К этому времени экскурсия по космосу превратится в мероприятие, не слишком богатое событиями. Вокруг будет лишь темное безжизненное пространство, прерываемое тут и там холодными планетами, выгоревшими звездами и чудовищными черными дырами.
Может ли жизнь уцелеть среди происходящих в окружающей среде чрезвычайных превращений, о которых мы говорили? Это очень непростой вопрос, не в последнюю очередь потому, что, как подчеркивалось в начале этой главы, мы представления не имеем о том, как будет выглядеть жизнь далекого будущего. Лишь одна характеристика кажется верной: жизнь любого сорта должна будет обуздать подходящую энергию, чтобы питать ею свои функции жизнеобеспечения — метаболическую, репродуктивную и все остальные. По мере того как звезды прогорают и выбрасываются за пределы галактик в глубокий космос или спускаются по спирали во всепожирающие черные дыры, эта задача будет становиться все более сложной. Есть, конечно, креативные идеи, такие как обуздание частиц темной материи, пронизывающей, как мы считаем, все пространство; эти частицы могут вырабатывать энергию при столкновении друг с другом и превращении их в фотоны[296]. Но вот незадача: даже если какая-то форма жизни сумеет взять на вооружение новый источник полезной энергии, то позже, когда мы продолжим подъем, появится, скорее всего, следующая проблема, более значимая, чем все остальные.
Само вещество может распасться и исчезнуть.
В основе всех атомов, складывающихся в молекулы и образующих все сложные материальные структуры, от жизни до звезд, лежат протоны. Если бы протоны обладали склонностью к распаду на несколько более легких частиц (таких как электроны и фотоны), вещество распалось бы и Вселенная изменилась радикально[297]. Наше существование наглядно свидетельствует о стабильности протонов, по крайней мере на временных масштабах, сравнимых с промежутком времени, миновавшим после Большого взрыва. Но как насчет куда более масштабных временных промежутков, которые мы сейчас рассматриваем? Почти полвека физики то и дело натыкались на интригующие математические намеки, согласно которым на подобных громадных промежутках времени протоны все же могут распадаться.
Еще в 1970-е гг. физики Говард Джорджи и Шелдон Глэшоу разработали первую теорию Великого объединения — математическую концепцию, которая объединяет, по крайней мере на бумаге, все три негравитационных взаимодействия[298]. Хотя сильное и слабое ядерные взаимодействия и электромагнитное взаимодействие обладают очень разными свойствами, если рассматривать их в лабораторных экспериментах, — в схеме Джорджи и Глэшоу эти различия сильно уменьшаются, когда все три взаимодействия исследуются на все меньших и меньших расстояниях. Так что Великое объединение предполагало: эти три взаимодействия на самом деле представляют собой разные проявления одного и того же главного взаимодействия — единства природных механизмов, которое проявляется только на самых мелких масштабах.
Джорджи и Глэшоу понимали, что связи между взаимодействиями, которые предполагаются Великим объединением, означают и новые связи между частицами вещества. И эти связи разрешают множество новых взаимных превращений частиц, включая и такие, результатом которых должен стать распад протонов. К счастью, процесс этот должен протекать медленно. Расчеты показали, что если держать на ладони кучку протонов и дожидаться их полураспада, то держать их пришлось бы примерно тысячу миллиардов миллиардов миллиардов лет — достаточно долго, чтобы добраться до 30-го этажа нашей башни. Это забавное предсказание может показаться непроверяемым. Кому достанет терпения выполнить такой тест?
Получить ответ помогает простой, но красивый ход. Как шансы на то, что в очередном выпуске еженедельной лотереи найдется победитель, будут близки к нулю, если продано всего несколько билетов, но сильно вырастут, если продажи билетов взлетят до небес, так и шансы увидеть распад протона в маленьком образце почти отсутствуют, но вырастут многократно при увеличении размеров образца[299]. Так что наполните громадный бак миллионами галлонов[300] очищенной воды (в каждом галлоне содержится около 1026 протонов), окружите этот образец самыми чувствительными детекторами и наблюдайте неустанно, день и ночь, в поисках характерных признаков продуктов распада протона (которыми, по гипотезе Джорджи — Глэшоу, является частица под названием пион в комплекте с антиэлектроном).
Поиск конкретных микроскопических обломков единственного распавшегося протона, плавающего в море своих собратьев настолько многочисленном, что их число намного превосходит число песчинок на всех пляжах и во всех пустынях нашей планеты, может показаться задачей, оставляющей далеко позади пресловутый поиск иголки в стоге сена. Но факт остается фактом: блестящие команды физиков-экспериментаторов уже не раз наглядно продемонстрировали, что если бы какой-нибудь протон в баке распался-таки, то датчики непременно подняли бы тревогу.
Я был одним из студентов Джорджи в середине 1980-х гг., когда его единая теория подверглась испытанию. Я изучал более фундаментальные дисциплины, так что даже не понимал до конца, что происходит. Но я чувствовал всеобщее предвкушение и нетерпеливое ожидание. Единство природы должно было вот-вот проявиться; мечта Эйнштейна стала близка к реализации. Год прошел без признаков распада хотя бы одного протона. За ним еще год. И еще. Неудача этого эксперимента позволила ученым установить нижнюю границу времени жизни протона, которая нынче составляет примерно 1034 лет.
Гипотеза Джорджи и Глэшоу великолепна. Оставляя пока в стороне загадки квантовой гравитации, их теория охватывает три оставшихся природных взаимодействия, а также все частицы вещества при помощи гибкого, строгого и красивого сплава математики и физики. Это настоящий интеллектуальный шедевр. И все же природа пожала плечами при виде их предложения. Много позже я расспросил Джорджи про давний опыт. Он сказал, что те неудачные эксперименты просто «прихлопнула природа»; этот опыт, добавил он, вообще отвратил его от программы унификации[301].
Но работа над программой продолжалась. И продолжается до сих пор. И общей чертой почти каждого подхода, который пробуют ученые, — теории Калуцы — Клейна, теории суперсимметрии, супергравитации, суперструн, а также более непосредственного развития теории Великого объединения Джорджи и Г лэшоу (обо всем этом вы можете прочесть в «Элегантной Вселенной») — является то, что протоны должны распадаться. Гипотезы, в которых скорость такого распада близка к той, что прогнозировала первоначальная схема Джорджи и Глэшоу, исключаются сразу. Но многие из предложенных единых теорий предсказывают более низкую скорость распада протонов, совместимую с лучшими экспериментальными пределами. Как правило, предсказанный период полураспада ложится в интервал между 1034 и 1037 лет, но некоторые гипотезы предполагают еще большие величины.
Дело в том, что в ходе развития математических представлений о космосе «уши» протонного распада начинают торчать едва ли не из каждой щели. В принципе, можно так построить уравнения, чтобы распад протона в них не фигурировал, но для этого часто приходится прибегать к изощренным математическим манипуляциям, которые противоречат теоретическим выкладкам, уместность которых в описании реальности подтверждена прошлыми успехами. Поэтому многие теоретики считают, что протон все же распадается. Возможно, это ошибка, и в примечаниях я коротко расскажу об альтернативе[302]. Но здесь, для определенности, я возьму время жизни протона равным примерно 1038 лет.
Из этого следует, что, когда мы будем взбираться вверх с 38-го этажа, все атомы, соединившиеся во все молекулы, из которых собрались все структуры, когда-либо появившиеся в космосе — камни, вода, кролики, деревья, вы, я, планеты, спутники, звезды и т. п., разрушатся и исчезнут. Все распадется. Во Вселенной останутся только отдельные кирпичики-частицы, в основном электроны, позитроны, нейтрино и фотоны; они будут носиться по космосу, усеянному тут и там дремлющими, хотя и прожорливыми черными дырами.
На более низких этажах главной задачей жизни является обуздание подходящей высококачественной низкоэнтропийной энергии для обеспечения процессов жизнедеятельности. После 38-го этажа задача становится более фундаментальной. С распадом атомов и молекул обрушится главная опора жизни и большинства структур в космосе. Станет ли это для жизни последним пределом, если она, конечно, сможет до этого дотянуть? Возможно. Но возможно также, что на тех промежутках времени, о которых мы говорим, — в миллиард миллиардов миллиардов раз больше нынешнего возраста Вселенной — жизнь успеет развиться в такую форму, что давно уже избавится от всякой нужды в биологической архитектуре, которая необходима ей в настоящее время. Возможно даже, что сами категории жизни и разума станут слишком грубыми и неуклюжими для их будущих воплощений, которые потребуют для описания совершенно новых характеристик.
Все подобные рассуждения основываются, разумеется, на том предположении, что жизнь и разум не зависят от конкретного физического носителя, такого как клетка, тело и мозг, но представляют собой набор взаимосвязанных процессов. До сих пор изучение жизненных процессов монополизировано биологией, но это, возможно, отражает лишь капризы эволюции путем естественного отбора на планете Земля. Если какие-то иные конфигурации базовых частиц смогут корректно реализовать процессы, необходимые для жизни и разума, то такая система тоже будет живой и будет мыслить.