Читаем без скачивания Ты – Космос. Как открыть в себе вселенную и почему это важно - Минас Кафатос

От этой загадки не уйти, потому что прямо сейчас на субатомном уровне продолжается тот же процесс рождения. Начало – сейчас. Субатомные частицы, на основе которых строится космос, все время появляются и исчезают. Есть какой-то механизм, подобный космическому переключателю «вкл/выкл», и он все еще обращает ничто, так называемый вакуум, в бурлящий океан физических тел. Наш обычный, чувственный взгляд на реальность видит звезды, плывущие в холодной пустой пустоте. В действительности, однако, пустота эта полна творческих возможностей, которые, как мы видим, играют со всем вокруг нас.

Довод этот довольно абстрактен, кажется, вот-вот он улетит, подобно гелиевому шару. Мы этого не хотим. У каждой космической тайны есть человеческое лицо. Представьте, что вы сидите на лужайке в летний день. От теплого ветерка вы задремали, и ваш ум наполнен полузамеченными изображениями и полуосознанными мыслями. Вдруг кто-то спрашивает: «Что вы хотите на обед?» Вы открываете глаза и отвечаете: «Лазанью». В этом маленьком сценарии словно бы заключена вся тайна Большого взрыва. Ваш ум способен быть пустым, словно чистый лист. По этой пустоте бродят хаотичные образы и мысли. Но когда вам задают вопрос, а вы отвечаете, эта пустота оживает. Из бесконечных возможностей вы выбираете одну мысль, и она возникает в вашем сознании по вашему усмотрению.

Последнее – самое главное. Когда вы говорите «лазанья» или любое другое слово, вы не строите его из чего-то меньшего. Вы не строите его вообще: оно просто возникает, приходит к вам. Слова можно, конечно же, разбить на буквы, как материю – на атомы. Но это не истинное описание творческого процесса.

Любое творение – что-то, сделанное из ничего. Стыдно осознавать, что даже когда нам комфортно быть творцами, погруженными в бесконечные слова и мысли, мы не знаем, откуда они. Знаете ли вы, что подумаете следующим? Даже Эйнштейн считал самые блестящие свои мысли счастливыми случайностями. Но главное в другом: что-то из ничего создают люди, а не дальние космические сущности.

Переход ничего в нечто всегда приводит к одному и тому же: возможность становится реальностью. Физика дегуманизирует этот процесс, причем с невероятной точностью. Вибрации квантов выходят из пустоты и быстро уходят в пустоту обратно. Этот квантовый цикл включения/выключения невообразимо короток и полностью невидим для нас. Правила, по которым идет физическое творение, должны быть откуда-то выведены. Вы не можете применить стетоскоп к внешней стороне некоего суперкупола, чтобы узнать правила футбола, но это по существу то, что пытается сделать космология. Логический вывод – отличный инструмент, но в этом случае проблем от него может быть столько же, сколько и решений.

Непонятное начало

Нет сомнений, что до Большого взрыва объектов в космосе не было. Но связаны ли с ним пространство и время (технически именуемые пространственно-временным континуумом)? Стандартный ответ – да. Если раньше объектов не было, то не было и пространства, и времени. Итак, что было до сотворения? Не было ни «внутри», ни «снаружи», для этого сначала должно появиться пространство. Вселенная-младенец не расширялась «вокруг себя». Даже сейчас, когда в космосе действуют миллиарды галактик, Вселенная не похожа на кожаный мешок. Понятия «внутри» и «снаружи» просто неприменимы, так же как «до» и «после».

Есть ли нам теперь на чем удержаться? Едва ли. Глагол «существовать» предполагает возможность того, что даже без времени и пространства что-то может произойти. Вот полезная аналогия. Представьте себе, что вы сидите в комнате и замечаете, что предметы слегка двигаются: молоко в вашей чашке с кукурузными хлопьями дрожит, и вы можете почувствовать, как через пол что-то вибрирует.

Как это иногда случается, вы глухи, поэтому никак не можете узнать, что же бьет в стены комнаты снаружи. (Некоторые люди могут быть достаточно чувствительными, чтобы почувствовать вибрацию своим телом, однако оставим это.) Но вы все же можете измерить волны в своей миске и вибрации других объектов: пола, потолка, стен. Примерно так же космологи обращаются с Большим взрывом. Вселенная полна вибраций и волн, возникших миллиарды лет назад. Их можно измерить, из них можно сделать выводы. Но обеспокоить нас может простой вопрос: может ли кто-то, кто глух с рождения, действительно знать, что такое звук? Измерить вибрации, связанные со звуком, – это не то же самое, что послушать соло на скрипке, голос Эллы Фицджеральд или взрыв динамита.

Так же и измерения света от движущихся галактик или фонового микроволнового излучения в нынешней Вселенной (это излучение – остаток Большого взрыва) не говорят нам, каким было начало Вселенной: мы работаем на основании выводов, так же как глухой человек измеряет волны в своей миске с хлопьями. Это ограничение может стать фатальным недостатком любого объяснения того, откуда произошла Вселенная.

Всегда есть шанс, что здесь, в пространстве и времени, мы исследуем законы природы, действующие вне пространства и времени. В частности, физика может прибегнуть к языку математики в надежде, что ее существование не зависит от того, в какой Вселенной вам довелось жить. Большинство последующих рассуждений зиждется на вере в математику как нечто вечное. Даже в чужой Вселенной, где время движется назад, а люди ходят по потолку, если добавить яблоко к яблоку, получится два яблока, верно?

Но никем никогда не доказывалось, что эта вера действительно обоснована! Например, математика, применимая к черным дырам, ограничена предположениями, потому что черная дыра совершенно непроницаема. Математика может быть созданием человеческого мозга. Возьмите число «ноль». Ноль не всегда был нам знакомым. К 1747 году до нашей эры у древних египтян и вавилонян был письменный символ для нуля как понятие, но он не использовался в качестве числа для расчета целей, пока не стал применяться для этого около 800 года нашей эры в Индии, значительно позже расцвета греческой и римской культуры.

Ноль означает, что им обозначается ничто, и в математике это «ничто» – просто другое число. Это не признак экзистенциального отчаяния. «В жизни я достиг полного ноля!» было бы возгласом отчаявшегося, но уравнение 1 − 1 = 0 им не будет. В квантовой физике время можно обыгрывать очень странным и своеобразным образом, не заставляя никого беспокоиться о своем существовании. Если время в повседневной жизни начинает вести себя своеобразно, это уже другая история. В каждом из миров время хранит в себе что-то особенное и таинственное, и это нужно объяснить, если мы хотим достичь человеческой Вселенной.

Пока что лучшие ответы

Очевидно, что переход от изначального хаоса к упорядоченности нынешней Вселенной полон тайн. Уровень, на котором пространство и время разрушаются, известен как масштаб Планка, названный в честь великого немецкого физика Макса Планка, отца квантовой механики. По размеру этот масштаб на 20 порядков меньше ядра атома (то есть единица, деленная на число из единицы с двадцатью нулями). Впечатляюще, но присутствие почти что хаоса не заглушило человеческого понимания. Ум все еще находит в мире нечто устойчивое. возможно.

Соответствующие измерения в столь малом масштабе определяются тремя константами, относящимися к самым элементарным аспектам творения: гравитации, электромагнетизму и квантовой механике. В так называемом планковском измерении пространство становится «пенистым», нечетким состоянием, когда любое чувство направления, например вверх и вниз, заканчивается. По длительности планковское время, характерный масштаб планковской эры, более чем на 30 порядков быстрее, чем самые быстрые временные масштабы современной нанонауки, оперирующей наносекундами, каждая из которых есть миллиардная доля секунды.

Большой взрыв начался в планковскую эпоху, в невероятно мелких масштабах планковского измерения и планковского времени. Поэтому вопрос о том, что было до Большого взрыва, эквивалентен вопросу о том, что существовало до или после эпохи Планка. Как это бывает, физика действительно может кое-что знать о транспланковском царстве. Мы знаем, что математические законы управляют четырьмя основными силами: силой тяжести, электромагнетизмом, сильной и слабой ядерной силой. Это одна из причин того, что вера в математику кажется абсолютно оправданной. Некоторые известные константы поясняют нам, почему эти четыре силы принимают значения, которые они имеют в нашей Вселенной. Например, при вычислении гравитации в любом месте – на Марсе, на звезде в сотне световых лет отсюда или в микроскопическом масштабе атомов – независимо от того, сколь различны эти среды, постоянная, которая применяется к гравитации, остается одной и той же. Опираясь на константы, земная физика может мысленно путешествовать в самые отдаленные пространства и времена.

Может ли быть так, чтобы одни и те же константы существовали вне времени и простирались за пределы нашей Вселенной? Современная физика не может дать однозначного ответа. Но если константы находятся вне времени, можно представить некую непрерывность между нашей реальностью и невидимыми измерениями. Даже если не считать этого, можно понять очарование бесконечных констант. Они придают реальности чувство стабильности в разгар хаоса. Вечные константы также поддерживают математику как язык, способный пережить крах слов. Если «до» – это слово, которое может стать бессмысленным, то число «пи» (π) и формула E = mc² пребывают неизменными. Но это тоже может стать иллюзией, если пересечь порог эпохи Планка. Прежде всего, постоянство констант вызывает вопрос о том, откуда они появились, и снова оставляет нас без истоков, которые мы пытаемся найти.