Читаем без скачивания О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний - Маркус дю Сотой

Как заявляет теолог Герберт Маккейб: «Утверждать существование Бога значит утверждать, что существуют не получившие ответа вопросы об устройстве Вселенной». Но он же предостерегает, что порок религий всегда состоит в представлении Бога не как философской идеи, а как конкретного объекта. По его мнению, проблема заключается в том, что религия слишком часто впадает в идолопоклонничество, пытаясь установить слишком личные отношения с такой концепцией Бога.

Трудность состоит в том, что неопределенная, непознаваемая, трансцендентная концепция слишком абстрактна, чтобы многие могли установить с ней какие-то отношения. Она не может предложить того утешения, которого многие ищут в Боге. Поэтому его могущество, возможно, неизбежно должно быть основано на несколько меньшей трансцендентности, несколько большей ощутимости, даже если это и противоречит исходному определению и порождает парадоксальный вопрос о том, «кто создал создателя».

0 = 1–1

Однако вопрос о том, почему существует нечто, а не ничто, может быть не таким уж и непознаваемым. И именно непознаваемое третьего «рубежа» может предоставить способ получения чего-то ex nihilo, из ничего. Как только у нас оказывается кусочек пустого пространства, квантовая физика начинает заполнять его чем-то. Тот вариант принципа неопределенности Гейзенберга, который мы до сих пор рассматривали, касается отношений между положением и импульсом. Но есть и другие физические величины, связанные между собой подобным образом.

Например, принцип неопределенности Гейзенберга связывает энергию и время: если посмотреть, что происходит в, по-видимому, пустой области пространства, то уменьшение временного промежутка исследования такой области приводит к росту неопределенности ее энергетического содержания, что означает, что пустое пространство никогда не может быть действительно пустым. На коротких временных промежутках существует возможность флуктуаций энергии. Поскольку энергия может преобразовываться в массу, это приводит к спонтанному рождению в вакууме частиц. В большинстве случаев они аннигилируют друг с другом и снова обращаются в ничто, но некоторые из них все же выживают. И это дает нам механизм получения чего-то из ничего.

Но откуда берется эта энергия? Не противоречит ли ее внезапное появление закону сохранения энергии, столь милому физике? Кое-кто считает, что суммарное энергетическое содержание Вселенной равно нулю, а потому никакого обмана тут нет. Важно учитывать, что гравитация создает отрицательное энергосодержание. Поэтому Вселенная может возникать из нулевой энергии – из ничего, – поскольку при этом возникает сочетание положительной и отрицательной энергии. Мы попросту наблюдаем действие уравнения 0 = 1–1. 0 есть ничто; 1 плюс –1 – это, соответственно, материя и гравитация, притягивающая эту материю.

Представление гравитации в виде отрицательной энергии может показаться несколько странным, но представим себе крупную массу – например астероид – вблизи Земли. Падая на Землю, астероид увеличивает свою кинетическую энергию, но гравитационное притяжение также возрастает, так как сила гравитационного притяжения увеличивается по мере уменьшения расстояния между двумя массами. Поэтому закон сохранения энергии требует, чтобы гравитационная потенциальная энергия была отрицательной и уравновешивала прирост кинетической энергии.

В соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга, из самого факта существования пространства следует, что частицы могут возникать из ничего. Никакой необходимости в создателе нет. Квантовые флуктуации приводят к тому, что мы постоянно видим, как из ничего возникает нечто. Как мы увидим на пятом «рубеже», именно этим Хокинг объяснил испускание частиц черными дырами. Ничто превращается в частицу и античастицу: одна из них оказывается захвачена черной дырой, а вторая улетает прочь. Таким образом, квантовая физика дает частичный ответ на вопрос о получении чего-то из ничего.

Однако нужно по меньшей мере иметь сцену для такой квантовой игры, и здесь на передний план, в свою очередь, выходит вопрос создания пустого пространства. Возможно, именно тут и возникает путаница. Некоторые считают, что пустое пространство и есть ничто. Но это ошибка. Трехмерное пустое пространство, вакуум, есть нечто. Это та арена, на которой могут действовать геометрия, математика, физика. В конце концов, уже тот факт, что мы имеем именно трехмерное, а не четырехмерное пустое пространство, указывает на то, что оно представляет собой нечто. Ничто размерности не имеет.

Сейчас существуют теории, позволяющие объяснить, как пространство и время могут возникать подобно частицам, в качестве флуктуаций квантовой гравитации. Кажется, что их математический аппарат достаточен для того, чтобы создать нечто – чтобы создать Вселенную – из ничего. В конечном счете может оказаться, что уран в моей банке происходит не из магазина Amazon, а из математических выкладок.

Рубеж четвертый: Бумажная Вселенная

7

Я осмеливаюсь предложить такое решение этой вековой проблемы: Библиотека безгранична и периодична. Если бы вечный странник пустился в путь в каком-либо направлении, он смог бы убедиться по прошествии веков, что те же книги повторяются в том же беспорядке. Эта изящная надежда скрашивает мое одиночество.

Меня всегда занимал вот какой вопрос: существует ли физическая бесконечность? Мои попытки создать бесконечность путем деления игральной кости на бесконечно малые части потерпели неудачу, когда я добрался до неделимых кварков. Похоже, что даже пространство невозможно делить бесконечно, так как пространство квантуется. Поэтому теперь я собираюсь обратить свои поиски существования бесконечности в другую сторону – не внутрь, а наружу.

Что произойдет, если постоянно двигаться по прямой? Можно ли бесконечно продолжать такое движение? Я думаю, что этот вопрос хоть раз в жизни задавал себе всякий, кто когда-нибудь смотрел в пространство. Если бросить нашу игральную кость в космос, вернется ли она когда-нибудь в начальную точку, или натолкнется на космическую стену и отскочит обратно, или же так и будет вечно лететь, кувыркаясь в вакууме? Вопрос о том, бесконечно ли продолжается Вселенная, оказывается на удивление непрост и связан с тем обстоятельством, что само пространство не статично. Даже если Вселенная и бесконечна, могут существовать теоретические ограничения размеров пространства, доступного для нашего исследования. Возможно, мы никогда этого не узнаем.

Для помощи в путешествии в бесконечность я обзавелся своей собственной Вселенной – точнее, той ее частью, которую я могу увидеть. Я склеил себе звездный глобус, скачанный с веб-сайта Европейского космического агентства. Собственно говоря, это не вполне глобус. Он сделан из двух листов бумаги формата А4, из которых я вырезал и склеил одно из моих любимых геометрических тел – икосаэдр, состоящий из двадцати равносторонних треугольников. Как и кубик из казино, он является одним из пяти Платоновых тел, из которых получаются хорошие игральные кости.

Если ясной ночью посмотреть на небо, кажется, что все звезды нарисованы на огромной черной сфере, охватывающей Вселенную. Именно такую модель Вселенной использовали многие древние культуры. Они верили, что Земля находится в центре этой сферы, которая вращается вокруг оси, проведенной через Полярную звезду, единственную из звезд ночного неба, которая кажется неподвижной, в то время как все прочие звезды обращаются вокруг нее.

Мой бумажный звездный глобус – это модель такого небесного свода. Я поставил его на стол так, чтобы Полярная звезда оказалась в верхней точке икосаэдра. В середине глобуса нанесены знаки Зодиака, отмечающие последовательность месяцев года, – в том числе, разумеется, и мой собственный знак Девы. Нам кажется, что Солнце последовательно перемещается через все эти созвездия, возвращаясь в исходную точку к началу следующего года. В нижней половине глобуса расположены звезды, которые можно увидеть в Южном полушарии; самая яркая из них – Альфа Центавра. На самом деле она состоит из трех звезд, в число которых входит Проксима Центавра, считающаяся ближайшей к нашей собственной звезде, Солнцу.

Разнообразные варианты моего бумажного глобуса делали на протяжении многих тысячелетий. Цицерон пишет, что древнегреческие астрономы изготавливали модели небесного свода, на которых были отмечены звезды, – это были далекие предки моей бумажной Вселенной. К сожалению, ни одна из таких греческих моделей не дошла до нас, но в одном из моих самых любимых оксфордских музеев, в Музее истории науки, можно увидеть другие, сохранившиеся модели. Там есть великолепный глобус высотой около полуметра, сделанный в начале XVI в. в Германии. Созвездия на нем оживают в виде фигур птиц, рыб, животных и людей, напечатанных на бумажных сегментах и наклеенных на сферу.