Коротка історія часу - Стівен Вільям Хокінг
Спочатку я вважав, що безлад зменшиться, коли Всесвіт реколапсує. Я так вважав, тому що Всесвіт повернеться до гладкого та впорядкованого стану, коли він знову буде малий. Це означало б, що фаза стискання буде подібна до зворотної в часі фази розширення. Люди в стані стискання жили б своїм життям у зворотному напрямку: вони помруть, перш ніж народяться і будуть молодшати в міру того, як Всесвіт стискатиметься.
Ця ідея приваблива, бо означатиме хорошу симетрію між фазою розширення та фазою стискання. Втім не можна сприймати її окремо, незалежно від інших уявлень про Всесвіт. Залишається питання: вона випливає з умови безмежовості, чи несумісна з цією умовою? Як уже говорив, спочатку я подумав, що умова безмежовості насправді означає те, що безлад буде зменшуватися в фазі стискання. Мене частково ввела в оману аналогія з поверхнею Землі. Припустимо, якщо початок Всесвіту відповідає Північному полюсові, тоді кінець Всесвіту повинен бути подібний до початку так само, як Південний полюс подібний до Північного. Проте Північний і Південний полюси відповідають початкові й кінцеві Всесвіту в уявному часі. Початок і кінець у реальному часі можуть дуже відрізнятися один від одного. Мене також збила з пантелику робота, в якій я показав на простій моделі Всесвіту, що фаза колапсу була схожа на зворотну в часі фазу розширення. Однак мій колега Дон Пейдж з Університету штату Пенсильванія зазначив, що умова безмежовості не вимагає обов’язково того, щоб фаза стискання була зворотною в часі фазою розширення. Крім того, один із моїх студентів Реймонд Лефлем встановив, що в складнішій моделі колапс Всесвіту сильно відрізняється від його розширення. Я зрозумів, що зробив помилку: умова безмежовості означає, що безлад насправді продовжить зростати при стисненні. Термодинамічні та психологічні стріли часу не змінять свого напрямку, ні тоді, коли Всесвіт почне знову стискатись, ні всередині чорних дір.
Що б ви зробили, якби виявили, що так помилилися? Деякі люди ніколи не визнають, що вони не праві, і продовжують знаходити нові й часто взаємосуперечливі аргументи на підтримку своєї справи — так як Единґтон виступив проти теорії чорних дір. Інші стверджують, що вони, як на те пішлося, насправді ніколи й не підтримували неправильної думки або, якщо й підтримували, то тільки для того, щоб показати, що вона була суперечлива. Мені здається, що набагато краще і менш плутано буде, якщо ви визнаєте письмово те, що були неправі. Хорошим прикладом цього був Айнштайн, який назвав космологічну константу, яку він ввів, намагаючись зробити статичну модель Всесвіту, найбільшою помилкою у своєму житті.
Повертаючись до стріли часу, залишається одне питання: чому ж ми спостерігаємо те, що термодинамічні та космологічні стріли вказують в однаковому напряму? Або, іншими словами, чому безлад збільшується в тому ж самому напряму часу, в якому розширюється Всесвіт? Якщо вважати, що Всесвіт буде розширюватися, а потім знову стискатися, що, здається, випливає з припущення безмежовості, постає питання про те, чому ми повинні бути в фазі розширення, а не у фазі стискання.
На це питання можна відповісти, виходячи зі слабкого антропного принципу. Умови в фазі стискання не будуть придатні для існування розумних істот, які могли б поставити запитання: чому безлад зростає в тому ж напряму часу, в якому розширюється і Всесвіт? Інфляція на ранніх стадіях Всесвіту, як передбачає припущення безмежовості, означає, що він повинен розширюватися з дуже близькою до критичної швидкістю, при якій якраз уникне реколапсу, і тому останній не відбудеться ще протягом дуже тривалого часу. До того часу всі зорі згорять і протони та нейтрони в них, певно, розпадуться на легкі частинки і проміння. Всесвіт буде в стані майже повного безладу, в якому не буде сильної термодинамічної стріли часу. Безлад не міг би набагато зрости, бо Всесвіт був би вже у стані майже повного безладу. Проте сильна термодинамічна стріла необхідна для розумного життя. Для того щоб вижити, люди повинні споживати їжу, яка являє собою упорядковану форму енергії, та перетворювати її в тепло — невпорядковану форму енергії. Отже, розумне життя не може існувати в фазі стискання Всесвіту. Це — пояснення того, чому ми спостерігаємо, що термодинамічна та космологічна стріли часу направлені в тому ж самому напряму. Не можна сказати, що розширення Всесвіту приводить до зростання безладу. Швидше це означає, що через умову безмежовості безлад зростає, а умови, придатні для розумного життя, є тільки в фазі розширення.
Підбиваючи підсумки, закони науки не розрізняють прямий і зворотний напрями часу. Проте існує щонайменше три стріли часу, які відрізняють минуле від майбутнього. Це: термодинамічна стріла — напрям часу, в якому зростає безлад; психологічна стріла — напрям часу, в якому ми пам’ятаємо минуле, а не майбутнє; і космологічна стріла — напрям часу, в якому Всесвіт розширюється, а не стискається. Я показав, що психологічна стріла по суті така ж, як і термодинамічна стріла, так що обидві завжди вказують в тому ж самому напряму. Припущення безмежовості для Всесвіту передбачає існування чітко визначеної термодинамічної стріли часу, тому що він повинен виникнути в гладкому і впорядкованому стані. А причина збігу термодинамічної стріли з космологічною, що ми спостерігаємо, полягає в тому, що розумні істоти можуть існувати тільки в фазі розширення. Фаза стискання для них непридатна, бо вона не має сильної термодинамічної стріли часу.
Прогрес людства в розумінні Всесвіту сприяв створенню малого куточка порядку в зростальному безладі Всесвіту. Якщо ви запам’ятаєте кожне слово в цій книжці, ваша пам’ять запише близько двох мільйонів одиниць інформації: порядок у вашій голові збільшиться приблизно на два мільйони одиниць. Однак у той час, коли ви читали книгу, то перетворювали принаймні тисячу калорій впорядкованої енергії у вигляді їжі в невпорядковану енергію у вигляді тепла, яке ви виділяєте в повітря за рахунок конвекції та потіння. Це збільшить безлад у Всесвіті десь на двадцять мільйонів мільйонів мільйонів мільйонів одиниць — що десь у десять мільйонів мільйонів мільйонів разів перевищить зростання порядку у вашому мозку — і це якщо ви запам’ятаєте все, що є в цій книжці. У дальшому розділі, я все ж спробую трохи збільшити порядок у наших краях, пояснюючи, як люди намагаються сумістити часткові теорії, які я описав, щоб сформувати повну єдину теорію, яка охопила б усе у Всесвіті.
Розділ 10
