|
Что, если скорости всех частиц внезапно изменятся
|
|
|
|
Сегодня утром я проснулся в поту на лбу после научного кошмара. В моем сне демон, придуманный физиком Джеймсом Клерком Максвеллом в 1867 году, решил мгновенно изменить скорости всех частиц во Вселенной на противоположные. Поначалу жизнь на Земле не пострадала бы от экзистенциального удара. Водители обнаружили бы, что их автомобили движутся задним ходом, и отреагировали бы соответствующим образом. Земля начнет вращаться вокруг Солнца в противоположном направлении, а Солнце совершит оборот по кругу вокруг центра Млечного Пути. Вращение Земли также обратится вспять, что вызовет необычную смену света и тьмы в этот конкретный день. Климат изменится из-за изменения направления океанических и атмосферных течений, а из спящих вулканов может хлынуть лава. Но благодаря технологическим инновациям человечество найдет способ выжить и приспособиться к новым местным условиям.
|
|
|
|
Эта адаптация будет эффективной в течение ограниченного времени. Но вот в чем загвоздка. Расширяющаяся Вселенная начнет сжиматься. За 13,3 миллиарда лет средняя космическая плотность вещества увеличится в тысячу раз. Менее чем через полмиллиарда лет плотность вещества увеличится еще в тысячу раз. В это время температура космического микроволнового фона будет составлять комнатную температуру, на 300 градусов по Кельвину выше абсолютного нуля.
|
|
|
|
|
|
|
Это повышение космической температуры стало бы облегчением для всех выживших людей. Причина проста. К тому времени, примерно через 7,6 миллиарда лет, Солнце уже исчезло бы, а его ядро превратилось бы в тусклую металлическую сферу размером с Землю, белого карлика. Цены на недвижимость на Земле резко упадут, потому что никто не захочет жить в ледяной пустыне. Для выживания потребуются альтернативные источники тепла. После исчезновения Солнца людям придется занять космическую платформу, работающую на альтернативном ядерном реакторе. Космическое облегчение наступит через 5,7 миллиарда лет после гибели Солнца, когда Вселенная достигнет комнатной температуры, что устранит необходимость в дополнительном теплоснабжении. Согласно статье, опубликованной мной в 2013 году, эта пригодная для жизни космическая эпоха продлится около 7 миллионов лет.
|
|
|
|
Но, как это часто бывает в жизни, блаженство недолговечно и обычно сменяется страданиями. Вскоре после наступления обитаемой космической эры жизнь станет невозможной, поскольку космическое сжатие поднимет среднюю температуру до более высоких значений. От глобального потепления космоса никуда не деться. Менее чем через 10 миллионов лет после наступления космической эры, пригодной для жизни, во Вселенной будет жарче, чем на поверхности Солнца. Через несколько сотен тысяч лет средняя температура поднимется до планковской отметки в 10^{32} градусов Кельвина, что на 29,6 десятых больше комнатной температуры. Излишне говорить, что все люди сгорят в топке этого космического ада. Физические атомы будут измельчены и сжаты до такой высокой плотности, что превратятся в смесь элементарных частиц, включая электроны, позитроны, кварки и глюоны, смешанных в горячей ванне из излучения и нейтрино.
|
|
|
|
Не все будет потеряно. Черные дыры на самом деле процветали бы, увеличиваясь в массе и сохраняя свою идентичность изолированных островков пространственно-временных структур, погруженных в горячий густой суп из вещества и излучения. Эти ранее существовавшие черные дыры были бы единственными сохранившимися памятниками старой Вселенной, в которой мы все обитали до того, как демон Максвелла начал действовать.
|
|
|
|
Интересно, что по мере приближения Вселенной к Большому сжатию средняя плотность материи станет настолько высокой, что различные пространственные области окажутся изолированными друг от друга. Это происходит потому, что разные точки в пространстве будут окружены горизонтом событий размером, сравнимым со скоростью света, умноженной на время, оставшееся до Большого взрыва. Ситуация похожа на динамику коллапса звезды внутри ее собственного горизонта событий и превращения в черную дыру, как это было описано Робертом Оппенгеймером и его аспирантом Хартлендом Снайдером в статье 1939 года. Сжимающаяся Вселенная вела бы себя как звезда бесконечного размера без внешней границы. В среднем известная Вселенная однородна и сферически симметрична. Из-за сферической симметрии теорема Биркгофа в общей теории относительности подразумевает, что динамика вещества и излучения внутри сжимающейся сферической области не будет зависеть от того, что находится за пределами сферы. Как и в случае с Лас-Вегасом: “То, что происходит внутри горизонта космических событий, остается в пределах горизонта космических событий”. По мере приближения к Большому кризису сколь угодно малые регионы будут причинно отсоединяться друг от друга.
|
|
|
|
Каков будет конечный результат после Большого сжатия? Мы не знаем, потому что у нас нет предсказуемой теории квантовой гравитации. Результат может быть похож на то, что происходит с веществом звезды, когда оно приближается к центру черной дыры. Если бы мы знали, куда девается вещество, из которого образуется черная дыра, мы бы знали, что происходит после сильного сжатия, вызванного демоном Максвелла.
|
|
|
|
К счастью, известно, что такого демона не существует. Однако представление о том, что он мог бы натворить, помогает нам понять, насколько нам повезло жить во Вселенной, которая будет расширяться вечно. В этот праздничный день благодарения давайте все поднимем тост за нашу космическую удачу.
|
|
|
|
Источник
|
