезновению всей материи во Вселенной.
Это предположение вызвало лавину сомнений. Во-первых, остаётся неясным, как такой процесс испарения мог бы нарушить закон сохранения квантовых чисел — например, барионного числа звезды, которая испаряется в излучение. Но даже если отложить этот концептуальный барьер, мы не можем быть уверены, что физические законы вообще будут применимы на расчётных временных масштабах — 10^{68} лет для нейтронных звёзд и 10^{135} лет для суперкластеров галактик.
Интервьюер попросил меня уточнить, стоит ли нам вообще беспокоиться по поводу смерти Вселенной.
Я ответил достаточно спокойно — по нескольким причинам. Во-первых, согласно простейшим расширениям Стандартной модели физики частиц, основные строительные блоки атомных ядер — например, протоны — должны распадаться на куда более коротких временных шкалах. Но даже раньше этого события возможно развитие тёмной энергии, которая сейчас доминирует в энергетическом бюджете Вселенной. Она может измениться и вызвать «Большой коллапс» — в рамках циклической модели, где за Большим взрывом следует Большой сжатие, и так периодически.
Наконец, нужно помнить: мы не знаем, сохранятся ли законы физики, какими мы их знаем, на временных интервалах в 10^{68} или 10^{135} лет. Реальное будущее может полностью выйти за рамки физической реальности, которую мы наблюдали на протяжении последних 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва. По всем этим причинам я высказал мнение, что не стоит терять сон из-за предсказанной гибели Вселенной.
Но есть и куда более насущные экзистенциальные проблемы, о которых стоит беспокоиться уже в обозримом будущем. Примерно через миллиард лет Солнце станет ярче и испарит всю жидкую воду на поверхности Земли посредством парникового эффекта. Это превратит нашу планету в негостеприимную пустыню, непригодную для жизни в её привычной форме. К тому времени нам придётся создать космическую платформу с внутренним ядерным реактором, чтобы заменить Землю как жизненное пространство рядом с Солнцем для наших потомков.
Через 7,6 миллиарда лет Солнце умрёт, сбросив свои внешние оболочки и превратившись в белого карлика — охлаждающийся металлический остаток размером с Землю, содержащий около 60% нынешней массы Солнца. Заселение Луны или Марса не решит проблему выживания, потому что усиление яркости и расширение Солнца до своей гибели разрушительно скажется и на этих телах. К тому времени самым разумным решением для человечества станет превращение в межзвёздный вид.
Наши путешествия могут привести потомков к зонам обитаемости вокруг наиболее распространённых звёзд — красных карликов. Эти многочисленные звёзды могут иметь массу всего 7% от солнечной и питаются термоядерной реакцией, которая может длиться до десяти триллионов лет — в тысячу раз дольше, чем Солнце.
Большинство звёзд, подобных Солнцу, уже прошли эту опасную эволюционную стадию, потому что родились на миллиарды лет раньше него. Это означает, что многие технологические цивилизации, возникшие до нас на миллиарды лет, уже столкнулись с теми же экзистенциальными вызовами, что и мы сейчас — вызванными эволюцией звёзд. Изучение инновационных технологий, которые они могли разработать для преодоления этих угроз, поможет нам справиться с собственными трудностями. Тот факт, что Солнце родилось в последней трети истории Вселенной, — это большое преимущество. Это даёт нам шанс поучиться у тех, кто был до нас.
Согласно последним статистическим данным об экзопланетах, в нашей галактике Млечный Путь существует миллиарды аналогов пары Земля–Солнце. Применяя принцип «выживает сильнейший» к тысячам или даже миллионам технологических цивилизаций, предшествовавших нам, можно предположить, что дольше всего выживали те, кто сумел покинуть свою звезду. Именно их технологические артефакты с наибольшей вероятностью могли достичь нас за прошедшие миллиарды лет. Вместо того чтобы сосредотачиваться на поисках микробов, уступающих нам по уровню, нам лучше искать формы жизни, превосходящие нас в межзвёздной пищевой цепи.
В Десятилетнем обзоре приоритетов астрономии США 2020 года наивысший приоритет был отдан инвестициям свыше десяти миллиардов долларов на поиск химических следов микробов в атмосферах экзопланет. Мой совет — подстраховаться и вложить миллиарды долларов в поиск технологических межзвёздных объектов. Иначе более продвинутые цивилизации могут посчитать наши научные амбиции жалкими. Возможно, они уже смеются над нашим мейнстримным научным представлением, что существование кого-то вроде нас на экзопланете вроде Земли — это нечто из ряда вон выходящее.
Такое разнообразие стратегий поиска не только увеличит наши шансы что-либо обнаружить. Самое важное — если мы найдём продукты более развитых форм жизни, мы сможем извлечь из них новые научные знания и технологии. А если когда-нибудь нам удастся установить контакт с инопланетными учёными, мы сможем спросить у них:
«Какой у вас самый лучший прогноз на долгосрочное будущее Вселенной?»
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos