Файл: Типлер. Физика бессмертия. Новейшая космология, Бог и воскресение из мертвых.doc

Однако, жизнь может использовать нестабильности чтобы заставить вселенную переходить из одного экстремального коллапса Тауба в другой. Хаос, который существует в уравнениях Эйнштейна - как раз то самое место, которое это позволяет. Таким образом, жизнь должна направлять вселенную из одного коллапса Тауба в другой по двум причинам: во-первых, коллапс Тауба максимизирует доступную энергию, во вторых это единственный путь устранить горизонты когда все давления положительны. Но жизнь должна заселить всю вселенную, для того, чтобы направить последнюю по этому пути. Если жизнь попытается форсировать коллапс Тауба в масштабе, отличном от всей вселенной образуются горизонты и жизнь окажется в области, которая будет сворачиваться более быстро, чем вся вселенная. Информационные процессы могут продолжаться только в закрытой вселенной, которая заканчивается точечной п-границей, и при этом информационные процессы с необходимостью охватывают всю замкнутую вселенную. Другими словами, жизни для того, чтобы сохраниться, даже на самом примитивном уровне существования необходимо населить всю вселенную в какой-то момент будущего. Жизнь не имеет возможности оставаться в ограниченной области. Простое выживание диктует расселение. Но если жизнь завоевывает вселенную, тогда она имеет возможность существовать на более процветающем уровне.

Можно сделать и другие предположения. Например детальный анализ (см. приложение) того, как энергия должна быть использована для хранения информации приводит к

Третье проверяемое предсказание Теории Точки Омега: плотность состояний частицы должна стремиться к бесконечности, когда энергия стремиться к бесконечности, но тем не менее плотность состояний растет не быстрее, чем энергия в кубе.

Эти предсказания лишь показывают, что Теория Точки Омега - это теория будущего жизни во вселенной. К сожалению, это не слишком весомые или полезные предсказания, но нужно помнить, что физическая эсхатология очень молодая наука, и для развития новой идеи в физике нужно время. Рассказывают, что премьер-министр Великобритании, посетив М. Фарадея, только что сделавшего свое великое открытие электромагнетизма, спросил его: "А на что годится электричество, мистер Фарадей?" Фарадей ответил: "А на что годится новорожденный младенец? Вы должны подождать, пока он вырастет".

Эйнштейн изобрел космологию в 1917. Первое солидное предсказание в космологии, фоновое излучение вселенной, имеющее температуру 3 градуса Кельвина было сделано в 1948, и подтверждено в 1965. Янг и Миллс изобрели теорию локальной меры в 1954, Глэшоу использовал эти идеи в теории электрослабого взаимодействия в 1961, но массы частиц в ней брались от руки, теория была очевидно нелогична. Вейнберг и Салам добавили Хиггсовский механизм образования массы к теории Глэшоу в 1967 и 1968 соответственно, а т'Хуфт доказал, что теория Глэшоу-Вейнберга-Салама математически обоснована в 1971. Нейтральные токи, первое солидное предсказание этой теории были открыты в 1973. Даже в физике 20 века нужно около двадцати лет, чтобы получить действительно полезные результаты новой теории. Одно из последних предсказаний, которое пришло ко мне в феврале 1992 и может удовлетворять критерию полезности -

Четвертое проверяемое предсказание Теории Точки Омега: масса верхнего кварка должна быть 185+-20 ГэВ, а масса бозона Хиггса должна быть 220+-20 ГэВ. Эти числа говорят, что ширина бозона Хиггса должна быть 2,1 ГэВ, а отношение ширин распада бозона Хиггса на обратно поляризованные Z-бозоны и поляризованные по долготе Z-бозоны должно быть 0,55.

В частности, верхний кварк может быть найден (95% уверенности) когда общая светимость Теватрона Лаборатории Ферми достигнет 200 обратных пикобарн. Это значит, что он может быть найден во время двухгодичного пробега коллайдера, который начался в мае 1992, и который накопит светимость в 100 обратных пикобарн к концу 1994. (Если масса верхнего кварка меньше, чем 100 ГэВ, его могли бы найти в сентябре 1992. Я предсказывал, в феврале 1992, что этого не будет, и этого действительно не случилось. Верхний кварк будет найлен после полного пробега 1992-1994, если

его масса меньше 150 ГэВ). Однако, Теватрон найдет верхний кварк после 1996, поскольку планируется усовершенствование его главного инжектора в 1995, и это усовершенствование позволит найти верхний кварк в 1997, если его масса меньше 200 ГэВ, что является верхней границей оценки его массы из косвенных экспериментов. Во время пробега коллайдера Теватрона в 1988-89 было найдено одно событие, которое могло бы быть образованием пары верхний кварк-антикварк. Если бы это было так, тогда экспериментальные данные дают верхнего кварка в 120 ГэВ. Теория Точки Омега настаивает, что это событие не было образованием пары кварк-антикварк. В октябре 1992 текущий пробег Теватрона обнаружил событие, показанное на рис. 4.10, которое опять могло бы быть созданием пары кварк-антикварк. В этом случае обнаруженная масса верхнего кварка равна 180 ГэВ, в точности то, что предсказывает теория.

Предсказанная масса бозона Хиггса слишком велика, чтобы его можно было обнаружить на Теватроне, но масса в 220 ГэВ безусловно может быть найдена на ЦЕРНовском Большом Адроновом Коллайдере, который намечен к запуску в 1999. Общей светимости в 10^4 обратных пикобарн будет достаточно, чтобы найти бозон Хиггса; это значит, что даже более скромной светимости, чем та, которую разработчики планируют для Большого Адронового Коллайдера будет достаточно. Теория Точки Омега говорит, что бозон Хиггса будет найден в 2000 на Большом Адроновом Коллайдере (БАК). Если Сверхпроводимый Суперколлайдер (ССК) будет закончен в 2002, как намечено, на нем можно будет найти бозон Хиггса в 2003.

Все эти даты предполагают, что инструменты будут закончены, когда это изначально запланированно. К сожалению, такое завершение зависит не от физиков или инженеров, а от политиков. Как я говорил, есть даже некоторое сомнение, будут ли фонды для усовершенствования главного инжектора Теватрона. Стоимость такого усовершенствования около 200 миллионов долларов, что очень мало, по сравнению с затратами на БАК (2 миллиарда) и ССК (10 миллиардов), но в наши дни гигантского бюджетного дефицита...

Четвертое проверяемое предсказание получено из анализа процесса, с помощью которого информация, которая кодируется жизнью будет перенесена с обычной материи (в которой она закодирована сейчас) в форму, способную противостоять возрастающим температурам вблизи конечной сингулярности Точки Омега. Математические детали даны в приложении.

Но идея, лежащая в основе четвертого предсказания легка для объяснения. Информация может быть закодирована с помощью молекулярных систем - ее сегодняшней основы (как люди, так и компьютеры сейчас созданы из молекул), только до тех пор, пока температура излучения вселенной меньше, чем типичная энергия связи молекул. В зависимости от того, как много излучения будет генерировано жизнью в будущем, температура вселенной достигнет этого предела когда она свернется до размера примерно между ее нынешним размером и одной тысячной от него. Следовательно, информация должна быть перенесена на другую основу до наступления этого времени. Для того, чтобы этот перенос был эффективным, жизнь должна послать сигналы во всех направлениях по крайней мере один раз между временем максимального расширения и временем переноса информации. Помня, что вселенная должна сжиматься в 70 раз, чтобы позволить жизни послать сигналы через всю вселенную в одном из направлений, это означает, что вселенная должна быть в момент своего наибольшего расширения по крайней мере в 70^3 раз больше своего настоящего размера. Кроме того, она не может быть много больше этого размера при максимальном расширении, иначе вселенная будет слишком близка к плоской модели, в которой жизнь умрет, прежде чем максимальное расширение будет достигнуто. Но размер вселенной при максимальном расширении определяется двумя числами: константой Хаббла, которая говорит нам как быстро вселенная расширяется сейчас, и параметром плотности, который говорит о том, как быстро масса вселенной замедляет скорость ее расширения. Таким образом это может дать

Пятое проверяемое предсказание Теории Точки Омега: параметр плотности вселенной (Q) должен быть 4*10^-4 < Q-1 < 4*10^-6, а константа Хаббла должна быть меньше или равна 45 км/сек-мпарсек.

Но это лишь дает жизни возможность перенести информацию на другой субстрат. Единственным субстратом, который по-видимому будет доступен при низких температурах, и на который данный перенос можно будет сделать является сама вселенная. То есть, я предполагаю, что информация будет храниться в движущихся или стоячих волнах, используя саму вселенную как замкнутый объем для этих волн. Однако, кодирование информации во вселенной как целом может потребовать по крайней мере нескольких обходов светом во всех направлениях так, чтобы при этом температура и следовательно средний размер вселенной оставался постоянным. При сценарии Миснера этого не происходит, потому, что он требует сворачивания вселенной.

Но это может поле Хиггса (если оно реально). В соответствии со Стандартной Моделью в физике элементарных частиц, поле Хиггса пронизывает все пространство. Плотность энергии поля Хиггса может быть рассчитана, и она должна быть в 10^54 раз больше плотности энергии материи. Такое вычисление находится в согласии с экспериментом только если существует равное мощное отталкивающее гравитационное силовое поле, называемое Космологической Константой, которое компенсирует поле Хиггса везде в пространстве. Пока температура не станет очень высокой - около 100 ГэВ или 1000 триллионов градусов Цельсия эти всеобщие поля балансируют друг друга.

Однако, поле Хиггса изменяется при сжатии, а Космологическая Константа - нет. Это означает, что жизнь может использовать такое сжатие чтобы уменьшить поле Хиггса, позволяя таким образом отталкивающей Космологической Константе замедлить скорость коллапса вселенной. Вспомним, что даже во Фридмановской вселенной возможна модель, в которой свет обходит вселенную, если присутствует отрицательное давление - отталкивающая гравитационная сила. Грубый подсчет показывает, что изменения поля Хиггса при сжатии достаточно, чтобы позволить жизни замедлить коллапс вселенной для осуществления требуемого обхода ее светом в

промежутке времени между максимальным расширением вселенной и тем моментом, когда температура станет слишком горячей для молекулярного субстрата жизни.

Такое количество обходов светом должно быть максимализовано, и это соответственно масимализует вероятность того, что жизни удастся этот перенос. Соответсвенно масса бозона Хиггса должна быть максимальной. Но если массы бозона Хиггса и верхнего кварка будут слишком велики, то уравнения Стандартной Модели станут нестабильными для существующих сейчас условий. Таким образом мы получаем допустимые массы бозона Хиггса и верхнего кварка. Они даны в четвертом предсказании.

Не только массы бозона Хиггса и верхнего кварка должны иметь специфические значения, но и гравитационная отталкивающая сила Космологической Константы должна становиться заметной когда температура становится достаточно высокой. Этот эффект можно было бы наблюдать во время так называемых фазовых переходов Вейнберга-Салама. К сожалению я не знаю, как обсчитать результаты этого эффекта, и поэтому не могу сделать определенных предсказаний.

Как я обсуждал в главе 2, для того, чтобы жизнь могла действовать согласованно в самых огромных масштабах и была бы способна использовать хаос в уравнениях Эйнштейна, вселенная должна оставаться однородной в большом масштабе до времени обратного коллапса еще 10^18 лет в будущее. Однако, должны быть некоторые неоднородности в ранней вселенной, иначе не смогли бы существовать звезды и галактики. Поскольку неоднородности имеют тенденцию расти со временем, вселенная будет однородной в больших масштабах только если амплитуда неоднородностей в этих масштабах сейчас является очень малой. Амплитуда неоднородностей обычно выражается в понятии контраста плотности массы DR/R0, где DR - вариация плотности, отнесенная к средней плотности R0. Это дает

Шестое проверяемое предсказание Теории Точки Омега: спектр энергии контраста плотности DR/R0 должен быть типа Харрисона-Зельдовича. Кроме того, амплитуда контраста плотности в самых больших масштабах, которые мы можем видеть, должна быть меньше, чем 2*10^-4, и соответсвенно этому, температурные флуктуации фонового космического излучения должны быть меньше чем 6*10^-5.

Спектр энергии типа Харрисона-Зельдовича вводится потому, что это единственный тип спектра, который согласуется со вселенной, которая все еще будет примерно Фридмановской во время обратного коллапса, но которая также начинается с исходной Фридмановской сингулярности. Самые большие масштабы, которые мы можем видеть - это граница видимой вселенной. Амплитуда этого спектра получена исходя из того факта, что неоднородности в масштабе видимой вселенной не могут расти слишком сильно пока биосфера не достигнет пределов видимой вселенной. Неоднородности в таком масштабе было бы невозможно устранить в то время, когда вселенная начнет коллапсировать, и это в свою очередь означало бы появление горизонтов, что невозможно в соответствии со вторым предсказанием.

Как я обсуждал в главе 2, вселенная остывает по мере расширения. Это означает, что было время в прошлом, когда вселенная была настолько горяча, что она была непрозрачна как Солнце. Эту температуру вселенная имела когда ее объем составлял одну тысячную от теперешнего. Когда вселенная расширилась дальше, она резко стала прозрачной для излучения, и таким образом, когда мы наблюдаем фоновое космическое излучение, мы смотрим на вселенную в точности в тот момент, когда она стала прозрачной. Этот момент определяет границу видимой вселенной.