Стівен Вільям Хокінг - Коротка історія часу

собою. Але в моделі, описаній вище, від моменту Великого вибуху не було достатньо часу, щоб світло з однієї віддаленої області досягло іншої, навіть якщо області й були близькі одна від одної в ранньому Всесвіті. Згідно з теорією відносності, якщо світло не може дістатися з однієї області до іншої, то не може й жодна інша інформація. Тож нема жодного способу, завдяки якому різні області в ранньому Всесвіті могли дійти однакової температури, хіба тільки вони через якусь непояснену причину мали однакову температуру від початку.

3. Чому Всесвіт почався з такої майже граничної швидкості розширення, що розділяє моделі з реколапсуванням, від тих, де розширення вічне, і що навіть тепер, через десять мільярдів років, він досі розширюється з майже граничною швидкістю? Якщо б швидкість розширення через одну секунду після Великого вибуху була менша навіть на одну стотисячмільйонівмільйонну частку, Всесвіт реколапсував би, не досягнувши свого нинішнього розміру.

4. Хоча Всесвіт такий рівномірний і однорідний у великому масштабі, він містить локальні нерівності, як зорі та галактики. Вони, як вважають, утворилися через невеликі відмінності в густині між областями раннього Всесвіту. Звідки взялись ці флюктуації густини?

Загальна теорія відносності сама собою не може пояснити ці особливості чи відповісти на ці питання, бо вона передбачає, що Всесвіт почався з нескінченної густини в сингулярності Великого вибуху. В сингулярності загальна теорія відносності та інші фізичні закони перестають працювати: не можна передбачити, що вийде з сингулярності. Як пояснено вище, це означає, що ми можемо просто викинути Великий вибух та будь-які події до нього з такої теорії, бо вони не мають жодного впливу на те, що ми спостерігаємо. Простір-час матиме межу — початок у Великому вибуху.

Наука, схоже, відкрила набір законів, що в межах, встановлених принципом невизначеності, кажуть нам, як Всесвіт розвиватиметься з часом, якщо ми знаємо його стан в якийсь момент. Ці закони, можливо, спочатку встановив Бог, але, видається, після того Він залишив Всесвіт розвиватися згідно з цими законами і тепер не втручається в нього. Але як Він вибрав початковий стан чи конфігурацію Всесвіту? Які були «граничні умови» на початку часу?

Одна з можливих відповідей така, що Бог обрав початкову конфігурацію Всесвіту з причин, які нам зрозуміти не дано. Це, безумовно, було у владі всемогутньої Істоти, але якщо Він почав у такий незбагненний спосіб, чому Він дозволив тому розвиватися далі за законами, які ми можемо зрозуміти? Вся історія науки — це поступове усвідомлення того, що події не відбуваються довільним чином, а що вони відбивають певний, який лежить в основі, порядок, що міг або ні бути богонатхненний. Було б досить природно припустити, що цей порядок застосовується не лише до законів, але й до умов на межі простору-часу, що визначають початковий стан Всесвіту. Може існувати велика кількість моделей Всесвіту з різними початковими умовами, що всі улягають цим законам. Має бути якийсь принцип для вибору одного початкового стану, і, отже, єдина модель, щоб описувати наш Всесвіт.

Одна з таких можливостей — так звані хаотичні граничні умови. Вони неявно припускають, що Всесвіт або нескінченний у просторі, або існує нескінченна кількість всесвітів. При хаотичних граничних умовах ймовірність знайти якусь окрему область простору в якійсь конфігурації відразу після Великого вибуху така ж, у певному сенсі, як і ймовірність знайти її в будь-якій іншій конфігурації: початковий стан Всесвіту вибирається цілком випадково. Це означатиме, що ранній Всесвіт був, ймовірно, дуже хаотичний і неоднорідний, бо існує набагато більше хаотичних і неоднорідних форм для Всесвіту, ніж гладких і впорядкованих. (Якщо кожна конфігурація рівноймовірна, цілком можливо, що Всесвіт почався з хаотичного і невпорядкованого стану, просто тому, що таких набагато більше.) Важко зрозуміти, як такі хаотичні початкові умови могли привести до Всесвіту, що такий однорідний і гладкий у великому масштабі, як наш сьогодні. Також можна було б очікувати, що флюктуації густини в такій моделі приведуть до створення набагато більшої кількості первісних чорних дір, ніж верхня межа, встановлена зі спостережень фону гама-проміння.

Якщо Всесвіт дійсно просторово нескінченний, або якщо існує нескінченна кількість всесвітів, десь могли б існувати великі області, що почалися гладко й однорідно. Це дещо схоже на добре відомий приклад зі зграєю мавп, що гамселять по друкарських машинках — більшість того, що вони напишуть буде сміттям, але дуже зрідка, чисто випадково вони наберуть один з шекспірівських сонетів. Так само, у разі Всесвіту, чи не могло так статися, що ми живемо в області, яка лише випадково виникла гладкою та однорідною? На перший погляд, це може здатися дуже неймовірним, бо таких гладких областей було б незрівнянно менше, ніж хаотичних і нерівномірних. Але, припустімо, що лише в гладких областях створювалися галактики і зорі, лише в них існують умови для розвитку складних самовідтворних організмів, як ми, здатних поставити питання: чому Всесвіт такий гладкий? Це приклад застосування так званого антропного принципу, який ще можна перефразувати: «Ми бачимо Всесвіт таким, який він є, тому що ми існуємо».

Є дві версії антропного принципу: слабка і сильна. Слабкий антропний принцип стверджує, що у Всесвіті, великому або нескінченному у просторі та/або часі, умови, необхідні для розвитку розумного життя, будуть виконані лише в певних областях, обмежених у просторі й часі. Тому розумні істоти в таких областях не повинні дивуватися, коли виявляють те, що в їхній частині Всесвіту такі умови, які необхідні для їхнього існування. Це як багатій, що живе в елітному районі й не бачить злиднів.

Один з прикладів використання слабкого антропного принципу — «пояснення», чому Великий вибух стався приблизно десять мільярдів років тому — приблизно стільки часу потрібно, щоб розвинулися розумні істоти. Як пояснено вище, спочатку мало сформуватися перше покоління зір. Ці зорі перетворили частину початкового водню і гелію в такі елементи, як вуглець і кисень, з яких ми складаємося. Потім зорі вибухнули як наднові, а їхні уламки пішли на утворення інших зір і планет, зокрема й нашої Сонцевої системи, якій приблизно п’ять мільярдів років. Перші один-два мільярди років існування Землі були надто гарячі для розвитку будь-чого складного. Дальші три мільярди років чи близько того проходив повільний процес біологічної еволюції, що привела від найпростіших організмів до істот, здатних виміряти час від моменту Великого вибуху.

Мало хто буде сперечатися зі справедливістю чи придатністю слабкого антропного принципу. Однак деякі пішли далі й запропонували сильну версію принципу. Відповідно до цієї теорії, є або багато різних всесвітів, або багато різних областей одного Всесвіту, кожна зі своєю власною