Джордж Эллис - Далекое будущее Вселенной Эсхатология в космической перспективе

• Название: Далекое будущее Вселенной Эсхатология в космической перспективе
• Автор: Джордж Эллис
• Издательство: ББИ
• Жанр: Философия
• Год: 2012
• ISBN: 978–5-89647–271–1

Настанет ли в процессе развития вселенной такой момент, когда существование человечества подойдет к концу? И как насчет самой вселенной — погибнет ли она когда‑нибудь или будет существовать вечно? Подборка рассуждений на эти темы представлена в сборнике «Вселенная в далеком будущем», вышедшем под редакцией Джорджа Эллиса и состоящем из восемнадцати статей. Различные перспективы, обсуждаемые авторами этой книги, базируются на научных открытиях прошлого и настоящего, проецируемых в будущее. Эти рассуждения стимулируют, бросают вызов, побуждают к дальнейшим размышлениям, однако не дают забывать о том, что, возможно, наши теории не удастся проверить до конца времен.

Просуществует ли вселенная еще сто миллиардов лет? Не претерпит ли катастрофического превращения наше нынешнее пространство, обратившись в иное пространство с иными физическими законами? Можем ли мы построить богословие будущей вселенной? В этой книге ведущие богословы, философы и ученые вместе обсуждают далекое прошлое и далекое будущее вселенной — космические эпохи, масштаб которых несравним с опытом всего человечества. Среди авторов — известнейшие специалисты: Джон Бэрроу, Пол Дэвис, Роберт Рассел, Фримэн Дайсон и другие. Богослов Юрген Мольтман вносит неожиданный, но важный вклад в разработку темы, исследуя мотивы христианской эсхатологии в применении к будущему вселенной.

Это поистине поворотная книга. Изложенные ведущими учеными представления о судьбе нашей вселенной сочетаются здесь с философскими прозрениями известных богословов. Никому прежде не удавалось осуществить подобный синтез. Книга отличается новизной представленных в ней взглядов, оригинальностью и глубиной.

Грегори Бенфорд,

Калифорнийский университет

---

Точное математическое описание сингулярностей представляет собой сложную проблему. Тот факт, что некоторые физические величины (такие, как плотность материи и кривизна пространства–времени) при приближении к сингулярности уходят в бесконечность, заставляет нас рассматривать сингулярности не как размещенные в пространстве–времени, но, скорее, как своего рода границы пространства–времени, и если мы пытаемся распространить на эти «сингулярные границы» стандартные геометрические методы — эти методы не работают. Это — безошибочный знак того, что стандартные методы нуждаются в обобщении. Если так, почему бы не испробовать новые методы некоммутативной геометрии? И что же — оказывается, они действительно работают!

К немалому нашему удивлению, все виды сингулярности (даже сильнейшие), возникающие в общей теории относительности, поддаются анализу в терминах некоммутативной геометрии [10, 13]. Более того, этот анализ помогает нам понять, как сингулярности возникают[36]. Как мы уже знаем, на уровне некоммутативной геометрии понятие локализации в принципе бессмысленно, однако до некоторой степени может быть заменено понятием состояния. Показано, что в некоммутативном режиме нет разницы между сингулярным и несингулярным состояниями: все состояния существуют на равных. Однако, если мы перейдем от некоммутативного описания Вселенной к обычному коммутативному описанию, возникает обычное пространство–время со своими четко локализованными событиями, а некоторые состояния превращаются в сингулярности.

Если мы свяжем эти строгие математические результаты с предложением (кратко обрисованным в предыдущем разделе) смоделировать с помощью некоммутативной геометрии фундаментальный уровень физики, то нам откроется возможность новой интерпретации. Как мы уже видели, на вопрос о том, может ли будущая теория квантовой гравитации изгнать из нашего космологического сценария сингулярности, давались два взаимоисключающих ответа — «да» и «нет»; теперь же на сцену выходит третья возможность — фундаментальный уровень физики (ниже планковского масштаба) оказывается вневременным и внепространственным, и вопрос о существовании начальной и конечной сингулярностей в отношении этой эры лишен смысла. С некоммутативной точки зрения мир «регулярен», хотя и резко отличается от мира постпланковской эпохи. Только когда Вселенная совершает «фазовый переход» от некоммутативной геометрии к коммутативной, возникает пространство–время вместе со своими сингулярными границами. Следовательно, с точки зрения макроскопического наблюдателя, всегда находящегося в пространстве–времени, это выглядит так, как будто Вселенная имела начало (начальную сингулярность) в конечном прошлом и, возможно, встретит свой конец (конечную сингулярность) в конечном будущем. Сами понятия начала и конца становятся осмысленными только тогда, когда в распоряжении макроскопического наблюдателя имеется глобальное время, простирающееся (или текущее) из прошлого в будущее.

Рассмотрим дальше точку зрения макроскопического наблюдателя. Мы ищем планковскую эру «в двух направлениях»: назад во времени, пока не достигнем планковской плотности ρPI=1093 g.cm-3; и все глубже и глубже в пространстве, пока не достигнем планковского расстояния LPI=10–33 cm. С нашей макроскопической точки зрения эти два направления различны, но на фундаментальном уровне нет ни пространства, ни времени; следовательно, эти два направления суть одно и то же. В этом смысле начало и конец Вселенной существуют всегда и везде.

5.6. Результаты и предположения

В предыдущих разделах я представил некоторые новые идеи, относящиеся к проблеме времени в современных космологических и физических исследованиях. Я сделал это в том порядке, который кажется мне наиболее подходящим для читателя, пробирающегося по логическим лабиринтам современных физических теорий и моделей. Попробуем теперь сложить из кусочков информации, добытых на этом пути, более связный космический сценарий.

Начнем с фундаментального уровня. Пространства нет, времени — тоже. Слова «начало» и «конец» не имеют никакого смысла. Вселенная просто существует. Мало сказать, что все физические силы едины — это целое максимально замкнуто на понятийном уровне. Такие, казалось бы, различные понятия, как динамика, причинность, вероятность (и некоторые другие, о которых я не имел случая упомянуть) всего лишь различные аспекты одной и той же математической структуры. Отсюда вопрос: почему это «совершенное состояние» оказалось нестабильным, почему Вселенная вынуждена была перешагнуть через планковский порог? Думаю, этот вопрос неверно поставлен. Мы склонны думать об этой «зародышевой эпохе» как о находящейся «в начале». Однако, как мы уже видели, можно считать, что на расстояниях ниже планковского масштаба она существует даже и сейчас. Если это так, то фундаментальный уровень все еще существует[37], и он не перешагнул через планковский. Существование порога и все, что происходит на нашей стороне — просто часть некоммутативной игры[38].

Мы знаем механизм, действующий в планковскую эпоху, который приводит к появлению (независимого от состояния) времени в постпланковскую эпоху (он описан в разделе 4). Однако нам нужно нечто большее — время должно быть глобальным. Некоторые признаки указывают на то, что глобальный характер времени связан с некоммутативным происхождением энтропии и второго закона термодинамики [2].

Некоммутативная модель фундаментального уровня, исследованная в этой статье, весьма привлекательна с концептуальной точки зрения, однако на настоящей стадии развития носит чисто гипотетический характер. Чтобы создать из нее конкурентоспособный сценарий происхождения космоса, требуется еще много работы. Настоящая история начинается по нашу сторону планковского порога. Эта история началась, и она открыта в далекое будущее.

Литература

1. Connes, A., Non‑commutative Geometry (Academic Press, New York, London, 1994).

2. Connes, A, and Rovelli, C, "Von Neumann Algebra Automorphisms ant Time‑Thermodynamics Relation in Generally Covariant Quantum Theories", Class. Q. Grav., 11, 2899–917 (1994).

3. Frohlich, J., Grandjean, O., and Recknagel, A, "Supersymmetric Quantum Theory and (Non‑commutative) Geometry", Commun. Math. Phys., 193, 527–94 (1998). Hep‑th/9612205.

4. Geroch, R., "Einstein Algebras", Commun. Math. Phys., 26, 271–275 (1972).

5. Hawking, S. W., "The Existence of Cosmic Time Functions", Proc. Roy. Soc. Lond., A 308, 433–35 (1968).

6. Hawking S. W., and Ellis, G. F.R., The Large Scale Structure of Space‑Time (Cambridge University Press, Cambridge, 1973).

7. Heller, M., Theoretical Foundations of Cosmology (World Scientific, Singapore, London, 1992).

8. Heller, M., "Einstein Algebras and General Relativity", Int. J. Theor. Phys., 31, 277–88 (1995).

9. Heller, M., and Sasin, W., "Sheaves of Eindtein Algebras", Int. J. Theor. Phys., 34, 387–98 (1995).

10. Heller, M., and Sasin, W., "Non‑Commutative Structure of Singularities in General Relativity", J. Math. Phys., 37, 5665–71 (1996).

11. Heller, M., and Sasin, W., "Emergence of Time", Phys. Lett. A 250, 48–54 (1998).

12. Heller, M., and Sasin, W., "Non‑Commutative Unification of General Relativity and Quantum Mechanics", Int. J. Theor. Phys., 38, 1619–42 (1999).

13. Heller, M., and Sasin, W., "Origin of Classical Singularities", Gen. Rel. Grav., 31, 555–70 (1999).

14. Heller, M., Sasin, W., and Lambert, D., "Groupoid Approach to Non‑commutative Quantization of Gravity", J Math. Phys., 38, 5840–53 (1997).

15. Heller, М., Sasin, W., and Odrzygozdz, Z., "State Vector Reduction as a Shadow of Non‑commutative Dynamics", J. Math. Phys., 41, 5168–79 (2000).

16. Landi, G., and Marmo, G., "Lie Algebra Extensions and Abelian Monopoles", Phys. Lett., В 195, 429–34 (1987).

17. Landi, G., and Marmo, G., "Einstein Algebras and the KaluzaKlein Monopole", Phys. Lett., В 210, 68–72 (1988).

18. Mehlberg, H., Time, Causality, and Quantum Theory, vol.1: Essay on the Causal Theory of Time (Reidel, Dordrecht, Boston, London, 1980).

19. Seiberg, N., and Witten, E., "String Theory and Non‑commutative Geometry", J. High‑Energy Phys., 9909, 32 (1999), hep‑th/9908142.

20. Sunder, V. S., An Invitation to von Neumann Algebras (Springer, New York, Berlin, Heidelberg, 1987).

6. Жизнь в мультивселенной

Мартин Дж. Риз

6.1. Биофилическая вселенная?

Если когда‑нибудь нам удастся установить контакт с разумными инопланетянами — как мы преодолеем «культурную пропасть»? Одним из вариантов общей культуры для нас могла бы стать физика и космология. Иная разумная жизнь будет, как и мы, состоять из атомов, и мы сможем вместе проследить наше происхождение вплоть до «первого события», так называемого Большого взрыва, случившегося около 13 миллиардов лет назад. Общими будут и наши с ними будущие перспективы, быть может простирающиеся в бесконечность.

Однако наше существование (как и существование инопланетян, если они есть) зависит от особых свойств нашей вселенной. Всякая вселенная, благоприятная для жизни — то, что мы можем назвать «биофилической вселенной», — должна быть определенным образом на это «настроена». Предпосылки существования всякой жизни — стабильные долгоживущие звезды, стабильные ядра (углерод, кислород, кремний), способные объединяться в сложные молекулы, и так далее — чувствительны к физическим законам, а также к размерам, скорости расширения и содержимому вселенной. Будь изначальные условия, заложенные в миг Большого взрыва, чуть иными — и мы не могли бы существовать[39].