Наука | Тепловая смерть Вселенной

Почему чашка кофе объясняет судьбу мироздания

Давайте начнем с признания, которое вряд ли поднимет вам настроение с утра: наша Вселенная ленива, неряшлива и неуклонно катится по наклонной. Это не пессимизм и не кризис среднего возраста, а чистая физика. Если вы думали, что хаос в вашей квартире — это следствие тяжелой рабочей недели, у нас для вас новости. Вы просто подчиняетесь главному суперзакону природы, перед которым одинаково равны и немытая сковородка, и гигантская галактика Андромеды. И имя этому закону — второе начало термодинамики.

В середине девятнадцатого века британский физик Уильям Томсон (он же лорд Кельвин) и его немецкий коллега Рудольф Клаузиус сформулировали вещь, которая до сих пор заставляет материалистов нервно вздрагивать. Они ввели в оборот понятие «энтропии» — если говорить простым языком, это мера хаоса, бардака и разупорядоченности системы. И закон гласит, что в любой изолированной системе этот самый бардак обязан непрерывно расти.

Посмотрите на чашку свежесваренного кофе на вашем столе. Она горячая, ароматная и полна упорядоченной энергии. Но оставьте ее на час, и она остынет до температуры комнаты. Оставьте ее на неделю, и она покроется плесенью. Но ни разу в истории человечества остывший и покрытый плесенью кофе самопроизвольно не собрал тепло из воздуха, чтобы снова закипеть и превратиться в идеальный напиток. Реальность работает строго в одну сторону. Энергия порядка необратимо рассеивается, превращаясь в низкосортный хаотичный тепловой шум.

А теперь представим, что наша Вселенная — это просто очень большой, гигантский термос. Ну, или закрытая комната. Снаружи нет никакой космической розетки, в которую можно было бы включить штепсель и подзарядить увядающий космос. А это значит, что весь колоссальный, но строго ограниченный запас полезной энергии, выданный миру на старте, тает прямо сейчас, пока вы читаете этот текст. Ядерные топки звезд, включая наше Солнце, бешено сжигают водород, даря нам свет, тепло и возможность писать статьи. Но этот процесс идет с колоссальными потерями. Высокоорганизованный порядок звездных ядер безвозвратно превращается в бесполезное инфракрасное излучение, улетающее в пустоту.

Космологи будущего рисуют финал этой драмы. Этот сценарий называется тепловой смертью Вселенной. Примерно через сто триллионов лет в космосе закончится газ для строительства новых звезд. Небо медленно погрузится в сумерки. Затем, согласно квантовой механике, начнут распадаться протоны — базовые кирпичики материи. Все твердые объекты, включая планеты и остатки цивилизаций, буквально растворятся в пространстве. Последними испарятся черные дыры. И Вселенная вступит в фазу «абсолютной пустоты»: гигантский, бесконечно расширяющийся резервуар, заполненный редким, холодным туманом из электронов и фотонов. Температура этого квантового супа застынет у отметки абсолютного нуля. В мире не останется ни одной структуры, ни одной разницы температур. Движение прекратится, а вслед за ним исчезнет и само время — ведь если ничего не происходит, то и отсчитывать больше нечего. Материальный мир родит идеальное кладбище.

И вот здесь ирония физики превращается в глубокий метафизический парадокс. Долгое время прогрессивные философы Нового времени и атеисты всех мастей уверяли нас, что материя вечна, разумна и сама себя развивает. Но закон энтропии элегантно ставит на этом крест. Если бы Вселенная была вечной в прошлом, это значит, что к сегодняшнему дню уже прошло бы бесконечное количество времени. Но если бы часы тикали бесконечно долго, процесс распада гарантированно завершился бы еще до нашего рождения. Космос обязан был замерзнуть бесконечное число лет назад.

Но мы живы, Солнце греет, а мы рассуждаем о термодинамике. Вывод? У Вселенной был абсолютно четкий, фундаментальный момент старта. Пружина космических часов была заведена. И заведена снайперски точно. Известный математик Роджер Пенроуз подсчитал, что вероятность случайного зарождения нашей Вселенной в состоянии такой невероятно низкой, идеальной энтропии равна единице, деленной на десять в степени десять в сто двадцать третьей степени. Чтобы просто записать это число, во Вселенной не хватит атомов.

Физика не навязывает нам Творца — она занята другим. Но она ставит грандиозный знак вопроса прямо у истоков Большого взрыва. Если замкнутая система умеет только разрушаться, откуда в ней изначально взялся этот безупречный, запредельный порядок? Кто завел часы?

Любопытно, что древние библейские тексты, написанные за тысячи лет до Кельвина и Клаузиуса, лишены всякого наивного оптимизма по поводу вечности земной материи. Авторы Псалмов чувствовали это и прямо писали, что земля и небеса «обветшают, как одежда». А апостол Павел и вовсе диагностировал, что «вся тварь совокупно стенает и мучится», используя термин «фтора» — тление, распад. Религия и наука здесь абсолютно солидарны в диагнозе: этот мир смертен по своим базовым настройкам.

Но там, где физика фиксирует окончательное закрытие проекта под названием «Космос», христианский интеллектуальный базис предлагает красивую гипотезу: границы нашего термоса не абсолютны. Образ «нового неба и новой земли» — это не ремонт старого здания, а перевод бытия в принципиально открытую систему, где источником стабильности становится реальность, лежащая за пределами физического увядания.

Закон энтропии оставляет нам один главный экзистенциальный вопрос. Если мы — лишь случайная пена на поверхности остывающего космического океана, летящего к полному хаосу, то почему наш разум так отчаянно ищет вечность, создает смыслы и бунтует против распада? Может быть, само наше сознание спроектировано из материала, который не принадлежит этой замерзающей Вселенной? И пока физика предрекает нам абсолютный ноль, человеческая мысль продолжает упрямо смотреть в сторону +бесконечности.