Методические материалы, статьи

Миры Александра Виленкина

И надо было выждать только
миг,покуда снова кто-то надо мной перевернет песочные часы,
переместив два конуса стеклянных.

Юрий Левитанский

Новейшие открытия астрономов доказывают, что мы живем в бесконечно большой Вселенной, которая будет вечно расширяться. Однако будущее мироздания выглядит по-прежнему мрачным. Звезды когда-нибудь погаснут. Через 100 триллионов лет лишь черные дыры и нейтронные звезды будут сновать в бескрайнем космосе. Со временем исчезнут и они; вся материя распадется, и даже черные дыры испарятся.

Впрочем, мрак над Вселенной сгустится гораздо раньше — «при живых-то звездах»! Ведь она будет расширяться все быстрее. Расстояние между скоплениями галактик станет стремительно расти. Со временем всякая связь между ними исчезнет. Даже свет не сумеет преодолеть эти темные пучины, разделившие островки звезд. Поэтому увидеть что-либо за пределами своего «микрорайона галактик» будет уже нельзя. (Представьте себе, вы вышли у Теплого Стана, а район Коньково уже улетел в Австралию, и ни огонька впереди!) Эта эпоха — «время полной космической изоляции» — наступит через 3000 миллиардов лет, еще до того, как звезды в нашей Галактике выгорят дотла.

«Тогда мы окажемся на крохотном острове, окруженном со всех сторон темным, пустынным пространством. Безрадостная перспектива! — замечает американский астроном Фримэн Дайсон. — Цивилизации, оказавшиеся в изоляции, не выживут, посколь-ку запас энергии у них ограничен».

Итак, процессы распада во Вселенной будут нарастать, а энтропия — физическая мера равновесия в системе — неотвратимо устремится к максимуму. Однако именно бесконечность Вселенной, может быть, сулит нам спасение. Целый ряд сценариев со счастливым концом, словно уготованных для фильмов Голливуда, предложил американский физик Александр Виленкин из Tufts University.


Чайник на вашем столе опровергает законы физики

В бесконечной Вселенной тепловая смерть — это всего лишь вопрос вероятности. Ведь энтропия — статистический показатель. В целом, она будет неизбежно нарастать, но в отдельных районах Вселенной в какие-то периоды времени может и уменьшиться.

«Тепло перетекает от более горячих объектов к более холодным, пока их температуры не выравняются. После этого перенос энергии прекращается. Однако иногда тепло начинает течь вспять» — поясняет Виленкин.

Это легко представить себе. Поставьте чайник на письменный стол, и через пару минут он закипит. Отправившись в лыжный поход, не думайте о том, как разжечь костер: бросьте на хворост снег — он вспыхнет. Думаете, так не бывает?

Конечно, вероятность этих процессов очень мала. Мы не ошибемся, заявив, что вряд ли они наблюдались на нашей планете. Скорее истлеют все письменные столы в мире и поржавеют все чайники, чем несколько капель воды, стремительно зашипев, выкипят без физической на то причины.

Однако за миллиарды световых лет подобные фантастические флуктуации все же могут случиться. Ведь Вселенная бесконечно велика, а в бесконечном мире любое «ноль целых, ноль ноль ноль ноль…» — дело обыденное. Мало того: эти события могут повторяться сколь угодно часто.

«В отдаленном будущем электростанции некоторых цивилизаций могли бы использовать этот эффект, — пишет Виленкин. — Конечно, я подчеркну, что речь идет об астрономически малой вероятности — куда больше шансов на то, что обезьяна, стуча по клавишам пишущей машинки, случайно напечатает шекспировского “Гамлета”».

«Да еще добавит к нему переводы Б. Пастернака, М. Лозинского и М. Вронченко» — промолвит иной читатель, не доверяющий даже такому сравнению.

Внезапное уменьшение энтропии — сродни крупнейшему выигрышу в лотерее, разыгранной Космосом. Победители заметно повысят свои шансы на выживание. Конечно, вряд ли можно верить, что наши потомки окажутся в счастливчиках, но где-нибудь это непременно случится. Однако это спасение — временное. Вероятность того, что желанный процесс продлится бесконечно долго, равна нулю.

Впрочем, понятие «бесконечная Вселенная», если в него вдуматься, сулит не только метаморфозы энтропии, но и еще более странные вещи.


Квантовая физика в бесконечной Вселенной

Наша Вселенная родилась в пламени Большого Взрыва. В течение миллиардов лет из случайных сгустков материи возникали звезды и галактики. Со временем в разных уголках Вселенной появилось множество «локальных миров» со своей особой судьбой. История нашей планеты — и вместе с ней человека — всего лишь одна из возможных форм эволюции живого в мироздании.

Анализируя подобное развитие событий, Александр Виленкин пришел к поразительному выводу: хотя Вселенная бесконечно велика, число «сценариев эволюции», возможных в ней, равно конечной величине. Поэтому каждая отдельная «история», — например, «история планеты Земля», — может повторяться бессчетное число раз, как и вообще любое событие. Или многократно варьироваться.

Логика его рассуждений такова.

Бесконечная Вселенная состоит из множества наблюдаемых регионов, ограниченных во времени и пространстве. Другие области Вселенной расположены так далеко, что мы не дождемся световых сигналов оттуда. Мы принципиально не можем их наблюдать. «Если бы любые события, протекающие в разных областях космоса, могли отличаться на бесконечно малую величину, то количество этих событий было бы бесконечно велико. Ведь в рамках классической физики разница между двумя событиями может быть сколь угодно мала».

Однако тут вмешиваются законы квантовой физики. Здесь исключительная точность, доступная сторонникам классических методов, невозможна. «Если два события в определенной мере похожи друг на друга, значит, они одинаковы, потому что, по принципу неопределенности Гейзенберга, их принципиально нельзя различить». На основании этого Виленкин делает вывод: «Количество событий в любой области Вселенной, ограниченной во времени и пространстве, равно некой конечной величине». Значит, в бесконечной Вселенной эти события будут повторяться… бесконечное число раз.

Впрочем, все это — лишь гипотеза Александра Виленкина. Наукой пока еще не доказано, что у каждого из нас по всему космосу может быть раскидано множество alter ego. Однако и назвать эту гипотезу «причудливой игрой ума» тоже нельзя. Есть и другие.


«Бутылочная почта» переждет и Большой Взрыв

Следующая гипотеза столь же спекулятивна, хоть и нравится многим космологам. В течение нескольких долей секунды после Большого Взрыва наша Вселенная расширялась «экспоненциально». Скорость этого расширения во много раз превосходила скорость света. Данный факт не противоречит теории относительности, поскольку речь идет вовсе не о том, что какой-то объект движется вопреки законам Эйнштейна, а о том, что само пространство расширяется в подобном темпе. Эта «инфляционная эпоха» подошла к концу примерно через 10-35 секунды после Большого Взрыва, когда единственная сила, действовавшая тогда в пространстве — единое фундаментальное взаимодействие, — распалась на отдельные силы.

Однако могло случиться и так, пишет Виленкин, что инфляционное расширение прекратилось лишь в отдельных частях космоса, в том числе в наблюдаемой нами теперь. Эти области Виленкин именует «термализованными регионами». «Мнимый вакуум», разделяющий их, по-прежнему расширяется со сверхсветовой скоростью и продолжает порождать все новые галактики и скопления галактик. Виленкин называет этот процесс «вечной инфляцией».

Впрочем, нам трудно понять и представить происходящее. Виленкин же пополняет эту туманную картину еще одной несообразной идеей: вполне вероятно, что в нашей Вселенной на основании квантового эффекта вновь и вновь рождаются особые «инфляционные пузыри».

«Каждый из этих экспоненциально расширяющихся пузырей вырастает в целую Вселенную со своей собственной вечной инфляцией. В ней образуется бесконечно много термализованных регионов с бесконечным множеством галактик. В этих регионах также могут возникать новые инфляционные пузыри, из которых вновь вырастают вселенные, и все так и продолжается». Вселенные как на дрожжах растут на этом диковинном космическом тесте. Они появляются как мимолетные образы в тысячах расставленных кругом зеркал. Воистину нет предела их мельканью. Виленкин обозначил эту цепочку вселенских рождений термином «Recycling-Universum» («обновляющаяся Вселенная»).

Общение между отдельными термализованными регионами невозможно, поскольку инфляция «мнимого вакуума» приводит к тому, что ни один сигнал не успевает миновать это пустое, но стремительно расширяющееся пространство. Ничто не может преодолеть границы пространства-времени подобного региона.

Однако, по мнению Виленкина, мы могли бы послать какую-то весточку будущим жителям новых космических «пузырей», то бишь новых вселенных: «Для этого понадобятся прочные контейнеры, куда можно упаковать эти послания, и еще — немножко везения: надо, чтобы эта посылка случайно угодила в народившуюся Вселенную. Адресаты когда-нибудь объявятся в новом мире. Так возникнет разветвленная сеть космической корреспонденции, перетекающая из одного мира в другой. Подобный способ поможет сохранить знания, накопленные жителями Вселенной, обреченной на гибель». Ведь из «тела» оной, как из омертвелого ствола, прорастут новые веточки, или «пузыри», — побеги будущих вселенных.

…Впрочем, точные расчеты поумерили надежды космологов. Благодаря квантовым эффектам, во Вселенной будут возникать не только «пузыри» — зародыши новых миров, но и черные дыры, причем последних окажется, несомненно, больше. Почти наверняка эта весточка будет поглощена черной дырой. Чтобы иметь хоть какую-то надежду на успех предприятия — корреспонденции в мир иной, — надо разослать контейнеров больше, чем атомов в видимой нами вселенной.

Так что либо «знания, накопленные жителями нашей Вселенной» надо умещать на бланке размером с электрон, — воистину подобная почта заслуживает названия «электронной», либо надобна еще дюжина вселенных, чтобы «пустить это барахло на контейнеры».

Конечно, если все события в нашей Вселенной повторяются, то космическая «бутылочная почта» не нужна. «Если законы природы этого не запрещают, то в наблюдаемой части Вселенной все послания рано или поздно, в том или ином из миров, достигнут своих адресатов, хотим ли мы того или так распорядится случайность», — резюмирует Виленкин.

В любом случае, Вселенная, вечно обновляясь, обещает нам вечную жизнь. «Если этот сценарий корректен, то жизнь в самом деле будет вечной — в том смысле, что она никогда не кончится». Впрочем, это не дарует нам личного бессмертия; нет, даже видимая нами часть Вселенной и то будет не вечна: когда-нибудь погибнут и звезды, и даже галактики. Однако законы природы, повторимся, вовсе не исключают, что возникнут бесчисленные обитаемые миры, в которых, по теории вероятностей, еще не раз найдется место вам, читатель, и — через квадриллионы световых лет и за квадриллионы световых лет отсюда — вам еще придется листать журнал «Знание — сила», который переживет эоны лет, чтобы где-нибудь вновь возродиться в том же виде и с тем же содержанием. Применительно к бесконечному миру вероятность — штука неотвратимая.


Быть или не быть, дубль 1010

Все эти странные космические перспективы, обещающие нам бессчетное повторение событий, хоть и изложены в традициях научной литературы, но звучат абсолютно абсурдно. Даже сам автор «оптимистических трагедий» вселенского масштаба соглашается: «Я признаю, что подобная картина меня несколько удручает. Я был бы рад считать жизнь нашей цивилизации уникальным, творческим процессом, где все, что мы делаем, действительно играет какую-то роль. Однако эта вера в значимость и даже судьбоносность наших поступков никак не вяжется с тем обстоятельством, что в бесконечной Вселенной история нашей жизни повторится еще не раз, как угодно варьируясь». И если в этой жизни мы по каждому поводу мучились, решая разнообразные «быть или не быть», то, что бы мы ни решили, какой бы — единственно верный — ответ ни выбрали, в других мирах нам непременно придется перетерпеть и эти «быть», и эти «не быть». Что бы мы ни выбрали, наш выбор ничего не значит — мы успеем прожить все варианты своей судьбы. Так что стоит ли огорчаться неудачам в нашем подлунном мире, если на другой планете под другой луной нам нескончаемо будет везти?

Подобная картина несколько удручает своим «аморализмом»? Однако стоит ли волноваться из-за этого, ведь вашему двойнику, живущему в другом из миров, такая космология непременно понравится.


Телепатия во Вселенной

Несколько фактов из жизни сторожа винного ларька Александра Виленкина

* «По своей гениальности Виленкин не уступает Стивену Хоукингу, но ему мешают излишняя скромность и стеснительность» («Bild der Wissenschaft»).

* Александр Виленкин родился в 1949 году в Харькове. В молодости постоянно чувствовал себя «белой вороной». Поступив в Харьковский университет, нередко игнорировал занятия, предпочитая «сидеть в городском парке, по соседству с университетом, и в одиночку штудировать физику. В университете, — вспоминает ученый, — очень хорошо преподавали физику твердого тела, но там не было никого, кто бы мог читать курс космологии или теорию гравитации. Тогда на это не было спроса».

* После университета и года службы в армии молодому ученому так и не удалось нормально устроиться по специальности. Вот что случилось, говорит он. «Я не был диссидентом. Просто однажды в университете мне предложили стать осведомителем КГБ. Я отказался. Тогда мне пообещали, что будут неприятности».

* В конце концов, физик Виленкин устроился… в зоопарк, где полтора года проработал ночным сторожем. «Мне приходилось также охранять винный ларек. Это была вершина моей карьеры на Украине. Не думайте, что в винный ларек легко было получить место, — пояснял он позднее западным корреспондентам. — Мне пришлось сперва доказывать, что я — не алкаш».

* Служба в зоопарке была, тем не менее, счастливым временем для Виленкина. Он не раз вспоминал потом, как по ночам сидел «возле этих ужасно тесных клеток» с зебрами, львами и медведями и смотрел на мерцающие звезды над головой, размышляя об общей теории относительности Эйнштейна и происхождении Вселенной.

* В 1976 году Александр Виленкин эмигрировал в США. В 1977 году получил ученую степень доктора, защитив диссертацию о биополимерах. В 1978 году занял место профессора в университете Тафтса и с этого времени стал заниматься лишь космологией. Мировая известность пришла к нему в 1982 году, когда на страницах журнала «Physics Letters» он опубликовал статью «Творение Вселенной из ничего».


Может быть телепатия во Вселенной?

Свою версию «непостижимой Вселенной» еще в 1964 году предложил математик Джон Белл. Она основана на одном из принципов квантовой механики.

Как известно, в квантовом мире есть много странностей. В нем действует особая «телепатия», когда-то неприятно удивившая Эйнштейна: две разлетевшиеся в стороны частицы могут вести себя так, словно это одна и та же частица. Они моментально вторят друг другу. Информация об их состоянии передается быстрее скорости света.

Возможно, предположил Белл, такая же «телепатия» связывает и отдельные части Вселенной, например звезды или планеты, ведь на фоне мироздания они так же малы, как фотон или электрон на фоне Альберта Эйнштейна. Тогда все, что свершается на Земле, моментально влияет на события, происходящие где-нибудь за миллиарды световых лет от нас. В свою очередь, на ход земных событий так же неотвратимо влияет космическая даль. Так что вначале думайте, а потом делайте! Иначе за ваши необдуманные поступки отдуваться придется еще инопланетянам. Берегите себя и их!


Время писать компьютерный завет

«Все происходящее в мире — это результат одной грандиозной компьютерной программы» — лейтмотив книги «A New Kind of Science» («Новая разновидность науки»), выпущенной недавно американским автором Стивеном Вулфремом. Эта огромная — почти 1200 страниц! — книга вызвала немалый ажиотаж. Одна лишь «New York Times» посвятила ей целых четыре рецензии.

Впрочем, большинство рецензентов отнеслись к книге скептично. Тем не менее растет когорта физиков и космологов, увлеченных идеей компьютера, разыгравшего вселенскую комедию. Подобная машина, по мнению Вулфрема, с неизменной регулярностью, через бесконечные эоны времени рождает ту же самую вселенную, повторяющуюся как периоды после дробной запятой.

Такого рода теории рождаются не на пустом месте. В самом деле, нашему мирозданию присуща определенная математическая запрограммированность. Большинство происходящих процессов совершается по законам математики; они изначально схематичны. Какой бы фрагмент космоса мы ни выделили, мы обязательно обнаружим бинарные структуры, десятичные системы, шестидесятиричные циклы — как будто сидел небесный программист и составлял алгоритмы, по которым кружатся планеты, идут дожди, летят птицы, а путники движутся из пункта А в пункт В. Даже организмы, называемые нами живыми, — люди, звери, птицы, — тоже во многом запрограммированы с помощью особой системы — ДНК.

Сторонники Вулфрема говорят: «Разве не странно, что все в природе подчиняется физическим законам? Откуда Земля знает свою траекторию? Что, она постоянно измеряет расстояние до Солнца и подставляет текущее значение в ньютоновский закон гравитации? Если же за явлениями природы и впрямь скрыт один безмерный компьютер, то вопросы отпадают. Земля движется по данной траектории, потому что так ей предопределено». Программист Бог сказал бы сомневающимся: «У нас все ходы записаны».

Недавно было даже определено, сколько счетных операций сделал этот «вселенский компьютер» начиная с момента Большого Взрыва. По данным американского физика Сета Лойда, получается число со 120 (!) нулями.

Как относится «программист Бог», — продолжим так именовать этот «вселеннотворный компьютер», — к продукту своего ума: программе, открывшейся Большим Взрывом? Если он, действительно, «великий программист», говорит швейцарский информатик Юрген Шмидхубер, ему не до деталей. Он остается «вне своего создания, невидимый, утончившийся до небытия, равнодушно подпиливающий себе ногти» (Д. Джойс). Он лишь прописал программу, которая машинально штампует самые разные вселенные — миры Юргена Шмидхубера, миры Стивена Вулфрема, миры Стивена Хоукинга.

В глубине души многие физики были бы рады, если бы вся наша divina comedia разоблачилась как некий спектакль, разыгранный по чьему-то сценарию. Ведь они замучились давать философское объяснение всему происходящему. Почему природа неизменно следует нескольким «случайным» законам? Почему массивные тела не отталкиваются, а одноименные заряды — не притягиваются? Все происходит «наоборот», и какой смысл в этом «наоборот»? Почему появились те или иные константы? Как они выделились из бесконечного множества цифр?

Ответ давно известен: нам сказочно повезло, что константы были такими и законы действовали именно так. Иначе быть нашей Вселенной необитаемой, непригодной для жизни или вовсе разрушиться, сжавшись опять в одну точку под оглушительный грохот (Big бамммс!). Когда-то говорили: «Бог сотворил этот мир для человека»; потом веселились: «Повезло!»; потом задумались: «Быть может, все остальные вселенные разрушились и осталась лишь одна наша, случайно устроенная по антропному принципу». Теперь остается поднять шторку над местом, откуда выпархивали эти полуфабрикаты космических миров, и увидеть там Господа Бога — скромного работягу и мастера компьютерной графики, создавшего весь этот мир, — как тут не согласиться с В. Пелевиным? — единственно для того, чтобы развлечь и испытать единственного в мире человека: вас, читатель, персонажа компьютерной игры «Земная цивилизация».

Что ж, быть может, впрямь в последний миг человек испытывает то же, что бессмертный герой Х.Л. Борхеса: «Утром кудесник увидел, что он — в кольце стен, охваченных пламенем… И шагнул навстречу огненным клочьям. Но они не ужалили тела — они приласкали и обняли его, не опаляя и не пепеля. С облегчением, покорностью и ужасом он понял, что и сам — лишь призрак, снящийся другому» («В кругу развалин», пер. Б. Дубина).

Рубеж тысячелетия — время подводить итоги. В последние годы многие деятели науки этим и занимались. Люди гуманитарного склада вспоминали исторические вехи, анализировали судьбы культуры, выбирали лучшие книги тысячелетия. А вот некоторые физики не поддались этому лирическому настрою. Их увлекли недавние изобретения и открытия — компьютерные технологии, голография, теория Большого Взрыва. В своей запальчивости они предлагают пересмотреть историю человечества? Она, видите ли, не творилась, а выдумывалась, не развивалась, а повторялась. Впору упразднить всю философию истории, забыть мифологемы, отринуть традиционные основы мировоззрения… Короче говоря, время писать Новейший компьютерный завет.

Александр Грудинкин



См. также:
Платные и бесплатные игровые автоматы в онлайн-казино
Где можно купить кроссовки асикс?
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное
Аренда автомобиля с водителем Наши водители, профессионалы с большим опытом вождения, избавят Вас от необходимости следить за знаками, пешеходами и автомобилистами, а комфортный интерьер одного из лучших в своем классе седанов позволит расслабиться и получить настоящее удовольствие от поездки и городских пейзажей, мелькающих за окном. Аренда автомобилей с водителем – самый эффективный способ решения транспортного вопроса для тех, кто ценит свое время и средства. VIP сервис.

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005