О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

Но взаимодействия обеспечить фантастическую однородность CMB-излучения не могли. Времени, прошедшего с момента Большого взрыва, было явно недостаточно для того, чтобы физический процесс, даже происходящий со скоростью света, привел к выравниванию температурных неоднородностей до того, как древние CMB-фотоны вырвались на волю и начали свободный полет к нам. Это иллюстрирует рис. 19, который представляет прошлое наблюдателя во Вселенной, образованной горячим Большим взрывом, чуть точнее, чем набросок Эллиса (рис. 18). Фотоны микроволнового фона, приходящие к нам с противоположных направлений на небе, начинают свое движение из точек A и B нашего светового конуса прошлого, но световые конусы прошлого каждой из этих точек не пересекаются при движении вспять во времени вплоть до его начала. Это означает, что с момента Большого взрыва между A и B не мог пройти ни один световой сигнал. А так как скорость света ставит верхний предел скорости распространения любого сигнала, это значит, что какой бы то ни было физический процесс не мог связать друг с другом области вокруг точек A и B и установить тем самым вокруг них общую среду с почти идентичной температурой. Как говорят физики, области вокруг точек A и B лежат вне космологических горизонтов друг друга.

Рис. 3. Наше прошлое, согласно модели горячего Большого взрыва 1960-х. Вершина конуса – наше «здесь и сейчас». Фотоны микроволнового фона, приходящие к нам с противоположных направлений на небе, происходят из точек A и B на нашем световом конусе прошлого.

Эти точки находятся далеко за пределами космологических горизонтов друг друга: их собственные грушевидные световые конусы прошлого не пересекаются друг с другом на всем их протяжении, если двигаться назад во времени вплоть до его начала. И все же наблюдаемые температуры фотонов, приходящих из точек A и B, одинаковы с точностью до одной тысячной доли процента. Как это возможно?

Фактически, когда в модели горячего Большого взрыва 1960-х мы наблюдаем CMB в направлениях, разделенных на небе более чем на несколько градусов, мы видим участки Вселенной, которым еще предстоит войти в контакт друг с другом. Наша сегодняшняя наблюдаемая Вселенная должна включать в себя не менее чем несколько миллионов таких независимых космических областей, ограниченных каждая своим горизонтом. В свете этого почти идеальная однородность CMB-излучения по небу становится не просто загадочной, но поистине таинственной. Если бы Эддингтон или Эйнштейн узнали об этом, «загадка горизонта» могла бы подтвердить их худшие опасения касательно идеи происхождения Вселенной – как если бы древние викинги, высадившись в Северной Америке, услышали, что аборигены разговаривают на их, викингов, языке.

Странная получается ситуация. Теорема Хокинга о сингулярности утверждает, что у Вселенной было начало. Но о том, как она началась, не говоря уж о том, почему при ее взрывном рождении в ней появилось почти идеально однородно распределенное CMB и множество других биофильных свойств, теорема умалчивает. Более того, она как бы выносит все вопросы об первопричине происхождения Вселенной и ее устройства за пределы науки, как будто оставляя их решение на произвол эддингтоновских сверхъестественных сил. Об этом нет необходимости философствовать – теория относительности предсказывает свой собственный крах. В диссертации Хокинга Большой взрыв – событие, не имеющее объяснения, потому что сингулярность на дне нашего прошлого возвещает нам о крахе времени, пространства и причинности, вместе взятых. Как сказал великий Джон Уилер, «существование пространственно-временных сингулярностей кладет конец принципу достаточного основания, а тем самым и предсказательной силе науки»[91]. Как это может быть? Как может физика вести к разрушению самой себя – к отрицанию физики? Чтобы распутать этот узел, нам придется более внимательно посмотреть, что в действительности имеют в виду физики, когда обещают предсказать, что произойдет.

Со времен Галилея и Ньютона физике присуща двойственность: она опирается на два резко различных источника информации. Во-первых, существуют законы эволюции: математические уравнения, описывающие, как физические системы изменяются во времени, переходя из одного состояния в другое. Во-вторых, имеются граничные условия: исчерпывающее описание состояния системы в данный момент времени. Используя законы эволюции, мы берем некоторое состояние и прослеживаем его развитие либо ретроспективно, либо вперед, то есть определяем, что система собой представляла в некоторый момент раньше или какой она будет в некоторый момент будущего. Именно сочетание законов эволюции и граничных условий устанавливает рамки для предсказаний, которые составляют предмет гордости физики и космологии.