Стрела всего времени
Если Большой взрыв был началом времен, то с формулировкой нашей главной
загадки все понятно: почему вначале энтропия была так мала? Если же все на-
чалось не с Большого взрыва, то загадка остается, только теперь в иной форму-
лировке: почему энтропия была мала во время отскока, который не был даже
моментом рождения Вселенной? Это был всего лишь какой-то момент в вечной
истории .
По большей части современные обсуждения отскакивающих космологий
не касаются непосредственно вопроса энтропии .16 Однако очевидно, что до-
бавление фазы сжатия перед отскоком не оставляет других вариантов: энтропия
либо увеличивается по мере приближения Вселенной к отскоку, либо умень-
шается .
На первый взгляд создается впечатление, что энтропия при движении Все-
ленной из прошлого к фазе отскока должна увеличиваться . В конце концов,
если начальное условие было поставлено в ультрадалеком прошлом, то есте-
ственно ожидать, что с течением времени энтропия будет увеличиваться, даже
если пространство сжимается . Это обычное толкование второго начала дина-
мики, обеспечивающее единообразие стрелы времени на протяжении всей
истории Вселенной . Этот вариант иллюстрирует нижний левый график на
рис . 15 .4 . Явно или неявно, но именно его многие люди подразумевают в своих
рассуждениях об отскакивающих космологиях .
Однако сценарий, в котором энтропия нашего сопутствующего участка
продолжает увеличиваться и до, и во время, и после вселенского отскока, стал- 
Глава 15 . Прошлое сквозь будущее
467
-
-
Рис . 15 .4 . Вверху: изменение размера отскакивающей Вселенной с течением времени;
внизу: два возможных сценария эволюции энтропии . Энтропия может просто всегда уве-
личиваться, как показано внизу слева, обеспечивая однонаправленную стрелу времени на
протяжении вечности . Или она может уменьшаться в фазе сжатия, прежде чем начать уве-
личиваться в фазе расширения, как показано внизу справа
кивается с невероятно сложной проблемой . Проблема традиционной космо-
логии Большого взрыва такова: энтропия в современной наблюдаемой Вселен-
ной относительно мала, а в прошлом была значительно меньше . Это подразуме-
вает скрытую очень тонкую подстройку в текущем микросостоянии Вселенной,
если мы хотим, чтобы энтропия уменьшалась при прокрутке истории в об-
ратном направлении во времени с использованием все тех же законов физики .
А в сценарии с отскоком, где мы отнесли «начало Вселенной» бесконечно
далеко в прошлое, тонкая подстройка, необходимая для того же самого, долж-
на быть бесконечно точной . Если мы верим в обратимые законы физики, то
должны предполагать такое свойство у текущего состояния Вселенной, что
процесс ее эволюции можно бесконечно отматывать назад и энтропия все это
время будет только уменьшаться . Но это слишком высокие запросы .17
Необходимо также упомянуть о другой проблеме, тесно связанной с этой .
Мы знаем, что энтропия нашего сопутствующего объема сразу после отскока
должна быть маленькой — намного меньше, чем она могла бы быть . (В главе 13
мы сделали некоторые оценки и знаем, что значение энтропии было равно 1088
или меньше, тогда как оно могло бы достигать 10120 .) Из этого следует, что 
468
Часть IV . Из кухни в Мультиленную
прямо перед отскоком энтропия была такой же низкой или даже ниже . Если бы
энтропия была высокой, то отскока бы не произошло; вы получили бы хаоти-
ческую мешанину, у которой не было бы никаких шансов превратиться в при-
ятную и однородную Вселенную, из которой получились все мы . Так что нам
приходится предположить, что этот сопутствующий объем пространства
сжимался бесконечно долгое время (начиная с далекого прошлого и до момен-
та отскока), и на протяжении этого процесса энтропия увеличивалась, но
увеличение каким-то образом оказалось очень небольшим . Не то чтобы такое
было невозможно себе представить, но это кажется, мягко выражаясь, доволь-
но удивительным .18
Даже если мы позволим себе рассмотреть возможность необыкновенно
тонкой подстройки, необходимой для того, чтобы позволить энтропии все
время последовательно увеличиваться, у нас все равно нет абсолютно никаких
причин полагать, что во Вселенной все действительно происходило именно
таким образом . Мы пока не представили никакого оправдания тому, почему
вообще наша Вселенная вообще должна быть тонко подстроена, но продол-
жаем призывать к бесконечно тонкой подстройке . Не очень похоже на про-
гресс .
Гипотеза о середине
Итак, это все подводит нас к необходимости рассмотреть альтернативу, изо-
браженную на рис . 15 .4 на правом нижнем графике: отскакивающая Вселенная,
в которой энтропия уменьшается во время фазы сжатия, достигает минималь-
ного значения в момент отскока и после этого начинает увеличиваться . Воз-
можно, теперь у нас получится прийти к какому-то результату . Явная модель
такой отскакивающей космологии была предложена Энтони Агирре и Стивеном
Граттоном в 2003 году . Их конструкция базируется на идее инфляции, и они
демонстрируют, что путем хитрого разрезания и склеивания мы могли бы полу-
чить гладкий отскок, взяв инфляционную Вселенную, расширяющуюся по
направлению к будущему, и приклеив ее к началу инфляционной Вселенной,
расширяющейся по направлению к прошлому .19
У этой альтернативы есть огромное преимущество: поведение Вселенной
симметрично во времени . Как размер Вселенной, так и ее энтропия достигают
минимального значения в момент отскока и увеличиваются в обоих направле-
ниях . Концептуально это большой шаг вперед по сравнению со всеми осталь-
ными рассмотренными ранее моделями; базовая симметрия законов физики
относительно изменения направления времени отражается в крупномасштаб-
Глава 15 . Прошлое сквозь будущее
469
ном поведении Вселенной . В частности, мы избегаем ловушки, которую рас-
ставляет нам временнóй шовинизм, — искушения полагать, что «начальное»
состояние Вселенной абсолютно не похоже на «конечное» . Нам как раз
и нужен был способ обойти заблуждение, приведшее к рассмотрению Вселен-
ной Голда, которая также симметрична относительно одного момента во
времени . Теперь, когда мы позволяем себе думать о возможной Вселенной до
Большого взрыва, решение выглядит более приемлемым: Вселенная симме-
трична, и не потому, что энтропия низка на обоих концах времени, а потому,
что она на обоих концах высока.
Как бы то ни было, это очень смешная Вселенная . Эволюция энтропии от-
вечает за всевозможные проявления стрелы времени, включая нашу способность
помнить прошлое и наше ощущение того, что мы движемся сквозь время .
В сценарии с отскакивающей энтропией стрела времени в момент отскока
меняет направление на противоположное. С точки зрения нашей наблюдаемой
Вселенной, изображенной на рис . 15 .4 в правой части графиков, прошлое — это
низкоэнтропийное направление времени, указывающее в сторону отскока . Но
наблюдатели с противоположной стороны отскока, которую мы на графиках
называем (со своей колокольни) «сжатием», также определяют «прошлое»
как направление времени, в котором энтропия была ниже, то есть направление
к отскоку . С точки зрения локального наблюдателя стрела времени всегда ука-
зывает в сторону увеличения энтропии . По обеим сторонам от отскока стрела
времени указывает в «будущее», в котором Вселенная расширяется и опусто-
шается . С точки зрения наблюдателя, находящегося на одной (любой) стороне,
наблюдатели на противоположной стороне живут «в обратную сторону во
времени» . Однако такое несовпадение направлений стрел абсолютно не под-
дается наблюдению — люди по одну сторону от отскока не могут общаться
с людьми по другую сторону, точно так же, как мы не в состоянии перекинуть-
ся парой слов с кем-нибудь из нашего прошлого . Каждый видит, что второе
начало термодинамики работает стандартным образом в его наблюдаемой
части Вселенной .
К сожалению, космоса с отскакивающей энтропией недостаточно для
того, чтобы мы без всякого зазрения совести могли объявить, что нашли
решение проблемы, сформулированной в начале этой главы . Разумеется, до-
пуская существование космологического отскока, также представляющего
точку минимального значения энтропии Вселенной, мы избегаем философских
заблуждений, связанных с определением изначальных и конечных условий на
совершенно разных основаниях . Но и за это приходится платить ценой новой
загадки: почему энтропия так низка в середине истории Вселенной?
470
Часть IV . Из кухни в Мультиленную
Другими словами, модель с отскакивающей энтропией сама по себе ничего
не объясняет о стреле времени . Вместо этого она устраняет необходимость
в гипотезе о прошлом и вместо нее вводит необходимость в гипотезе о сере-
дине . Нам опять требуется точно такая же тонкая подстройка, и мы все так же
пытаемся объяснить, почему конфигурация нашего сопутствующего объема
пространства находится в таком низкоэнтропийном состоянии рядом с кос-
мологическим отскоком . Таким образом, получается, что нам предстоит про-
делать еще очень много работы .