. Почему 246? Никто не знает. Но силы лобового сопротивления, которые обеспечивает хиггсовское поле с таким значением (вместе с конкретным способом взаимодействия каждой частицы с ним) успешно объясняет массы фундаментальных частиц. Но почему величина поля Хиггса остается стабильной миллиарды лет? Ответ: мы считаем, что значение поля Хиггса, подобно шарику в бокале или электрону в ловушке, ограждено со всех сторон внушительными барьерами: если бы величина поля Хиггса попыталась измениться с 246 на другое значение, большее или меньшее, этот барьер загнал бы ее обратно к первоначальному значению, примерно как шарик вынужден был бы вернуться на дно бокала, если бы кто-то качнул бокал. И если бы не квантовые соображения, значение хиггсовского поля всегда оставалось бы равным 246. Но, как обнаружил в середине 1970-х гг. Сидни Коулмен, квантовое туннелирование меняет ситуацию[329].
Точно так же, как квантовая механика позволяет электрону иногда туннелировать из ловушки, так она разрешает и величине поля Хиггса туннелировать сквозь барьер. Если бы это произошло, хиггсовское поле не изменило бы свое значение во всем пространстве одновременно. Вместо этого хиггсовское поле сделает свой ход в какой-то крохотной области, выделенной случайной природой квантовых событий; в этой области поле туннелирует через барьер и примет другое значение.
Затем, примерно как шарик, который туннелирует сквозь стенку бокала, опускаясь при этом ниже своего первоначального положения, значение хиггсовского поля тоже опустится на более низкий энергетический уровень. После этого поле в близлежащих локациях, отзываясь на манящий зов более низкой энергии, также будет совершать этот переход — начнется своеобразный эффект домино, благодаря которому возникнет расширяющаяся сфера, внутри которой значение хиггсовского поля будет уже измененным.
Внутри этой сферы новое значение поля вызовет изменение массы частиц, так что знакомые свойства физики, химии и биологии перестанут действовать. Вне сферы, где значению поля Хиггса только еще предстоит измениться, частицы сохранят свои обычные свойства, и все будет выглядеть нормально. Анализ Коулмена показал, что граница сферы, отмечающая переход от старого значения поля к новому, будет раздвигаться со скоростью, очень близкой к скорости света[330]. Это означает, что тем из нас, кто будет находиться снаружи, будет практически невозможно заметить приближение стены рока. К тому моменту, когда мы ее заметим, она нас уже поглотит. Одно мгновение жизнь будет идти совершенно обычно. В следующее мгновение нас уже не будет. Смогут ли новые структуры и, возможно, новые формы жизни появиться в конечном итоге в этом царстве, населенном частицами с незнакомыми свойствами? Может быть. Но в настоящее время ответ на эти вопросы находится за пределами наших возможностей.
Физики не могут предсказать, когда поле Хиггса может совершить такой прыжок. Характеристики временной шкалы здесь зависят от свойств частиц и силы, которые еще только предстоит определить с адекватной точностью. Более того, поскольку это процесс квантовый, то предсказать можно только его вероятность. Современные данные указывают, что поле Хиггса, скорее всего, туннелирует к другому значению где-то через 10102-10359 лет — примерно между 102-м и 359-м этажами (хотя таких этажей вы не найдете даже в самом высоком здании мира «Бурдж-Халифа»)[331].
Поскольку поле Хиггса заново определяет наше представление о пустоте — даже самое пустое из всех пустых пространств в любом месте наблюдаемой Вселенной содержит поле Хиггса со значением 246, — квантовое туннелирование значения хиггсовского поля свидетельствует о нестабильности самого пустого пространства. Стоит подождать достаточно долго, и даже пустое пространство изменится. Хотя временные параметры такого изменения и распада не дают, в общем-то, повода для беспокойства, существует тем не менее вероятность того, что этот туннельный переход может произойти сегодня. Или завтра. В этом заключается бремя жизни в квантовой Вселенной, где будущие события управляются вероятностями. При броске сотни монет все они могут лечь орлом кверху, это возможно, хотя и маловероятно, и точно так же мы, возможно, стоим на пороге катастрофы и вот-вот попадем под удар стены изменения хиггсовского поля, за которой следует новая разновидность пустого пространства. Возможно, хотя тоже маловероятно.
То, что эта вероятность очень мала, может показаться добрым знаком. Гибель под ударом движущейся со скоростью света стены рока будет, конечно, быстрой и безболезненной, но большинство из нас, я уверен, предпочли бы избежать такого конца. Однако, если перенести внимание на еще более длительные промежутки времени, мы встретим там квантовые процессы не только странные, но и способные подорвать все наши представления о реальности. В ответ некоторые физики воспылали любовью к теориям, согласно которым Вселенная погибнет задолго до того, как нам пришлось бы иметь дело с коллапсом рационального мышления как такового.
Взбираясь по лестнице времени, мы видели второе начало термодинамики в действии. От Большого взрыва к формированию звезд, зарождению жизни, процессам сознания, исчезновению галактик и далее через распад черных дыр энтропия неумолимо растет. Этот постоянный рост может заслонить тот факт, что команды второго начала носят вероятностный характер. Энтропия можетснижаться. Частицы воздуха, летающие в настоящее время по вашей комнате, могут все одновременно собраться в шар возле потолка, оставив вас задыхаться. Просто это настолько маловероятно, — и промежуток времени, за который это все же может произойти, настолько громаден, — что мы признаем эту возможность, но разумно забываем про нее и продолжаем жить обычной жизнью. Однако, поскольку сейчас мы смотрим в самое отдаленное будущее, нам стоит отбросить свой временной провинциализм и рассмотреть кое-какие довольно сногсшибательные варианты со снижением энтропии.
Представьте, что вы читаете эту книгу уже час, сидя в любимом кресле и прихлебывая время от времени чай из любимой кружки. На вопрос, как возникла эта уютная обстановка, вы бы ответили, что кружку купили в Нью-Мехико у местного гончара, кресло унаследовали от двоюродной бабушки, а устройство Вселенной вас всегда интересовало, что и привело к этой книге. Если подтолкнуть вас к более подробному рассказу, вы заговорили бы о своем детстве, о братьях и сестрах, о родителях и т. п. Если проявить больше настойчивости и попросить заглянуть поглубже в прошлое и дать более подробное описание, вы в конечном итоге заговорите, может быть, о тех самых вещах, о которых мы говорили в предыдущих главах.
Все это основано на одном забавном факте: все, что вы знаете, отражает мысли, воспоминания и ощущения, обитающие в вашем мозге в настоящий момент. Покупка кружки произошла давно. То, что после нее осталось, — это некоторое сочетание частиц у вас в голове, в котором записано воспоминание об этом. То же самое верно и для ваших воспоминаний о получении кресла в наследство от бабушки, и для вашего интереса к космологии и устройству Вселенной, и для воспоминаний о том, что вы прочли в этой книге о различных концепциях и теориях. С точки зрения убежденного физикалиста, все это прямо сейчас находится у вас в голове благодаря конкретной комбинации частиц, которая прямо сейчас сложилась в вашей голове. Это означает, что если случайная россыпь частиц, летящая сквозь пустоту бесструктурной высокоэнтропийной Вселенной, по воле случая спонтанно сложится в низкоэнтропийную конфигурацию, которая случайно совпадет с конфигурацией частиц, составляющих в настоящее время ваш мозг, то этот набор частиц будет обладать теми же воспоминаниями, мыслями и ощущениями, которыми обладаете вы. То ли в честь, то ли в упрек — не знаю, откровенно говоря, как именно, — такой гипотетический, свободно плавающий, ни с чем не связанный разум, сформированный редким, но возможным спонтанным собиранием частиц в особую, высокоупорядоченную конфигурацию, стали называть больцмановским мозгом[332].
Больцмановский мозг, один в промороженной тьме пространства, не успеет сгенерировать много мыслей, прежде чем испустит дух. Однако спонтанное собирание частиц могло бы также породить вспомогательные средства, которые продлят его функционирование: вместилище в виде тела и головы, запас пищи и воды, подходящая звезда и планета — вот лишь некоторые из них. В самом деле, спонтанное собирание частиц (и полей) могло бы породить целую сегодняшнюю Вселенную или воспроизвести условия, которые послужили спусковым механизмом для Большого взрыва и позволили Вселенной, очень похожей на нашу, сформироваться заново[333]. Следует признать, что, когда дело доходит до спонтанного падения энтропии, много-много выше оказываются шансы более мелких падений: того, что меньшее число частиц будет собираться в структуры, более терпимые к неточной организации. Когда я говорю «много-много выше», то имею в виду превосходство ошеломляющее. Экспоненциальное. А поскольку нас особенно интересует далекое будущее мысли, то одинокий больцмановский мозг — минимальное и, следовательно, наиболее вероятное случайное образование из частиц, способное недолго порадоваться и тут же удивиться тому, как такое в принципе могло произойти[334].
Чем-то большим, чем просто завязка второсортного научнофантастического сюжета, все это делает тот факт, что, когда мы вглядываемся в далекое будущее, нам представляется, что в конечном итоге там сложатся подходящие условия для реализации этих странных процессов. Принципиальный ингредиент этих условий — ускоряющееся расширение пространства. Ранее мы отметили, что такое расширение приводит к возникновению космологического горизонта — далекой окружающей нас сферы, отмечающей границу, за которой любые объекты удаляются от нас со скоростью, превышающей скорость света, отсекая любую возможность контакта или влияния. Далее, Хокинг показал, что законы квантовой механики вынуждают горизонт черной дыры иметь температуру и излучать, и при помощи аналогичных рассуждений