Возрожденное время. От кризиса в физике к будущему вселенной

Роджер Пенроуз предложил другой сценарий получения новой вселенной из старой[184]. Грубо говоря, он соглашается со сценарием вечной Больцмановской вселенной с фиксированной космологической константой, а затем спрашивает, что произойдет после того, как пройдет бесконечное количество времени. (Только Пенроуз мог бы задать такой вопрос). Он рассуждает, что после некоторого момента все элементарные частицы с массой, включая протоны, кварки и электроны, распадутся, и останутся только фотоны и другие безмассовые частицы. Если это так, то не будет ничего, чтобы обнаружить бесконечное прохождение вечности, поскольку фотоны, раз они путешествуют со скоростью света, вообще не чувствуют времени. Для фотона вечность очень поздней вселенной будет неотличима от очень ранней вселенной. Единственной разницей будет температура. Общеизвестно, что температурная разница гигантская, но это, безусловно, единственный масштаб. Пенроуз утверждает, что единственный масштаб не имеет значения. В релятивистски описываемом газе фотонов все, что имеет значение, есть сравнения или отношения между вещами, которые существуют во времени; всеобщая шкала не может быть обнаружена. Так что поздняя вселенная, заполненная газом холодных фотонов и других безмассовых частиц, становится неотличимой от горячего газа тех же частиц, заполняющих раннюю вселенную. Согласно принципу идентичности неразличимых поздняя вселенная также является рождением другой вселенной.

Этот сценарий Пенроуза разворачивается только после бесконечного времени, так что парадокс мозга Больцмана не решает. Но он предсказывает, что в остатках Большого взрыва будут реликты прошлой вселенной, из которых мы могли бы собирать информацию о ней. Хотя много информации уничтожается вечностью, проведенной в тепловом равновесии, одним из носителей информации, который никогда не уничтожается, являются гравитационные волны. Информация переносится гравитационными волнами, и также делает это во время отскока и в новой вселенной.

Самыми громкими сигналами, переносимыми гравитационными волнами, являются изображения столкновений между гигантскими черными дырами, которые когда-то скрывались в центрах давно ушедших галактик. Они струятся наружу, создавая огромные круги в небе. Они путешествуют вечно и выдерживают переход к новой вселенной. Следовательно, предсказывает Пенроуз, эти огромные круги должны быть видимыми в космическом микроволновом фоне, чья структура была зафиксирована в ранние времена нашей вселенной. Это тени событий в предшествующей вселенной.

Более того, Пенроуз предсказывает, что там должно быть очень много концентрических кругов. Они приходят от скоплений галактик, в которых со временем сталкиваются более чем одна пара галактических черных дыр. Это поразительное предсказание, полностью отличающееся от видов узоров, предсказываемых большинством космологических сценариев для КМФ. Если что-нибудь из этого неожиданно подтвердится, это будет расцениваться как доказательство сценария, который произвел указанное предсказание.

Как раз когда это писалось, происходила полемика по поводу того, могут ли концентрические круги Пенроуза быть видны в КМФ[185]. Однако, это свидетельствует, как мы еще раз видим, что космологические сценарии, в которых наша вселенная эволюционирует из вселенной до Большого Взрыва, делают предсказания, которые могут быть верифицированы или фальсифицированы наблюдениями. Это отличается от сценариев, в которых вселенная является одним из одновременно существующего множества миров — сценариев, которые не делают, а, вероятно, и не могут делать никаких реальных предсказаний.

В Главе 10

я утверждал, что рациональное объяснение тому, почему в нашей вселенной получились особые законы и начальные условия, требует выбора, который бы происходил более одного раза, поскольку в ином случае мы не могли бы знать, почему выбор был сделан так, как сделан — тогда как, если те же самые начальные условия и законы возникают много раз, то появляются основания для этого. Я рассматривал два пути, по которым могли бы быть упорядочены Большие Взрывы — одновременно и последовательно — и я утверждал, что только в последнем случае мы могли бы ожидать разработки космологии, которая смогла бы ответить на вопрос "Почему такие законы?", в то же время оставаясь научной в том смысле, что она дает фальсифицируемые предсказания. В настоящей главе я возвратился к сравнению двух альтернатив, и мы детально увидели, что только в случае последовательных вселенных имеются реальные предсказания для выполнимых экспериментов.