Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе

Вечность со сроком годности

Не будем забывать, что время жизни квантового объекта вроде частицы – вопрос статистический. Если мы говорим, что частица существует один год, это значит, что с вероятностью 50 % она через год распадётся. Если она не распалась в первый год, вероятность распасться на втором – по-прежнему 50 %, и так далее.

Поэтому, хотя время жизни протона может быть невероятно велико, есть вероятность – очень малая – того, что индивидуальный протон проживёт всего пять минут и тут же распадётся. Если вы будете наблюдать огромное количество протонов, скажем, ёмкость размером с плавательный бассейн, заполненную объединёнными в молекулы жидкости атомами, и если вы знаете, каковы признаки распада протона (таинственное появление быстродвижущихся позитронов или чего-то похожего), то у вас есть шанс заметить такой распад. Именно этим физики и занимаются уже давно, пока – без малейших признаков успеха.

Учёные, однако, не обескуражены отсутствием экспериментальных подтверждений распада протона и думают, что его наблюдение – просто вопрос времени. Но что будет значить подтверждение этого для будущего Вселенной?

Через несколько сотен триллионов лет все звёзды истратят своё ядерное горючее. Лишённая их света Вселенная погрузится во мрак, в вечную непроглядную ночь. В этой темноте останутся только остывающие мёртвые звёзды. Но если мы раздвинем шкалу времени до 1040 лет, огромного промежутка времени после того, как погаснет последняя звезда, то распад протонов наконец даст о себе знать. Вещество начнёт исчезать. Блуждающие во тьме чёрные карлики будут испаряться, превращаясь в простые частицы и свет. Через промежуток времени в несколько времён жизни протона, они испарятся полностью, превратившись в ничто. После завершения распада протонов настанет истинный конец эпохи материи: во Вселенной не останется ничего, кроме элементарных частиц и чёрных дыр.

Конечно, стопроцентной уверенности в том, что протон распадается, нет. Физики считают, что существуют веские причины для отсутствия вечной устойчивости протонов – причины, связанные с лакунами в наших теориях квантовой физики. Но даже если окажется, что протоны не распадаются, это вовсе не значит, что Вселенная никогда не изменится.

В мёртвых недрах остывших звёзд атомы будут сжаты колоссальными силами гравитации. В очень, очень редких случаях их тесная близость будет вести к холодному термоядерному синтезу – квантовый туннельный эффект сплавит атомные ядра в новые, более тяжёлые элементы. Очень и очень медленно этот процесс будет продолжаться, пока все атомы не сожмутся в ядра железа-56. В отсутствие распада протонов, через непредставимо огромный промежуток времени – около 101500 лет – всё вещество Вселенной навечно превратится в железо.