Читать книгу "Параллельные миры. Об устройстве мироздания, высших измерениях и будущем космоса - Митио Каку"

Споры крутятся вокруг двух ключевых вопросов. Первый из них таков: смогут ли разумные существа управлять своими машинами, когда температуры приближаются к абсолютному нулю? Согласно законам термодинамики, поскольку энергия перетекает от более высокой температуры к более низкой, это движение можно использовать для осуществления полезной механической работы. Например, механическая работа может быть получена при помощи теплового двигателя, соединяющего две области с различной температурой. Чем больше разность температур, тем выше эффективность двигателя. На этом были основаны машины, которые обеспечивали промышленную революцию (такие как паровой двигатель и локомотив). На первый взгляд кажется невозможным получить какую-либо работу из теплового двигателя на пятом этапе развития Вселенной, поскольку температуры везде будут одинаковы.

Второй вопрос заключается в следующем: сможет ли форма разумной жизни отправлять и получать информацию? Согласно теории информации, минимальная единица информации, которую можно отправить и получить, пропорциональна температуре. По мере того как температура приблизится к абсолютному нулю, способность обрабатывать информацию также будет серьезно повреждена. Биты информации, которые можно передавать, будут становиться все меньше и меньше по мере того, как Вселенная остывает.

Физик Фримен Дайсон и другие ученые произвели пересмотр физики разумной жизни, пытающейся выжить в условиях погибающей Вселенной. Эти ученые задаются вопросом, могут ли быть найдены оригинальные способы выживания для разумных форм даже в условиях снижения температур почти до абсолютного нуля.

Когда по всей Вселенной начнет падать температура, поначалу существа могут попытаться снизить температуру своих тел при помощи генной инженерии. Этот путь намного более эффективен, чем сокращение потребления энергии. Но в конце концов температура тела достигнет точки замерзания воды. Тут уже разумные создания могут покинуть свои хрупкие тела из плоти и крови и перейти в роботизированные тела. Механические тела могут намного лучше плоти противостоять низким температурам. Но машины также должны повиноваться законам теории информации и термодинамики, что сделает жизнь чрезвычайно трудной и для роботов.

Даже если разумные существа оставят свои роботизированные тела и трансформируются, перейдя в область чистого сознания, все же остается проблема обработки информации. По мере того как температура будет опускаться все ниже и ниже, единственным способом выживания будет «мыслить» медленнее. Дайсон делает вывод, что развитая форма жизни все еще будет способна мыслить в течение неограниченного количества времени путем растягивания времени, необходимого для обработки информации, а также экономить энергию, замедляя жизненные процессы. Хотя физическое время, необходимое для процессов мышления и обработки информации, может растягиваться на миллиарды лет, субъективное время, с точки зрения разумных существ, останется неизменным. Они так и не заметят разницы. Они будут все еще способны мыслить глубоко, но им придется затрачивать на этот процесс неизмеримо больше времени. Заключение, которое делает Дайсон, звучит странно, но оптимистично: таким образом формы разумной жизни смогут обрабатывать информацию и мыслить на протяжении неограниченного времени. На обдумывание одной-единственной мысли могут потребоваться триллионы лет, однако по отношению к субъективному времени процесс мышления будет проходить нормально.

Однако, если разумные существа будут думать медленнее, у них, возможно, появится способность видеть космические квантовые переходы, происходящие во Вселенной. Обычно такие космические переходы, например создание дочерней вселенной или переход к другой квантовой вселенной, происходят на протяжении триллионов лет, а потому говорить о них можно чисто теоретически. Однако на пятом этапе триллионы лет субъективного времени будут сжиматься и могут показаться этим существам всего лишь несколькими секундами. Они будут мыслить настолько медленно, что, возможно, увидят непрерывно происходящие причудливые квантовые события. Возможно, они будут регулярно видеть, как ниоткуда появляются пузырьки-вселенные или происходят квантовые скачки в другие вселенные.

Однако недавнее открытие того, что расширение Вселенной ускоряется, заставило физиков пересмотреть работу Дайсона, и разгорелись новые споры, результатом которых стали совершенно противоположные выводы: разумной жизни грозит неминуемая гибель в ускоряющейся вселенной. Физики Лоуренс Краусс и Гленн Старкмен пришли к следующему заключению: «Миллиарды лет назад Вселенная была слишком горяча, чтобы в ней существовала жизнь. Спустя бесконечное количество эр Вселенная станет такой холодной и пустой, что жизнь, какой бы изобретательной на выдумки она ни была, исчезнет»{205}.

В своей первоначальной работе Дайсон предположил, что температура микроволнового излучения продолжит снижаться бесконечно, благодаря чему разумные существа смогут получать полезную работу из этих крошечных разностей температур. Однако Краусс и Старкмен указывают на то, что если у Вселенной есть космологическая константа, то температуры не будут падать вечно, как предположил Дайсон, а в конце концов достигнут нижнего предела – температуры Гиббонса – Хокинга (около 10–29 К). Когда этот температурный предел будет достигнут, по всей Вселенной установится одинаковая температура, а отсюда следует, что разумные существа не смогут получать полезную информацию путем использования разницы температур. Когда вся Вселенная достигнет однородной температуры, всякая обработка информации прекратится.

(В 1980-е годы было обнаружено, что определенные квантовые системы, такие как броуновское движение в жидкости, могут служить основой компьютера вне зависимости от того, насколько холодно снаружи. Поэтому, даже когда температуры резко упадут, такие компьютеры смогут продолжать работать, используя все меньшее и меньшее количество энергии. Для Дайсона это было хорошей новостью. Но была одна загвоздка. Система должна удовлетворять двум условиям: находиться в равновесии с окружающей средой и никогда не отбрасывать информацию. Но если вселенная расширяется, то равновесие невозможно, поскольку излучение разрежается, а длина его волн растягивается. Ускоряющаяся вселенная меняется слишком быстро, чтобы система пришла в равновесие. А второе условие, то есть требование того, чтобы система никогда не отбрасывала информацию, означает, что разумное существо не должно никогда ничего забывать. В конечном счете разумное существо, будучи не в состоянии избавиться от старых воспоминаний, может начать переживать их снова и снова. «Вечность стала бы скорее тюрьмой, а не бесконечно расширяющимся горизонтом для творчества и исследований. Это могло бы быть нирваной, но будет ли это жизнью?»{206} – спрашивают Краусс и Старкмен.)

В целом мы видим, что в случае, когда космологическая константа близка к нулю, разумная жизнь может «мыслить» бесконечно по мере остывания Вселенной путем замедления жизненных процессов и мышления. Но в ускоряющейся вселенной, такой как наша, подобный вариант развития событий невозможен. Согласно законам физики, вся разумная жизнь обречена на вымирание.