Кузнец куёт меч. С каждым ударом молота раскалённый металл плющится, но и сам молот, и наковальня, и воздух вокруг чуть нагреваются. Часть энергии удара безвозвратно уходит в тепло — и этот размен, знакомый каждому, кто хоть раз забивал гвоздь, оказывается ключом к самым большим загадкам космоса.
Два главных измерения современной космологии — скорость разбегания далёких галактик (постоянная Хаббла) и степень комковатости вещества в поздней Вселенной (параметр S₈) — упорно не сходятся с расчётами. Первое число получается заметно больше, второе — заметно меньше. Словно кто-то добавил энергии в пустоту и одновременно притушил гравитационное сжатие. Авторы новой работы показывают, что «виновник» может прятаться в самом процессе рождения космических структур — и это не новая частица или неизвестное поле, а старый добрый беспорядок.
Когда разреженный газ стягивается гравитацией в плотные комки — будущие звёзды и галактики — его частицы разгоняются и сталкиваются. Часть энергии движения переходит в тепло и рассеивается в пространстве. С точки зрения физики это означает, что упорядоченность системы падает, а энтропия (мера беспорядка) растёт. Но рост энтропии — не пустая формальность. В замкнутой системе он создаёт давление, которое стремится раздвинуть границы. В масштабах Вселенной это давление проявляется как дополнительная энергия, подталкивающая расширение — словно нагретый воздух распирает воздушный шар изнутри.
Одновременно с этим тепло действует как микроскопическое трение. Толпа людей пытается собраться в круг. Если каждый идёт плавно, круг быстро стягивается. Но если люди начинают суетиться, сталкиваться и терять энергию на беспорядочные движения, сборка замедляется. Так и с галактиками: рассеяние энергии в тепло гасит согласованное движение вещества к центрам сгущений, делая итоговую «комковатость» Вселенной ниже, чем дают чистые гравитационные расчёты. Один и тот же процесс — превращение механической энергии гравитационного сжатия в тепловую — одновременно подстёгивает расширение и смягчает структуру.
У этой идеи есть важное достоинство: она не ломает привычную физику. Уравнения Эйнштейна, закон всемирного тяготения Ньютона, само понимание гравитации — всё остаётся на своих местах. Никаких новых полей, частиц или дополнительных измерений. Только термодинамика — наука о тепле и порядке, — встроенная в описание того, как вещество собирается в галактики. Если расчёты подтвердятся, то две главные космологические загадки получат общее, удивительно земное объяснение: Вселенная просто нагревается, когда сжимается, и этот нагрев меняет её судьбу. Так кузнец, остужая меч, видит, как жар уходит в воздух — но в масштабах космоса этот жар не уходит бесследно, а становится силой, что раздвигает миры и гасит их дрожь.
Если бы всю энергию, рассеянную в тепло при образовании всех галактик, собрать в одном месте, её хватило бы, чтобы вскипятить океан размером с Млечный Путь.
В романе «Последний вопрос» Азимова именно энтропия становится последним врагом разума — здесь же она оказывается скрытым дирижёром космической эволюции.