Мичио Каку
Паралелни светове (12)

10
Краят на всичко

„Днес повечето физици споделят мнението, че Слънцето и всички планети с времето ще станат прекалено студени, за да поддържат живота, освен ако някое наистина голямо небесно тяло не се блъсне в Слънцето и не го събуди за нов живот. Тъй като смятам, че в далечното бъдеще човекът ще бъде далеч по-съвършено същество, отколкото е в момента, за мен е недопустима мисълта, че той и наред с всички други разумни същества е обречен на пълно унищожение след толкова продължително и бавно развитие.“

Чарлс Дарвин

Според една норвежка легенда последният ден, или Рагнарок — Залезът на боговете, ще настъпи след някакъв ужасен катаклизъм. Мидгард (Средната земя) и небето ще бъдат сграбчени в менгемето на ужасен студ. Пронизващи ветрове, заслепяващи виелици, опустошителни земетресения и глад ще се стоварят върху земята и безпомощните хора ще измират като мухи. Три такива зими ще парализират земята една след друга, докато чудовищни вълци изядат слънцето и луната и светът не потъне в пълен мрак. Звездите ще изпопадат от небето, земята ще затрепери и планините ще рухнат. Чудовищата ще се окажат на свобода, богът на хаоса Локи ще посее войни, объркване и ужас по обрулената земя.

Бащата на боговете Один ще събере храбрите си воини във Валхала за последната битка. Накрая всички богове ще загинат, злият бог Суртур ще бълва пламъци и сяра и ще предизвика огромен огнен ад, който ще погълне небето и земята. Цялата вселена ще избухне в пожар, земята ще потъне в океаните и самото време ще спре хода си.

Но от пепелищата ще започне едно ново начало. Постепенно от морето ще се появи нова земя, различна от старата, от плодородната почва ще поникнат нови плодове и екзотични растения и ще се появи нова раса хора.

Тази викингска легенда за голямото замръзване, последвано от пламъци и последна битка, е мрачна картина на края на света. Подобни теми могат да се открият в редица митологии по целия свят. Краят на света ще бъде съпроводен от природни катаклизми — обикновено огромни пожари, земетресения или виелици, последвани от последната битка между доброто и злото. Но в тези митове има и зрънце надежда. От пепелищата ще се появи новото.

Изучаващите студените закони на физиката учени днес се изправят пред подобни теми. Суровите данни, заместили предаваните шепнешком около лагерния огън митове, определят начина, по който учените виждат окончателния край на вселената. Тези теми могат да надделеят в научния свят. Сред решенията на Айнщайновите уравнения виждаме и възможните бъдещи състояния, в които има сковаващ студ, огън, катастрофи и смърт на вселената. Но дали накрая ще има възкресение?

Според картината от сателита WMAP разширяването на вселената става все по-бързо и по-бързо поради въздействието на загадъчната сила на антигравитацията. Ако това положение продължи още милиарди или трилиони години, вселената неминуемо ще стигне до състояние на голям студ, подобен на виелицата, предричаща залеза на боговете и слагаща край на живота, какъвто го познаваме. Колкото по-голяма става вселената, толкова повече се увеличава антигравитацията, която разделя галактиките една от друга, което от своя страна увеличава още повече обема на вселената. Този порочен кръг се повтаря непрекъснато, докато вселената не изпадне в състояние, когато ще започне да се разширява експоненциално бързо.

В крайна сметка това ще означава, че цялата видима вселена ще се състои от тридесет и шестте галактики в локалната група, а милиардите други галактики ще са изчезнали отвъд нашия събитиен хоризонт. Пространството между галактиките ще се увеличава по-бързо от скоростта на светлината и вселената ще стане ужасно самотно място. Температурите ще паднат, тъй като останалата енергия ще се разпределя все по-тънко и по-тънко в пространството. Когато температурите стигнат до абсолютната нула, разумните видове ще бъдат изправени пред окончателната си участ — да измрат от студ.

Трите закона на термодинамиката

Ако повярваме на Шекспир и приемем, че целият свят е сцена, то задължително би трябвало да има Трето действие. В Първо действие имаме Големия взрив и появата на живота и разума на Земята. Може би по времето на Второ действие живеем, за да изследваме звездите и галактиките. Накрая, в Трето действие ще бъдем изправени пред окончателната гибел на вселената в Големия студ.

В крайна сметка виждаме, че сценарият трябва да следва законите на термодинамиката. През XIX в. учените формулирали трите принципа на термодинамиката и започнали да размишляват върху окончателната гибел на вселената. През 1854 г. великият немски физик Херман фон Хелмхолц разбрал, че законите на термодинамиката могат да се приложат към вселената като цяло. Това означава, че всичко около нас, включително звездите и галактиките, в крайна сметка ще загине.

Първият закон гласи, че общото количество материя и енергия е постоянно.^[1] Въпреки че енергията и материята могат да се превръщат една в друга (съгласно прочутото уравнение E = ² на Айнщайн), общото количество си остава едно и също и не може нито да се създава, нито да се унищожава.

Вторият закон е най-загадъчният и най-труден за разбиране. Според него общото количество ентропия (хаос или липса на ред) в една система винаги расте. С други думи, в крайна сметка всичко остарява и се разпада. Изгарянето на горите, ръждясването на машините, падането на империите и остаряването на човешкото тяло — всичко това представлява увеличаването на ентропията във вселената. Например, много е лесно да изгорим лист хартия. Това представлява увеличаване на общия хаос. Невъзможно е обаче от дима и пепелта да получим отново хартия. (Ентропията може да бъде накарана да намалява с добавянето на механична работа, както е при хладилника, но само в ограничено пространство. Общата ентропия на цялата система — хладилника и пространството около него — винаги расте.)

„Законът за постоянното увеличаване на ентропията — отбелязва Артър Едингтън, — или Вторият закон на термодинамиката, според мен е най-важният от всички природни закони… ако вашата теория се окаже противоречаща на Втория закон на термодинамиката, не мога да ви помогна по никакъв начин. На нея не й остава нищо друго, освен да потъне в най-дълбоко унижение.“^[2]

(На пръв поглед изглежда, че наличието на сложните форми на живот на Земята противоречи на втория закон. Изглежда забележително, че от хаоса на ранната Земя се е появило това невероятно разнообразие от сложни (и дори разумни!) живи организми, които намаляват общото количество ентропия. Някои виждат в това чудо намесата на някакъв добронамерен създател. Нека обаче не забравяме, че животът се подчинява на природните закони на еволюцията и че общото количество на ентропията продължава да расте, тъй като животът съществува благодарение на непрекъснато отделяната от Слънцето енергия. Ако включим Земята и Слънцето, ще установим, че вторият закон на термодинамиката си остава в сила.)

Третият закон гласи, че никой хладилник не може да достигне абсолютната нула. Възможно е една система да се приближи до нищожна част от градуса над абсолютната нула, но никога да не изпадне в състояние на пълен покой. (Ако включим квантовия принцип, това означава, че молекулите винаги ще имат малко количество енергия, тъй като нулевата енергия означава, че знаем точното положение и скорост на всяка молекула, а това противоречи на принципа на неопределеността.)

Ако приложим втория закон към цялата вселена, това означава, че тя в крайна сметка ще се износи. Звездите ще изразходват ядреното си гориво, галактиките ще престанат да осветяват космоса и вселената ще представлява безжизнена колекция от мъртви кафяви джуджета, неутронни звезди и черни дупки. Всичко ще потъне във вечен мрак.

Някои космолози се опитват да избегнат тази „топлинна смърт“, като издигат идеята за пулсираща вселена. Ентропията ще се увеличава непрекъснато, докато вселената се разширява и накрая не се свие отново. Но след Големия срив не е ясно какво ще се случи с ентропията. Някои смятат, че може би вселената просто ще се повтори едно към едно в следващия цикъл. По-реалистична е вероятността ентропията да се запази и през следващия цикъл, което означава, че продължителността на живота на вселената постепенно ще се увеличава с всеки цикъл. Но независимо как се подхожда към въпроса, пулсиращата вселена, също както отворената и затворената вселена, ще означава унищожаване на разумния живот.

Големият срив

Един от първите опити за използване на физиката за обясняване на гибелта на вселената е статията на сър Мартин Рийс от 1969 г., озаглавена „Колапсът на вселената — есхатологично изследване“^[3]. По онова време стойността на Омега все още до голяма степен била неизвестна и затова той приема, че тя е равна на 2, което означава, че в един момент вселената ще престане да се разширява и ще загине не в Голям студ, а в Голям срив.

Рийс изчислил, че разширяването на вселената ще спре, когато галактиките бъдат на два пъти по-голямо разстояние една от друга в сравнение със сега и гравитацията най-сетне надделее. Червеното отместване, което наблюдаваме в момента, ще се смени със синьо и галактиките ще се втурнат към нас.

При този сценарий, след около 50 милиарда години ще настъпят катастрофални събития, които ще отбележат предсмъртните гърчове на вселената. Сто милиона години преди Големия срив галактиките, в това число и нашата, ще започнат да се сблъскват една с друга и в крайна сметка ще се обединят в едно цяло. Странно, но Рийс открива, че отделните звезди ще загинат още преди да се сблъскат поради две причини. Първо, радиацията от другите звезди ще става все по-силна със свиването на вселената. Следователно звездите ще бъдат огрени от ослепителната изместена в синия спектър светлина на другите звезди. Второ, температурата на фоновото микровълново лъчение ще се увеличи неимоверно. Комбинацията от тези два ефекта ще доведе до температури, които ще надвишават температурите на повърхността на звездите, които ще започнат да поглъщат повече топлина, отколкото ще могат да отделят. С други думи, звездите вероятно ще се разпаднат и ще се разтворят в свръхнагорещени облаци газове.

При тези условия разумният живот не би имал никакви шансове за оцеляване, тъй като не би могъл да се спаси от космическата жега от съседните звезди и галактики. Измъкване няма. Както казва Фрийман Дайсън, „със съжаление трябва да призная, че в този случай няма измъкване от изпържването. Колкото и дълбоко да се заровим в Земята, за да се защитим от изместеното в синия спектър микровълново фоново лъчение, само бихме отложили мизерния си край с няколко милиона години“^[4].

Ако вселената я очаква Голям срив, остава въпросът дали тя ще колапсира и след това ще се възроди отново, както е в теорията за пулсиращата вселена. Това е сценарият в романа на Пол Андерсън „Тау нула“. Ако вселената беше Нютонова, това би могло да стане, ако има достатъчно странично движение, докато галактиките се свиват една в друга. В такъв случай звездите могат да не се съберат в една-единствена точка, а да се пропуснат в точката на максимално свиване и след това да се отдалечат, без да се сблъскат.

Вселената обаче не е Нютонова. Тя се подчинява на уравненията на Айнщайн. Роджър Пенроуз и Стивън Хокинг показаха, че в най-общи линии едно свиващо се множество от галактики в крайна сметка ще образува сингулярност. (Страничното движение на галактиките съдържа енергия и следователно взаимодейства с гравитацията. Следователно гравитационното теглене в теорията на Айнщайн е много по-силно, отколкото в Нютоновата теория, поради което вселената ще колапсира в една точка.)

Петте етапа от живота на вселената

Последните данни от сателита WMAP обаче подкрепят теорията за Големия студ. За да анализират историята на вселената, учени като Фред Адамс и Грег Лафлин от Мичиганския университет се опитаха да разделят живота й на пет етапа. Тъй като боравим с наистина астрономически величини, ще приемем логаритмична времева скала. Така периодът от 10²⁰ години ще бъде представен като 20. (Тази времева таблица беше изработена, преди да бъдат напълно приети следствията от все по-бързо разширяващата се вселена. Все пак общото разделение на етапите си остава същото.)

Въпросът, който не ни дава покой, е възможно ли е разумният живот с неговата находчивост да оцелее в някакъв вид през тези етапи, да премине през сериите катастрофи и дори да избегне гибелта на вселената?

Първи етап — първичната ера

През този първи етап (между –50 и 5, или между 10^–50 и 10⁵ секунди) вселената е подложена на рязко разширяване, но и на също толкова рязко охлаждане. С понижаването на температурите отделните сили, които дотогава са били обединени в една „суперсила“, постепенно се разпаднали и се обособили в познатите ни днес четири фундаментални сили. Най-напред се отделила гравитацията, след това силната ядрена сила, а накрая — слабата ядрена сила. Отначало вселената била непрозрачна и небето било бяло, тъй като светлината била поглъщана още в момента на създаването си. 379 000 години след Големия взрив вселената се охладила достатъчно, за да могат да се образуват атоми, без да бъдат унищожени от огромните температури. Небето почерняло. Микровълновото фоново лъчение е оттогава.

През този период първичният водород се превърнал в хелий, създавайки сегашната смес от звездно гориво, което се разпространило във вселената. На този етап от еволюцията на вселената животът във вида, в който го познаваме, е невъзможен. Температурите са прекалено високи и всякакви ДНК или други автокаталитични молекули биха се разпаднали от непрекъснатите сблъсъци с други атоми, което прави стабилните химични съединения невъзможни.

Втори етап — звездната ера

Днес живеем във втория етап (между 6 и 14, или между 10⁶ и 10¹⁴ секунди), когато водородът се е свил и небето се е озарило от първите звезди. В този етап имаме богати на водород звезди, които светят милиарди години, преди да изразходват ядреното си гориво. Космическият телескоп „Хъбъл“ е фотографирал звезди във всякакъв етап от тяхното съществуване, включително и новообразувани звезди, заобиколени от въртящи се облаци отломъци и прах — вероятни предшественици на планетите и слънчевите системи.

През този етап условията за възникването на ДНК и на живот са идеални. С оглед на огромния брой звезди във видимата вселена астрономите се опитаха да дадат приемливи аргументи, основани на известните ни природни закони, доколко вероятно е възникването на разумен живот в други планетни системи. Но всяка разумна форма на живот ще бъде изправена пред различни трудности, много от които ще бъдат дело на самата нея — замърсяване на околната среда, глобално затопляне и ядрени войни. Дори и да не се самоунищожи, разумният живот ще бъде изправен пред серия естествени катаклизми, всеки от които би могъл да завърши плачевно.

В рамките на десетки хиляди години може да има ледникови епохи, подобни на онази, погребала Северна Америка под почти километър и половина лед, което би направило човешкия живот невъзможен. Преди 10 000 години хората живеели на групи подобно на глутниците вълците и се препитавали на малки изолирани племена. Не е имало натрупване на познание. Не е имало писменост. Човечеството е било заето с една-единствена цел — да оцелее. И тогава, поради неизяснени все още причини ледниковата епоха приключила и хората започнали устремното си издигане от леда към звездите. Този кратък междуледников период обаче няма да трае вечно. Може би след още 10 000 години ще настъпи нова ледникова епоха. Геолозите смятат, че ефектите от малките отклонения във въртенето на Земята около оста й постепенно се натрупват и това позволява на леда от полярните шапки да достига до по-ниски ширини и да покрие отново планетата. Тогава може би ще ни се наложи да се оттеглим под земята, за да останем на топло. Земята в миналото е била изцяло покривана с лед. Това може да се случи отново.

През хилядите и милионите години трябва да сме готови и за сблъсъци с комети и метеори. Най-вероятно подобен сблъсък е сложил край на ерата на динозаврите преди 65 милиона години. Учените смятат, че някакво космическо тяло, може би с диаметър не повече от 15 км, е паднало на мястото на полуостров Юкатан в Мексико, създало е кратер с диаметър 300 км и е изхвърлило толкова прах в атмосферата, че е скрило слънчевата светлина. Температурите рязко спаднали и това довело до измиране на растенията и господстващата по онова време форма на живот. В рамките на по-малко от година динозаврите и повечето от другите видове на Земята изчезнали.

Ако се съди по миналите сблъсъци, вероятността през следващите петдесет години Земята да бъде ударена от астероид, който да предизвика глобална катастрофа, е едно на 100 000. Шансът подобно нещо да стане в рамките на милиони години може би надхвърля 100 процента.

(Във вътрешната Слънчева система, където се намира и Земята, има между 1000 и 1500 астероида с диаметър около километър и милион с диаметър 50 м и повече. Всеки ден в Смитсъновата астрофизична обсерватория в Кембридж постъпват данните от около 15 000 наблюдения на астероиди. За щастие само за 42 известни астероида има малка, но крайна вероятност да се сблъскат със Земята. В миналото имаше няколко фалшиви тревоги, най-известната от които е свързана с астероида 1997XF11. Астрономите погрешно предрекоха, че той ще се сблъска със Земята след тридесет години и това предизвика небивала сензация. Но след внимателно проучване на орбитата на астероида 1950DA учените изчислиха, че съществува съвсем малка вероятност той да се сблъска със Земята на 16 март 2880 г. Компютърните симулации в университета в Санта Круз показаха, че ако астероидът падне в някой океан, ще създаде приливна вълна с височина 120 м, която ще унищожи повечето крайбрежни райони.)^[5]

В рамките на милиарди години ще ни се наложи да се безпокоим и за Слънцето, заплашващо да погълне Земята. Днес нашата звезда е с 30 процента по-гореща, отколкото е била при раждането си. Компютърните изследвания показват, че след 3,5 милиарда години Слънцето ще бъде с 40 процента по-ярко, отколкото днес — а това означава, че Земята постепенно ще се загрява. Слънцето ще става все по-голямо и по-голямо на хоризонта. Отначало живите същества в отчаяните си опити да се спасят от лъчите му може би ще бъдат принудени да се върнат в океаните и ходът на еволюцията да се обърне. Накрая самите океани ще започнат да кипят, което ще направи живота невъзможен. След около 5 милиарда години ядрото на Слънцето ще изчерпи водородното си гориво и нашата звезда ще мутира в червен гигант. Някои червени гиганти са толкова огромни, че биха погълнали и Марс. Нашето слънце обаче най-вероятно ще се раздуе до орбитата на Земята. Така че най-вероятно планетата ни ще загине в пламъци вместо в лед и от нея ще остане само обикаляща около Слънцето сгурия.

Някои физици възразяват, че много преди да се случи подобно нещо, човечеството ще разполага с достатъчно развита технология, за да премести Земята на по-висока орбита, ако вече не сме се преселили на други планети. „Докато хората поумняват по-бързо, отколкото Слънцето увеличава яркостта си, Земята има всички шансове за оцеляване“^[6], отбелязва астрономът и писател Кен Кросуел.

Учените предлагат няколко начина за преместване на Земята на по-висока орбита около Слънцето. Най-простият е да се отклонят серия астероиди от астероидния пояс, които да профучат в близост до Земята. Този ефект на прашката може да увеличи скоростта на движение на земята по орбитата й и да увеличи разстоянието от Слънцето. Всеки тласък ще дава съвсем слабо ускорение, но ще разполагаме с достатъчно време, за да използваме колкото астероида ни трябват. „През няколкото милиарда години преди Слънцето да се превърне в червен гигант, нашите потомци биха могли да отмъкнат някоя звезда и да я поставят в орбита около Слънцето, след което да изведат Земята от сегашната й орбита и да я поставят в орбита около новата звезда“^[7], добавя Кросуел.

Нашето Слънце го очаква различна съдба — вместо в пламъци, то ще загине в лед. След като за 700 милиона години като червен гигант изгори хелия си, то ще изразходва по-голямата част от ядреното си гориво и гравитацията ще го превърне в бяло джудже с размерите на Земята. Слънцето е прекалено малко, за да преживее катастрофата, наречена свръхнова, след което да се превърне в черна дупка. След като се превърне в бяло джудже, то в крайна сметка ще изстине, ще започне да свети със слаба червена светлина, след това с кафява, докато не угасне и не се понесе в космическата пустош като буца ядрена пепел. Бъдещето на почти всички атоми, които виждаме около нас, включително и атомите на нашите тела и телата на любимите ни хора, е да станат част от сгурията на черното джудже. Тъй като масата му ще бъде едва 55 процента от сегашната му маса, остатъците от Земята ще обикалят в орбита, около 70 процента по-голяма от сегашната.^[8]

В този мащаб виждаме, че растенията и животните на Земята ще процъфтят в рамките на някакви си милиард години (и днес ние сме в средата на тази златна епоха). „Майката Природа не е проектирана така, че да ни направи щастливи“ — казва астрономът Доналд Браунлий.^[9] В сравнение с живота на цялата вселена, животът на Земята продължава само частица от секундата.

Трети етап — ера на дегенерацията

През третия етап (между 15 и 39) енергията на звездите във вселената ще се изчерпа. Изглеждащият вечен процес на изгарянето на водород в хелий най-сетне ще спре и ще остави след себе си безжизнени маси от мъртва ядрена материя във формата на джуджета, неутронни звезди и черни дупки. Звездите в небето ще угаснат; вселената постепенно ще се потопи в мрак.

През този етап температурите рязко ще спаднат с угасването на атомните пещи. Всяка обикаляща около мъртва звезда планета ще замръзне. Ако приемем, че Земята по някакъв начин е оцеляла, повърхността й ще представлява плътна ледена кора, която ще принуди разумния живот да си потърси нов дом.

Докато звездите гиганти могат да просъществуват милиони, а изгарящите водород звезди като нашето Слънце — милиарди години, малките червени джуджета биха могли да съществуват трилиони години. Именно затова в опитите Земята да се премести на орбита около такава звезда има смисъл. Най-близкият съсед на Слънцето — Проксима от Кентавър — е червено джудже и се намира само на 4,3 светлинни години от нас. Масата му е едва 15 процента от слънчевата, а яркостта му е 400 пъти по-слаба, поради което всяка планета около него би трябвало да се намира двадесет пъти по-близо, от разстоянието между Земята и Слънцето, за да може да получава същото количество светлина. Но такава планета ще си осигури енергия за трилиони години напред.

Накрая единствените звезди, които ще продължават да изгарят ядреното си гориво, ще бъдат червените джуджета. След време обаче дори те ще угаснат. След сто трилиона години всички останали червени джуджета ще загинат.

Четвърти етап — ерата на черните дупки

През четвъртия етап (между 40 и 100) единствената енергия във вселената ще бъде отделяна от черните дупки. Както показаха Джейкъб Бекенщайн и Стивън Хокинг, черните дупки всъщност не са напълно черни. Те излъчват малки количества енергия и процесът се нарича изпаряване. (На практика това изпаряване е прекалено слабо, за да се наблюдава експериментално. В дългосрочен план обаче то решава съдбата на черната дупка.)

Изпаряващите се черни дупки могат да съществуват различно дълго. Една миниатюрна черна дупка с размерите на протон би могла да излъчи 10 милиарда вата енергия за периода на съществуването на Слънчевата система. Черна дупка с размерите на Слънцето би се изпарила за 10⁶⁶ години.^[10] Черна дупка с масата на галактически куп може да съществува 10¹¹⁷ години. Когато наближи края на съществуването си, след бавното изпускане на енергия черната дупка внезапно експлодира. Възможно е разумни същества, подобно на скупчени около умиращите въглени на угаснал огън бездомници, да се събират около изпаряващите се черни дупки и да извличат от тях малкото останала топлина.

Пети етап — тъмната ера

През този етап (след 101) навлизаме в тъмната ера на вселената, когато всички енергийни източници се изчерпват напълно. Вселената бавно се носи към своята топлинна смърт и температурата наближава абсолютната нула. Самите атоми престават да се движат. Може би дори самите протони ще се разпаднат и ще оставят след себе си море от фотони и нищожно количество слабо взаимодействащи частици (неутрино, електрони и техните античастици — позитроните). Може би ще се появи нов тип „атом“, наречен позитроний, състоящ се от електрони и позитрони.

Някои физици предполагат, че тези „атоми“ от електрони и антиелектрони могат да се окажат новите градивни частици за разумен живот в ерата на тъмнината. Трудностите пред тази теория обаче са огромни. По маса позитроният е сравним с обикновения атом, но диаметърът му ще бъде 10¹² мегапарсека, което е милиони пъти повече от размерите на видимата днес вселена. Затова дори и да се образуват, тези „атоми“ би трябвало да бъдат с размерите на цяла вселена. Тъй като през тъмната ера вселената ще се е разширила до невъобразими размери, тя лесно би могла да побере тези гиганти. Но поради големината им свързаната с тях „химия“ ще трае колосално дълги периоди, нямащи нищо общо с онова, което познаваме днес.

Както пише космологът Тони Ротмън, „и така, след 10¹¹⁷ години космосът ще се състои от няколко електрона и позитрона, затворени в своите тромави орбити, от неутрино и фотони, останали от разпадането на барионите, и от блуждаещи протони, останали от анихилирането на позитрониите и черните дупки. Така е писано в Книгата на съдбата“^[11].

Може ли разумът да оцелее

Имайки предвид смразяващите ума условия в края на Големия студ, учените се питат дали би било възможно оцеляването на разумни форми на живот. На пръв поглед дискусии за живот през петия етап изглеждат безсмислени, тъй като температурата ще се е доближила до абсолютната нула. Въпреки това дебатите са доста разгорещени.

Всички те се въртят около два централни въпроса. Първият е възможно ли е разумни същества да използват машините си при температури, близки до абсолютната нула? Според законите на термодинамиката енергията се движи от по-висока към по-ниска температура и това може да се използва за извършването на полезна механична работа. Например механична работа може да се получи от топлинен двигател, който свързва два района с различни температури. Колкото по-голяма е температурната разлика, толкова по-ефективен ще бъде двигателят. Това е в основата на машините, задвижили Индустриалната революция, като парния двигател и локомотивът. На пръв поглед изглежда невъзможно да се извлече каквато и да било работа на петия етап, тъй като навсякъде температурата ще бъде една и съща.

Вторият въпрос е ще може ли разумният живот да праща и да получава информация. Според теорията на информацията, най-малкото количество изпратена и получена информация е пропорционално на температурата. Когато тя падне почти до абсолютната нула, способността за обработване на информация драстично намалява. Отделните битове, които ще могат да се пренасят в студената вселена, ще бъдат все по-малки и по-малки.

Фрийман Дайсън и други учени подложиха на повторен анализ физиката на разумен живот, мъчещ се да оцелее в една загиваща вселена. Те се питат възможно ли е да се намерят други начини разумът да продължи да съществува и при температури, доближаващи се до абсолютната нула.

С падането на температурата на вселената тези същества първо биха могли да се опитат да намалят температурата на собствените си тела с помощта на генното инженерство. Така те биха могли да използват много по-ефективно все по-намаляващите енергийни източници. Но рано или късно температурата на телата им ще достигне точката на замръзване на водата. Тогава разумните същества ще бъдат принудени да напуснат крехките си тела от плът и кръв и да се прехвърлят в телата на роботи. Механичните тела са способни да издържат на студа много по-добре от плътта. Но машините също трябва да се подчиняват на законите на информацията и термодинамиката, което ще направи животът изключително труден и за роботите.

Дори и да напуснат изкуствените си тела и се трансформират в някакъв вид чисто съзнание, пред разумните същества все още остава проблемът с обработването на информация. Температурите ще продължават да падат и единственият начин за оцеляване ще бъде да „мислят“ по-бавно. Дайсън стига до заключението, че разумното същество би могло да продължи да мисли неопределено дълго, като удължава времето, необходимо за обработване на информация, както и чрез „хиберниране“, за да запази енергията си. Макар че времето за обработване на информация може да се разтегли до милиарди години, „субективното време“ на самите разумни същества ще си остане същото. За тях просто няма да има разлика. Ще могат да се вълнуват от какви ли не дълбоки мисли, само че много по-бавно. С тази странна, но оптимистична идея Дайсън стига до заключението, че разумният живот би могъл да обработва информацията неопределено дълго време. Една-единствена мисъл би могла да продължава трилиони години, но от гледна точка на „субективното време“, всичко ще бъде съвсем нормално.

Но ако мислят по-бавно, разумните същества вероятно ще станат свидетели на квантови преходи във вселената. Обикновено такива преходи като създаването на бебета-вселени или преминаването към друга квантова вселена се случват веднъж на трилиони години и затова са чисто теоретични. През петия етап обаче трилиони години „субективно време“ могат да бъдат за такива същества само няколко секунди. Те ще мислят толкова бавно, че биха могли непрекъснато да виждат какви ли не странни квантови ефекти. Появата от нищото на вселени-мехури или квантови скокове в алтернативни вселени биха били в реда на нещата.

Учените преразгледаха труда на Дайсън в светлината на новото откритие за все по-бързо разширяващата се вселена и започнаха нов дебат, достигайки до противоположни резултати — че разумният живот в крайна сметка ще загине. „Преди милиарди години вселената е била прекалено гореща, за да поддържа живот — отбелязват Лоренц Краус и Глен Стокман. — Безброй години по-късно тя ще стане толкова студена и пуста, че независимо колко гениални са, живите същества ще загинат.“^[12]

В своя оригинален труд Дайсън приема, че температурата на фоновото микровълново лъчение (2,7°) ще продължи да пада неопределено дълго и разумните същества ще могат да извличат полезна работа от температурната разлика. Щом температурата продължава да пада, от това винаги може да се получи някаква полезна работа. Краус и Стокман обаче посочват, че ако вселената има космологична константа, то температурите няма да падат вечно, а в един момент ще достигнат долната граница — температурата Гибънс-Хокинг (около 10^–29 градуса). Стигне ли се дотам, температурата в цялата вселена ще бъде една и съща и разумните същества няма да могат да извличат полезна енергия от температурните разлики. Стане ли вселената еднакво студена, обработването на информация ще спре.

(През 80-те беше открито, че някои квантови системи като Брауновото движение във флуидите може да се използва за основата на компютър, независимо от температурата вън от системата. Така че дори температурите да спаднат неимоверно, тези компютри ще продължат да работят, използвайки по-малко енергия. За Дайсън това бе добра новина. Има обаче една уловка. Системата трябва да отговаря на две условия — да се намира в равновесие с околната среда и никога да не изхвърля информация. Но при разширяването на вселената равновесието е невъзможно, тъй като лъчението се разрежда и дължината на вълните се увеличава. Все по-бързо разширяващата се вселена се променя прекалено бързо, за да може системата да запази равновесието. И второ, изискването да не се отдава информация означава, че разумното същество не може да забравя. Накрая може да се окаже, че то повтаря отново и отново стари спомени. „Вместо безкраен хоризонт на творчество и изследване, вечността може да се окаже затвор. Може да бъде и нирвана, но дали това ще означава живот?“^[13], питат се Краус и Стокман.)

Накратко — виждаме, че ако космологичната константа е близка до нулата, разумният живот може да „мисли“ все по-бавно и по-бавно неопределено дълго време, докато вселената се охлажда все повече и повече. Но във все по-бързо разширяваща се вселена като нашата това е невъзможно. Законите на физиката обричат всякаква разумна форма на живот на гибел.

Ето защо от космологична гледна точка можем да кажем, че условията за живот във вида, в който го познаваме, са само един мимолетен епизод от много по-грамадна картина. Живеем в единствения кратък момент, когато температурите са „точно колкото трябва“, за да поддържат живота — нито много високи, нито много ниски.

Бягството от вселената

Смъртта може да се определи като окончателно прекратяване на обработката на информация. Всички разумни форми на живот във вселената, които разбират фундаменталните закони на физиката, ще бъдат принудени да се изправят срещу неминуемата гибел на вселената и на всякакъв живот в нея.

За щастие разполагаме с достатъчно време да съберем енергия за подобно пътуване. А както ще видим в следващата глава, съществуват алтернативи. По-нататък ще разгледаме въпроса дали законите на физиката ни позволяват да избягаме в някоя паралелна вселена.