Представьте, что ваш мир - это окрестности давно состарившегося, но когда-то великолепного, гигантского светила, эволюционно схожего с Солнцем, но значительно, значительно крупнее его. Такие звёзды способны светить до двух триллионов лет, и вокруг одной из них вместе со множеством небесных тел вращается и ваш космический дом – планета, населённая разумными существами. Вы живёте в полной уверенности, что находитесь в центре мироздания, которому, может быть, не более шести тысяч лет, оно совершенно неподвижное и молодое.
На самом же деле перед нами остатки, островки мира, существующего в конце времён… посреди ничто… буквально…
Его жители никогда не узнают, насколько огромна Вселенная. Для них в окружающем мире даже не будет намёка на то, что всё сотворено из звёзд. И метафора, что атомы в вашей «левой руке, возможно, произошли из одной звезды, а в правой - из другой» во веки веков будет пуста и напрасна… Дело в том, что Вселенная, в которой оказались эти существа, настолько велика, а со времён Большого Взрыва утекло столько звёздной материи, что в небесах уже давно не видно ни одной звезды, ни одной галактики.
В своей книге «Вселенная из ничего» американский физик, специалист в области астрофизики и космологии, популяризатор науки Лоуренс Краусс пытается проследить историю Вселенной, которая возникла буквально из «ничего», но совсем не чуждается этого «ничто», а, напротив, пропитана им, содержит его в своей загадочной и далеко ещё до конца не познанной ткани.
Вслед за учёным попытаемся разобраться, что такое энергия, откуда она приходит и что собой представляет это загадочное «ничто».
Вначале была энергия
Согласно современной космологии, 13,7 млрд назад в результате взрывообразного исхода бесконечного количества материи из бесконечно плотной и бесконечно микроскопической сингулярностиⓘ Космологическая сингулярность — состояние Вселенной в прошлом, когда вся материя была «упакована» в «бесконечно» малом объёме при «бесконечно» высокой температуре и плотности возникла наша Вселенная. Момент исхода материи из сингулярности называется «Большим Взрывом». Расширение происходит до сих пор, и все галактики взаимно удаляются друг от друга. Вселенная стремится в бесконечность, и нас вполне закономерно интересует вопрос, что будет дальше, каков конец Вселенной?
Краусс описывает следующие варианты развития.
В зависимости от общего количества материи во Вселенной, её геометрия может принадлежать к одному из трёх типов: к так называемому открытому, закрытому или плоскому .
В данном случае, отмечает автор книги, «плоская» трёхмерная вселенная отнюдь не плоский двумерный блин. Это, скорее, интуитивно понятное нам трёхмерное пространство, в котором лучи света распространяются по прямой линии. Такую вселенную следует отличать от гораздо более трудно представимых изогнутых трёхмерных пространств, где световые лучи, очерчивая кривизну пространства, идут не по прямой линии.
Каждая из перечисленных геометрий предполагает свой сценарий и драматургию «конца света».
Закрытая вселенная должна в один прекрасный день вновь сжаться в процессе, противоположном Большому Взрыву. Открытая же продолжит расширяться вечно с конечной скоростью, а плоская находится как раз на границе: замедлит, но так и не прекратит своё расширение.
Если всё упирается в количество материи, как обстоит дело с нами?
Краусс отмечает, что начальная плотность протонов и нейтронов в нашей Вселенной обеспечивает примерно вдвое большее количество вещества, чем то, которое мы можем наблюдать в звёздах и горячем газе. Но тогда где все эти частицы?
Предположим, продолжает Краусс, они спрятаны в неких невидимых «тёмных объектах». Однако, если подсчитать, сколько должно быть этой некой «тёмной материи», чтобы объяснить движение видимой материи, для примера, в нашей галактике, то обнаружим, что отношение всей материи к видимой материи должно быть примерно 10 к 1.
Значит, тёмная материя не может состоять из протонов и нейтронов. Их просто недостаточно. То есть, кроме видимой, привычной нам Вселенной существует нечто скрытое и неочевидное, что, тем не менее, составляет её основу.
Следует отметить, что общая масса видимых галактик и скоплений и вещества вокруг них была оценена примерно в 30 процентов от общего количества массы, необходимой, чтобы привести к образованию плоской Вселенной . Всё остальное заключает в себе таинственная «темная материя». Но факт есть факт, спешит обрадовать нас автор книги, «темная материя» существует, и наша Вселенная всё-таки плоская (и даже с приличным запасом плоская!), что предполагает наиболее длительное существование из всех указанных типов вселенных.
Однако, если это действительно так, то тогда, как выяснили физики, 70 процентов энергии Вселенной всё ещё не хватает «в наличности»: её нет ни внутри, ни вокруг галактик или даже внутри их скоплений! И снова встаёт вопрос: где вся эта энергия?
И тут, прежде чем приступить к разгадке тайны Вселенной («смысла жизни и вообще»), Краусс предлагает разобраться в нюансах квантового мира, внутри которого так уютно спряталось это самое «ничто».
Квантовые странности
Физика элементарных частиц странна и неочевидна. В ней происходят такие вещи, которым невозможно найти аналогии в мире, соразмерном нашему восприятию, где всё кажется интуитивно понятным. Например, электроны в атоме вращаются по своим стабильным орбитам. Это несколько похоже на планетарную модель Солнечной системы. Так же, как и планеты, электроны не приближаются вплотную к своему светилу - в данном случае, к атомному ядру. Однако электроны могут прыгать с орбиты на орбиту. Так случается, если происходит столкновение с фотонами или другими частицами. Орбита вблизи ядра – самая энергетически «бедная». Чем шире электронная орбита, тем большей энергией обладает частица. Но иногда прыжок между орбитами происходит как бы совершенно спонтанно, без очевидных причин. И осуществляется такой переход из одного места пространства в другое — между орбитами — мгновенно. Выглядит это так, уточняет Краусс, как будто на очень коротких временных отрезках частицы совершают прыжок с ускорением, превышающим скорость света!
Графически прыжок можно описать так:
Два отрезка с вектором е- описывают движение электрона. Вектор, соединяющий отрезки с движением электрона, показывает гипотетический путь электрона, на котором он должен был бы двигаться быстрее скорости света. Таким образом, электрон как бы совершает мгновенный скачок в пространстве.
Чтобы разобраться, что же происходит на отрезке, где частица гипотетически движется быстрее света, Краусс использует объяснение американского физика, лауреата Нобелевской премии Ричарда Фейнмана. Он предложил альтернативное понимание: электрон сначала движется вперёд, затем назад во времени (участок «сверхсветового» движения), затем снова вперёд. Однако, по Фейнману, отрицательный заряд, движущийся назад во времени, математически легко может быть представлен эквивалентным положительным зарядом (позитроном), который, не ломая нашу картину мира, нормально движется вперёд во времени с нормальной скоростью! В этом случае рисунок можно интерпретировать следующим образом: движется один электрон, потом в другой точке пространства «из ничего» создается пара позитрон-электрон, а затем позитрон встречает первый электрон, и оба аннигилируют (сталкиваются и уничтожаются с выделением энергии). Впоследствии остается один движущийся электрон.
Таким образом, мы имеем дело не с одной частицей, а с тремя! Первая и вторая, сталкиваясь, аннигилируют как позитрон и электрон, а третья движется дальше. Но самое таинственное и удивительное в этом, что вторая и третья частицы рождаются буквально «из ничего»! Такие частицы, которые появляются и исчезают в масштабах времени, слишком коротких для измерения, называются виртуальными .
И внутриатомное «пустое пространство», «ничто», буквально кипит виртуальными частицами.
Модель флуктуации вакуума
Краусс уточняет: «когда мы пытаемся оценить, какой вклад они [виртуальные частицы] могли бы вносить в массу протона, мы находим, что сами кварки [один из видов элементарных частиц] обеспечивают очень малую часть от общей массы, и что поля, создаваемые этими частицами [виртуальными], вносят большую часть энергии, составляющей энергию покоя протона и, следовательно, его массу покоя. То же самое верно для нейтрона, и, так как вы состоите из протонов и нейтронов, то же самое верно для вас!
Энергия почти не видна
Итак, продолжает Краусс, если мы можем рассчитать воздействие виртуальных частиц на пустое пространство внутри и вокруг атомов, можем ли мы рассчитать воздействие виртуальных частиц на само пустое пространство? Расчёт расположения атомных энергетических уровней, включая виртуальные частицы, показал, что оценка этого «пустого» энергетического пространства составляет величину на 120 порядков большую, чем энергия всего остального во Вселенной !
Указанные выше 70 процентов от общей энергии во Вселенной (той самой, которой не хватает «в наличности») пребывает не в какой-либо из форм материи, а, скорее, в самом пустом пространствеⓘ «Пустое» пространство, вакуум, по современным научным представлениям, обладает ненулевой энергией, равномерно заполняющим Вселенную. Эту энергетическую плотность принято называть гипотетической «тёмной энергией».
Лоуренс Краусс отмечает: «происхождение и природа тёмной энергии, несомненно, самая большая загадка в фундаментальной физике сегодня. У нас нет глубокого понимания того, как она возникла и почему приняла такие значения, какие она имеет». Кроме того, астрономические наблюдения показывают, что примерно «последние 5 млрд лет стало преобладать расширение Вселенной. Вероятно, что природа этого расширения связана с какой-то базовой особенностью происхождения Вселенной. И все признаки позволяют предположить, что она также будет определять будущее Вселенной».
Но Краусс также задаётся вопросами: откуда изначально взялась вся эта энергия? Как микроскопически малая область стала областью вселенского размера, с материей и излучением, достаточным, чтобы объяснить всё, что мы можем видеть? Более того, если плотность энергии остается одинаковой, то полная энергия в любой области будет расти, поскольку объём области растёт (Вселенная расширяется и пустоты в ней становится больше. Следовательно, и виртуальных частиц, и тёмной материи). Что в этом случае происходит с законом сохранения энергии?
Одним из ответов могут стать рассуждения о влиянии гравитации на материю. Оно предполагает, что «положительная» энергия вещества, такого как материя и излучение, может быть дополнена формой «отрицательной» энергии гравитации, которая просто уравновешивает энергию вещества. То есть «положительная» энергия движения, расширения компенсируется «отрицательной» энергией гравитационного притяжения. Такова особенность именно плоской Вселенной .
«Это может казаться неправдоподобным, – отмечает Краусс, – но на самом деле для многих из нас в этом состоит суть очарования плоской Вселенной».
Почему есть «ничто»
Теперь давайте вернёмся к тому, с чего начали. С нарисованной нами картины: одинокая планета в конце времён и её жители, пребывающие в блаженной уверенности, что их мир неподвижен и расположен в центре сущего.
Картина такого будущего, по словам Краусса, по сравнению с нашим временем, открывающим для астрономии всё многообразие и грандиозность Вселенной, будет довольно скучна.
Все галактики, изобилие которых мы сегодня наблюдаем в телескоп, в будущем начнут удаляться от нас быстрее скорости света.ⓘ Парадокс сверхсветовой скорости разрешается тем, что расстояние, на которое космические объекты отделены от нас, настолько велико, что свет просто не успеет дойти, т.к. расширяется само пространство. А поскольку, как было отмечено вначале, все галактики и звёзды взаимоудаляются, скорость света не сможет компенсировать скорость расширения пространства плюс расстояние от источника света до нас.
Галактики и звёзды со временем погаснут на небосклоне, как будто их никогда и не было. Реликтовое излучение, пронизывающее весь космос как след Большого Взрыва, ослабнет до исчезающе малой величины.
Астрономы, живущие «в конце времён», будут просто бессильны что-либо увидеть.
Добавим от себя, что, возможно, научной будет считаться картина мира с неизменной, статичной и практически пустой Вселенной, а настоящей фантастикой – расширяющийся, населённый галактиками космос, возникший из сингулярности.
Но что же с пустотой, с тем самым «ничто»?
Лоуренс Краусс подводит следующие итоги:
- Пустое пространство может иметь внутри себя ненулевую энергию, даже в отсутствие какой-либо материи или излучения. Когда заканчивается инфляцияⓘ Инфляция — в Инфляционной модели Вселенной так называют процесс расширения, начавшийся в момент Большого Взрыва , энергия, запасенная в пустом пространстве, превращается в энергию реальных частиц и излучения . Виртуальные частицы как бы объективируются в «реальный» мир, задерживаются, застревают в нём, приобретая стабильность во времени.
- Энергетика пустого пространства в присутствии гравитации совсем не такая, как мы предполагали, руководствуясь здравым смыслом, пока не обнаружили основополагающие законы природы. Когда мы принимаем во внимание динамику гравитационной и квантовой механики, мы видим, что этот интуитивный, привычный взгляд уже неверен. Наука заставляет нас пересмотреть то, что имеет смысл для устройства Вселенной, а не наоборот, для нас.
Пустое пространство сложно для понимания. Это кипящее варево виртуальных частиц, которые появляются и исчезают за время столь короткое, что мы не можем видеть их непосредственно.
- Можно предполагать, что эволюция энергии во Вселенной происходит путём материализации энергии пустого пространства, вакуума, «ничто» в виде создания частиц. Первым этапом было событие, которое мы рассматриваем как «Большой Взрыв».
В этом случае ответом на древний вопрос, уходящий к Пармениду и Платону «Почему существует нечто, а не ничто?», может быть: «ничто» нестабильно, оно потенциально вселенными .
Однако, в пику Крауссу, так и подмывает заметить, что его «ничто», — хотя он неоднократно подчёркивает как раз противоположное и активно его защищает, — это вовсе и не «ничто», но некое нечто, «замаскированный» вид бытия, который проявлен нам в виде виртуальных частиц и «тёмной материи». Это совсем не пустота и совсем не отсутствие всего, что только может быть. Хотя Краусс настойчиво предлагает нам именно такое «ничто», восходящее к Платону – отсутствие всего, что только возможно. Однако вряд ли такое «ничто» можно было бы вообще помыслить. Помысленное уже есть нечто. Поэтому хорошо бы на него только намекать, а в лучшем случае молчать о нём по-буддийски.
Лоуренс Краусс заключает книгу вопросом: можем ли мы согласиться с таким «ничто» и смириться с ним? И отвечает: конечно, если признать очевидный факт, что природа умнее, чем философы или богословы. Возникновение «всего из ничего» – не игра слов и фантазии, а реальность, законы которой мы, вопреки привычному «здравому смыслу», только начинаем приоткрывать.
По материалам книги Лоуренса Краусса «Вселенная из ничего»
Квантовая механика при всех своих парадоксах все же описывает свойства объектов, существующих в неискривленном ньютоновском пространстве. Будущая теория гравитации должна распространить вероятностные квантовомеханические законы на свойства самого пространства (точнее, пространства-времени), деформированного в соответствии с уравнениями общей теории относительности. Как это сделать с помощью строгих математических выкладок, никто еще толком не знает.
Холодное рождение
Однако пути к подобному объединению можно обдумать на качественном уровне, и здесь появляются весьма интересные перспективы. Одну из них рассмотрел известный космолог, профессор Аризонского университета Лоуренс Краусс в своей недавно изданной книге «A Universe From Nothing» («Вселенная из ничего»). Его гипотеза выглядит фантастической, но отнюдь не противоречит установленным законам физики.
Считается, что наша Вселенная возникла из очень горячего начального состояния с температурой порядка 10 32 кельвинов. Однако возможно представить и холодное рождение вселенных из чистого вакуума — точнее, из его квантовых флуктуаций. Хорошо известно, что такие флуктуации порождают великое множество виртуальных частиц, буквально возникших из небытия и впоследствии бесследно исчезнувших. Согласно Крауссу, вакуумные флуктуации в принципе способны давать начало столь же эфемерным протовселенным, которые при определенных условиях переходят из виртуального состояния в реальное.
Вселенная без энергии
Что для этого нужно? Первое и главное условие — зародыш будущей вселенной должен иметь нулевую полную энергию. В этом случае он не только не обречен на практически мгновенное исчезновение, но, напротив, может просуществовать сколь угодно долго. Это связано с тем, что, согласно квантовой механике, произведение неопределенности величины энергии объекта на неопределенность его времени жизни не должно быть меньше конечной величины — постоянной Планка.
Разделение фундаментальных взаимодействий в нашей ранней Вселенной носило характер фазового перехода. При очень высоких температурах фундаментальные взаимодействия были объединены, но при остывании ниже критической температуры разделения не произошло (это можно сравнить с переохлаждением воды). В этот момент энергия скалярного поля, связанного с объединением, превысила температуру Вселенной, что наделило поле отрицательным давлением и послужило причиной космологической инфляции. Вселенная стала очень быстро расширяться, и в момент нарушения симметрии (при температуре около 10 28 К) ее размеры увеличились в 10 50 раз. В этот момент исчезло и скалярное поле, связанное с объединением взаимодействий, а его энергия трансформировалась в дальнейшее расширение Вселенной.
Коль скоро энергия объекта строго равна нулю, она известна без всяких неопределенностей, и потому время его жизни может быть бесконечно большим. Именно благодаря этому эффекту два заряженных тела, расположенных на очень больших расстояниях, притягиваются или отталкиваются друг от друга. Они взаимодействуют благодаря обмену виртуальными фотонами, которые, в силу своей нулевой массы, распространяются на любые дистанции. Напротив, калибровочные векторные бозоны, переносящие слабые взаимодействия, в силу большой массы существуют лишь около 10 -25 секунды, вследствие чего эти взаимодействия обладают очень малым радиусом.
Что же за вселенная, пусть и эмбриональная, с нулевой энергией? Как объяснил «Популярной механике» профессор Краусс, в этом нет ничего мистического: «Энергия такой вселенной складывается из положительной энергии частиц и излучений (и, возможно, также скалярных вакуумных полей) и отрицательной потенциальной энергии тяготения. Их сумма может быть равна нулю — математика это допускает. Однако очень важно, что такой энергетический баланс возможен лишь в замкнутых мирах, пространство которых имеет положительную кривизну. Плоские и тем более открытые вселенные таким свойством не обладают».
Фазовый переход происходил в эволюции Вселенной три раза: при температуре 10 28 K (распалось Великое объединение взаимодействий), 10 15 К (распад электрослабого взаимодействия) и 10 12 K (кварки стали объединяться в адроны).
Чудеса инфляции
Что произойдет, если квантовые флуктуации вакуума породят виртуальную вселенную с нулевой энергией, которая в силу квантовых случайностей получила какое-то время для жизни и эволюции? Это зависит от ее состава. Если пространство вселенной заполнено веществом и излучением, она сначала будет расширяться, достигнет максимального размера и схлопнется в гравитационном коллапсе, просуществовав лишь ничтожную долю секунды. Другое дело, если в пространстве имеются скалярные поля, способные запустить процесс инфляционного расширения. Существуют сценарии, в которых это расширение не только предотвращает гравитационный коллапс «пузырьковой» вселенной, но и превращает ее в почти плоский и безграничный мир. Тем самым неизмеримо вырастает и время ее жизни — практически до бесконечности. Таким образом, крошечная виртуальная вселенная становится вполне реальной — огромной и долгоживущей. Даже если ее возраст конечен, он вполне может намного превысить нынешний возраст нашей Вселенной. Поэтому там могут появиться звезды и звездные скопления, планеты и даже, чем черт не шутит, разумная жизнь. Полноценное мироздание, возникшее буквально из ничего — вот на какие чудеса способна инфляция!
Томасу, Пэтти, Нэнси и Робину – за то, что вдохновили меня на создание чего-то из ничего…
Lawrence M. Krauss
A Universe from Nothing:
Why There Is Something Rather than Nothing
Права на перевод получены соглашением с Simon& Schuster Inc. при содействии литературного агентства Andrew Nurnberg.
© Lawrence M. Krauss, 2012
Не исключено, что по своему влиянию на доктрину о высшем разуме это самая значительная научная книга после «Происхождения видов» Дарвина.
Ричард Докинз
Краусс – прекрасный лоцман, который проведет вас по бурным интеллектуальным водам и познакомит с самыми современными представлениями о природе нашего космоса и нашем месте в нем. Увлекательное чтение.
Ничто – это не ничто. Ничто – это что-то. Именно поэтому космос возник из пустоты. Эта глубокая идея – основная тема «Вселенной из ничего», книги, которая кого-то, может быть, отпугнет, зато перед большинством читателей раскроет новые горизонты. А для физика Лоуренса Краусса это просто трудовые будни.
Нил Деграсс Тайсон, астрофизик, Американский музей естественной истории
Нашему поколению довелось застать революцию в космологии, сопоставимую с переворотом Коперника. А эта книга – блестящий, увлекательный, всеобъемлющий путеводитель по ней.
Иэн Макьюэн
В книге «Вселенная из ничего» Лоуренс Краусс предлагает увлекательный научно-популярный обзор нынешнего положения дел в космологии – отрасли науки, которая рассказывает нам о далеком прошлом и еще более далеком будущем мироздания. Оказывается, все очень сильно связано с «ничем», а «ничто» – с Богом. Это блестящая книга, от которой невозможно оторваться.
Все твердят, что из ничего ничего и не получишь. К счастью, Лоуренс Краусс их не слушал. И в самом деле – во время чтения этой книги о вселенском «ничего» с читателем происходит что-то значительное, и не успеваешь опомниться, как разум твой начинает расширяться со скоростью юной Вселенной.
В последние годы вселенную то и дело потрясали блестящие идеи и поразительные открытия, и Лоуренс Краусс всегда был в самой гуще событий. С характерной для него живостью и при помощи хитроумных приемов он сделал эту удивительную историю на диво понятной. Кульминация книги – бесстрашный научный ответ на величайший вопрос бытия: почему на свете есть что-то, а не ничего?
Фрэнк Вильчек, лауреат Нобелевской премии по физике, автор книги «Легкость бытия: масса, эфир и объединение физических сил»
В этой книге, написанной просто и остроумно, Лоуренс Краусс приводит убедительные доказательства, что наше мироздание во всей его сложности когда-то пребывало в состоянии огромной плотности и температуры, и рассказывает, как благодаря этому открытию теоретики набрались смелости строить увлекательные гипотезы о том, как все на самом деле начиналось.
Мартин Рис, экс-президент Лондонского королевского общества, автор книги «Наш последний час»
В этой чудесной познавательной книге Лоуренс Краусс – как всегда остроумно, красноречиво и доходчиво – рассказывает о попытках современных ученых ответить на самый большой вопрос: как получилось, что вселенная возникла из ничего? Это насущный вопрос поставил в тупик и философов, и теологов, зато физика может предложить на него вполне правдоподобные ответы, что и показывает ясное и понятное объяснение Краусса. Эта книга – победа физики над метафизикой, разума и исследовательского духа – над невежеством и мифами, очевидная для всех: Краусс не только просвещает, но и развлекает.
От издателя
Откуда взялась Вселенная? Что было до Большого взрыва? Что готовит нам будущее? И наконец, почему на свете есть что-то, а не ничего?
Известный физик Лоуренс Краусс дает ответы на эти и другие вечные вопросы в ходе увлекательной научно-популярной лекции, доступной на портале YouTube. Эта лекция уже привлекла внимание почти миллиона человек. Особый интерес вызывает последний вопрос – он стоит в центре религиозно-философских диспутов о существовании Бога и традиционно служит аргументом в спорах с теми, кто не считает «гипотезу о Боге» настолько уж необходимой. Однако Краусс отмечает, что исторически сложилось так, что ученые занимались другими, более насущными вопросами – например, выясняли, как на самом деле устроена Вселенная, а это в конечном итоге помогает нам улучшить качество жизни.
Так вот, выдающийся физик-теоретик Лоуренс Краусс рассказывает историю космологии, одновременно и познавательную, и увлекательную, и показывает, как последние потрясающие достижения науки переворачивают основные вопросы философии с ног на голову. Краусс – один из немногих видных современных ученых, кому удалось преодолеть разрыв между наукой и популярной культурой. Он говорит о том, что современная наука дает ответы на вопрос, почему на свете есть что-то, а не ничего, и ответы эти неожиданны и удивительны. В книге «Вселенная из ничего» доступно и понятно описаны и «головокружительно-прекрасные данные наблюдений и экспериментов», и заковыристые теории, а из них следует, что получить «что-то» из «ничего» не просто можно: из «ничего» всегда получается «что-то».
Краусс уводит нас к началу начал и, как всегда, остроумно и доступно рассказывает, что говорит современная наука о том, как возникла Вселенная, и о том, чем, следовательно, все кончится. Читатели смогут взглянуть с совершенно новой точки зрения на самые основы бытия – и это станет для них увлекательной интеллектуальной задачей и подлинной радостью. А понимание, что в будущем наша Вселенная станет совсем не такой, как сейчас, приводит к очень серьезным изменениям в мировоззрении и заметно влияет на нашу нынешнюю жизнь. Вот как об этой книге говорит Ричард Докинз: «Не исключено, что по своему влиянию на доктрину о высшем разуме это самая значительная научная книга после Дарвина».
«Вселенная из ничего» – чудесное противоядие против устарелого религиозно-философского мышления, новый довод в спорах о существовании Бога и о природе всего сущего, после которого расстановка сил меняется навсегда. «Забудьте об Иисусе! – пишет Краусс. – Чтобы вы родились, пришлось погибнуть звездам!»
Лоуренс М. Краусс – известный космолог, профессор и почетный директор проекта «Origins» Университета штата Аризона. Журнал «Scientific American» назвал его редким случаем ученого, способного популярно излагать свои воззрения на публике. Краусс – автор более трехсот научных публикаций и восьми книг, в том числе бестселлера «The Physics of Star Trek» («Физика “Звездного Пути”»), лауреат множества международных премий как за научную, так и за литературную деятельность. Краусс – физик-теоретик, известный во всем мире, и сфера его научных интересов весьма обширна – она охватывает в числе прочего отношения космологии с физикой элементарных частиц: Краусс изучает ранние этапы существования Вселенной, природу темной материи, общую теорию относительности и астрофизику нейтрино. Докторскую степень по физике он получил в Массачусетском технологическом институте в 1982 году, а затем был принят в Гарвардское научное общество. В 1985 году он стал сотрудником физического факультета Йельского университета, а в 1993 году перебрался в Университет Кейс Вестерн Резерв, где занял должность декана физического факультета. С 2008 года Краусс работает в Университете штата Аризона. Краусс часто пишет передовицы в газетах и журналах и регулярно выступает по радио и телевидению.
Джейк Хеберт
Объяснение вселенной составляет огромную проблему для тех, кто отрицает Творца: каким образом вселенная могла появиться из ничего? Некоторые ученые даже начали заявлять, что вселенная не имела начала, и существовала вечно – настолько велика проблема. Так как многие ученые-атеисты признали модель Большого взрыва, они согласились и с тем, что у вселенной и в самом деле было начало. Следовательно, им необходимо объяснить это начало.
Физик-теоретик Лоренс Краусс заявляет в своей книге, что могла образоваться из ничего под действием физических законов. Другие физики предлагают похожие аргументы.
Ученые обратились к хорошо известному явлению образования и уничтожения «виртуальных частиц». Спонтанное (но кратковременное) появление из вакуума субатомных частиц носит название «квантовая флуктуация». Эти субатомные частицы появляются и исчезают за такие короткие интервалы времени, что их невозможно увидеть. Однако можно уловить эффекты этих виртуальных частиц. К примеру, они являются причиной малозаметного воздействия на спектр атома водорода, известного как «лэмбовское смещение». Короткое время жизни этих виртуальных частиц установлено принципом неопределенности Гейзенберга (ПНГ), согласно которому короткоживущее состояние не может иметь точно определенной энергии.
Принцип неопределенности Гейзенберга ограничивает время, в продолжение которого может сохраняться квантовая флуктуация. Чем больше энергия флуктуации, тем короче время ее сохранения . Именно по этой причине виртуальные частицы появляются и исчезают через очень короткие временные интервалы.
Краусс и другие физики-эволюционисты утверждают, что вселенная сама является результатом подобной квантовой флуктуации. Однако принцип ПНГ представляет для такого заявления определенное затруднение. Никто не стал бы сомневаться в том, что энергоемкость всей вселенной огромна. Стало быть, если предположить, что вселенная появилась путем квантовой флуктуации, содержание энергии во всей вселенной было бы настолько громадным, что времени для ее появления было бы очень мало, и вновь образовавшаяся вселенная сразу бы исчезла. Поэтому весьма трудно понять, каким образом наша громадная вселенная могла возникнуть из такой флуктуации.
Однако, как утверждают физики-эволюционисты, если бы содержание энергии во всей вселенной было бы равно нулю , образованная из такой флуктуации вселенная могла бы сохраняться до бесконечности, не нарушая при этом принцип неопределенности Гейзенберга. Надо признать, умный аргумент. Так что же, «новые атеисты» нашли убедительный способ объяснить существование нашей вселенной без Бога?
Не совсем. Данный аргумент строится на предположении о том, что общая энергия вселенной равна нулю, а последнее непосредственно основано на идее Большого взрыва. Стивен Хокинг пишет:
«Идея об инфляции вселенной также объясняет, почему во вселенной так много материи…Ответ на этот вопрос лежит в рамках квантовой теории: частицы могут образовываться из энергии в форме пар «частицы/античастицы». Но это вызывает новый вопрос: откуда взялась энергия? Дело все в том, что общая энергия вселенной равна нулю».
Несмотря на забавное утверждение Хокинга, ни один человек не может знать точного содержания энергии во вселенной. Для того чтобы проверить заявление о том, что энергоемкость вселенной равна нулю, необходимо учесть все существующие во вселенной формы энергии (гравитационная потенциальная энергия, относительные энергии всех частиц и др.), сложить их вместе, а затем проверить, что сумма и в самом деле равна нулю. Несмотря на весь ум и дипломы Хокинга, вряд ли его можно считать знающим человеком.
Итак, заявление о «нулевой энергии» вселенной основано не на прямых подсчетах, а на интерпретации данных, рассматриваемых через призму модели Большого взрыва. Из вышесказанного понятно, что подобное заявление основано на теории инфляции , согласно которой сразу же после Большого взрыва во вселенной произошел короткий, ускоренный период расширения. Но идея «инфляции» является идеей ad hoc (лат. «наугад »), присоединенной к изначальной модели Большого взрыва с целью решить множество серьезных (и даже неизбежных) проблем. Хокинг, Краусс и другие ученые делают выводы о нулевой энергии вселенной потому, что она якобы вытекает из теории инфляции. Однако, для тех, кто не принимает теорию Большого взрыва (и теорию инфляции) априори, совершенно непонятно, каким образом количество общей энергии во вселенной может равняться нулю. Фактически это вообще маловероятно.
Более того, когда виртуальные частицы на мгновение появляются внутри вакуума, они появляются в пространстве, которое уже существует . Поскольку само пространство является частью вселенной, для ее спонтанного образования вначале каким-то образом должно было появиться само пространство.
В своей вышедшей недавно книге Краусс лишь вскользь рассматривает этот важный вопрос. Большую часть книги он посвящает защите теории Большого взрыва, смешным историям и критике креационистов, и лишь в конце он всерьез говорит о появлении вселенной из ничего. Хоть книга и состоит более чем из 200 страниц, все же Краусс выделил для рассмотрения этого вопроса мало места. Он утверждает, что вселенная из ничего могла появиться благодаря квантовой гравитации (теория, объединяющая квантовую механику и общую относительность). Однако главной проблемой такого заявления является то, что реальной теории квантовой гравитации еще не существует.
Более того, заявление о том, что законы физики могли образовать нашу вселенную, связано с рядом серьезных логических трудностей. Наше понимание законов физики основано на наблюдении. К примеру, наше знание законов сохранения импульса и энергии основано на наблюдениях, сделанных в тысячах экспериментов. Никто и никогда не наблюдал, как появилась вселенная. Это означает, что любые законы физики, которые привели (даже в принципе) к появлению вселенной, полностью находятся за рамками нашего опыта. Законы физики, какими мы их знаем, просто не применимы к этому вопросу. Для спонтанного создания вселенной скорее необходимы были бы какие-то более высокие «мета» или «гипер» законы физики, которые напоминали бы (или нет) известные нам законы физики.
Но здесь возникает другая проблема. Поскольку подобные гипотетические мета и гипер законы физики находятся полностью за рамками нашего опыта, почему физики-атеисты наивно допускают, что для описания образования вселенной можно применить правила принципа неопределенности Гейзенберга? Они открыто размышляют о других (ненаблюдаемых) вселенных в подозрительной «мультивселенной», в которой могут действовать законы физики, радикально отличающиеся от наших собственных законов. Если, как известно, принцип неопределенности Гейзенберга действует только внутри нашей вселенной, совершенно непонятно, почему физики применяют его к вопросу о создании вселенной. Вполне возможно, что этот принцип и в самом деле является частью гипер законов физики, а возможно и нет. Можно много размышлять на эту тему, но размышления – это не наука.
К тому же, если бы эти предполагаемые высшие законы физики и существовали, для того чтобы они могли создать вселенную, они должны были бы существовать отдельно от вселенной. Однако такого рода предположение – дилемма для атеистов, утверждающих, что космос – это все, что существует. Незадолго до смерти Карл Саган, переписываясь с Ларри Вардиманом из Института Креационных исследований, признался, что это стало проблемой для его мировоззрения. Его взгляд на происхождение вселенной предполагал существование законов физики, которые и создали космос, но из-за того, что ученый не признавал Творца, он не мог объяснить происхождение самих законов. Существование законов физики за пределами самого космоса явно противоречило его хорошо известной аксиоме «Космос - это все, что есть, что когда-либо было и когда-нибудь будет».
Атеист, конечно же, мог бы попытаться обойти это затруднение, заявив, что космос не имеет начала и он существовал вечно.
Но даже такой подход к вопросу оставляет множество неразрешенных проблем. К примеру, некоторые ученые заявляют, что космос в целом - так называемая мультивселенная - бесконечен, и в нем содержится много отдельных вселенных (последствие современной теории инфляции вселенной). Согласно этому представлению только наша вселенная появилась 13.7 млрд. лет назад. Существование других утверждаемых (но ненаблюдаемых) вселенных якобы объясняет наше, казалось бы, невероятное существование. Так как мультивселенная содержит бесконечное множество вселенных, законы физики и химии, по крайней мере, хоть каких-то вселенных должны иметь свойства, необходимые для жизни. Таким образом, предположительно объясняется наше существование, так как мы живем в одной из таких вселенных.
Вопиющая ошибочность подобного мнения помогает увидеть нечто другое: хоть законы физики и химии в нашей вселенной и делают возможным существование жизни, они не дают возможность жизни эволюционировать . Законы физики и химии просто не подходят для эволюции жизни.
Креационисты давно говорят о непреодолимых трудностях сценариев «химической эволюции». Эти трудности не исчезнут просто потому, что кто-кто заявит о существовании других (никем ненаблюдаемых) вселенных. Даже если бы законы физики и химии и сделали бы возможным эволюцию жизни в каждой из этих предполагаемых вселенных, эти законы не могли бы объяснить существование жизни в нашей вселенной. Атеисты должны были подумать об этом, но их аргумент лишь демонстрирует то, что они «осуетились в умствованиях своих» и «омрачилось несмысленное их сердце» (Римлянам 1:21-23) .
Несмотря на все красивые дипломы тех, кто проповедует идею «Вселенная из ничего», этот сценарий не имеет никакого основания и верующих в Библию христианин не должны пугать все эти «умствования» .
Текущая страница: 1 (всего у книги 13 страниц) [доступный отрывок для чтения: 9 страниц]
Лоуренс Краусс
Вселенная из ничего: почему не нужен Бог, чтобы из пустоты создать Вселенную
Томасу, Пэтти, Нэнси и Робину – за то, что вдохновили меня на создание чего-то из ничего…
Lawrence M. Krauss
A Universe from Nothing:
Why There Is Something Rather than Nothing
Права на перевод получены соглашением с Simon& Schuster Inc. при содействии литературного агентства Andrew Nurnberg.
© Lawrence M. Krauss, 2012
Не исключено, что по своему влиянию на доктрину о высшем разуме это самая значительная научная книга после «Происхождения видов» Дарвина.
Ричард Докинз
Краусс – прекрасный лоцман, который проведет вас по бурным интеллектуальным водам и познакомит с самыми современными представлениями о природе нашего космоса и нашем месте в нем. Увлекательное чтение.
Ничто – это не ничто. Ничто – это что-то. Именно поэтому космос возник из пустоты. Эта глубокая идея – основная тема «Вселенной из ничего», книги, которая кого-то, может быть, отпугнет, зато перед большинством читателей раскроет новые горизонты. А для физика Лоуренса Краусса это просто трудовые будни.
Нил Деграсс Тайсон, астрофизик, Американский музей естественной истории
Нашему поколению довелось застать революцию в космологии, сопоставимую с переворотом Коперника. А эта книга – блестящий, увлекательный, всеобъемлющий путеводитель по ней.
Иэн Макьюэн
В книге «Вселенная из ничего» Лоуренс Краусс предлагает увлекательный научно-популярный обзор нынешнего положения дел в космологии – отрасли науки, которая рассказывает нам о далеком прошлом и еще более далеком будущем мироздания. Оказывается, все очень сильно связано с «ничем», а «ничто» – с Богом. Это блестящая книга, от которой невозможно оторваться.
Все твердят, что из ничего ничего и не получишь. К счастью, Лоуренс Краусс их не слушал. И в самом деле – во время чтения этой книги о вселенском «ничего» с читателем происходит что-то значительное, и не успеваешь опомниться, как разум твой начинает расширяться со скоростью юной Вселенной.
В последние годы вселенную то и дело потрясали блестящие идеи и поразительные открытия, и Лоуренс Краусс всегда был в самой гуще событий. С характерной для него живостью и при помощи хитроумных приемов он сделал эту удивительную историю на диво понятной. Кульминация книги – бесстрашный научный ответ на величайший вопрос бытия: почему на свете есть что-то, а не ничего?
Фрэнк Вильчек, лауреат Нобелевской премии по физике, автор книги «Легкость бытия: масса, эфир и объединение физических сил»
В этой книге, написанной просто и остроумно, Лоуренс Краусс приводит убедительные доказательства, что наше мироздание во всей его сложности когда-то пребывало в состоянии огромной плотности и температуры, и рассказывает, как благодаря этому открытию теоретики набрались смелости строить увлекательные гипотезы о том, как все на самом деле начиналось.
Мартин Рис, экс-президент Лондонского королевского общества, автор книги «Наш последний час»
В этой чудесной познавательной книге Лоуренс Краусс – как всегда остроумно, красноречиво и доходчиво – рассказывает о попытках современных ученых ответить на самый большой вопрос: как получилось, что вселенная возникла из ничего? Это насущный вопрос поставил в тупик и философов, и теологов, зато физика может предложить на него вполне правдоподобные ответы, что и показывает ясное и понятное объяснение Краусса. Эта книга – победа физики над метафизикой, разума и исследовательского духа – над невежеством и мифами, очевидная для всех: Краусс не только просвещает, но и развлекает.
От издателя
Откуда взялась Вселенная? Что было до Большого взрыва? Что готовит нам будущее? И наконец, почему на свете есть что-то, а не ничего?
Известный физик Лоуренс Краусс дает ответы на эти и другие вечные вопросы в ходе увлекательной научно-популярной лекции, доступной на портале YouTube. Эта лекция уже привлекла внимание почти миллиона человек. Особый интерес вызывает последний вопрос – он стоит в центре религиозно-философских диспутов о существовании Бога и традиционно служит аргументом в спорах с теми, кто не считает «гипотезу о Боге» настолько уж необходимой. Однако Краусс отмечает, что исторически сложилось так, что ученые занимались другими, более насущными вопросами – например, выясняли, как на самом деле устроена Вселенная, а это в конечном итоге помогает нам улучшить качество жизни.
Так вот, выдающийся физик-теоретик Лоуренс Краусс рассказывает историю космологии, одновременно и познавательную, и увлекательную, и показывает, как последние потрясающие достижения науки переворачивают основные вопросы философии с ног на голову. Краусс – один из немногих видных современных ученых, кому удалось преодолеть разрыв между наукой и популярной культурой. Он говорит о том, что современная наука дает ответы на вопрос, почему на свете есть что-то, а не ничего, и ответы эти неожиданны и удивительны. В книге «Вселенная из ничего» доступно и понятно описаны и «головокружительно-прекрасные данные наблюдений и экспериментов», и заковыристые теории, а из них следует, что получить «что-то» из «ничего» не просто можно: из «ничего» всегда получается «что-то».
Краусс уводит нас к началу начал и, как всегда, остроумно и доступно рассказывает, что говорит современная наука о том, как возникла Вселенная, и о том, чем, следовательно, все кончится. Читатели смогут взглянуть с совершенно новой точки зрения на самые основы бытия – и это станет для них увлекательной интеллектуальной задачей и подлинной радостью. А понимание, что в будущем наша Вселенная станет совсем не такой, как сейчас, приводит к очень серьезным изменениям в мировоззрении и заметно влияет на нашу нынешнюю жизнь. Вот как об этой книге говорит Ричард Докинз: «Не исключено, что по своему влиянию на доктрину о высшем разуме это самая значительная научная книга после Дарвина».
«Вселенная из ничего» – чудесное противоядие против устарелого религиозно-философского мышления, новый довод в спорах о существовании Бога и о природе всего сущего, после которого расстановка сил меняется навсегда. «Забудьте об Иисусе! – пишет Краусс. – Чтобы вы родились, пришлось погибнуть звездам!»
Лоуренс М. Краусс – известный космолог, профессор и почетный директор проекта «Origins» Университета штата Аризона. Журнал «Scientific American» назвал его редким случаем ученого, способного популярно излагать свои воззрения на публике. Краусс – автор более трехсот научных публикаций и восьми книг, в том числе бестселлера «The Physics of Star Trek» («Физика “Звездного Пути”»), лауреат множества международных премий как за научную, так и за литературную деятельность. Краусс – физик-теоретик, известный во всем мире, и сфера его научных интересов весьма обширна – она охватывает в числе прочего отношения космологии с физикой элементарных частиц: Краусс изучает ранние этапы существования Вселенной, природу темной материи, общую теорию относительности и астрофизику нейтрино. Докторскую степень по физике он получил в Массачусетском технологическом институте в 1982 году, а затем был принят в Гарвардское научное общество. В 1985 году он стал сотрудником физического факультета Йельского университета, а в 1993 году перебрался в Университет Кейс Вестерн Резерв, где занял должность декана физического факультета. С 2008 года Краусс работает в Университете штата Аризона. Краусс часто пишет передовицы в газетах и журналах и регулярно выступает по радио и телевидению.
Предисловие Ричарда Докинза
На этом месте в 1897 году ничего не произошло.
Табличка на стене таверны «Вуди-Крик», Вуди-Крик, Колорадо
Мало что так расширяет сознание, как идея расширяющейся Вселенной. Музыка сфер – детская песенка, перезвон бубенчиков по сравнению с мощными аккордами галактической симфонии. Если прибегнуть к другой метафоре, к другому измерению, то прах столетий, туман времен, которые мы привыкли называть «древней» историей, быстро развеиваются мощными беспощадными ветрами геологических эпох. Даже возраст Вселенной, который, как уверяет нас Лоуренс Краусс, в точности до второго знака после запятой составляет 13,72 миллиарда лет, теряется на фоне грядущих триллионов.
Однако представления Краусса о космологии далекого будущего парадоксальны и мрачны. Научный прогресс, скорее всего, обратится вспять. Мы от природы склонны думать, что если в двухтриллионном году нашей эры на свете будут космологи, то их знания будут превосходить наши. Вовсе нет – и это лишь один из потрясающих выводов, которые я сделал, когда дочитал эту книгу. Наше время плюс-минус несколько миллиардов лет – самая подходящая эпоха для того, чтобы быть космологом. Пройдет два триллиона лет – и наша Вселенная расширится настолько, что все галактики, кроме той, где живет сам космолог (где бы он ни родился), разлетятся за эйнштейновский горизонт с такой абсолютной неизбежностью, что не просто станут невидимыми – их в принципе невозможно будет обнаружить, они не оставят даже косвенных намеков на свое существование. Как будто их никогда и не было. Все следы Большого взрыва, скорее сего, безвозвратно сотрутся. Космологи будущего окажутся отрезаны и от своего прошлого, и от своего настоящего – в отличие от нас.
Мы знаем, что нас окружают 100 миллиардов галактик, и знаем о Большом взрыве, поскольку его реликты окружают нас повсюду – это красное смещение излучения далеких галактик, которое говорит нам о Хаббловском расширении и которое мы экстраполируем обратно во времени. Нам выпало счастье наблюдать эти свидетельства, поскольку мы смотрим на новорожденную Вселенную, живем в благословенную эпоху, когда свет еще может путешествовать из галактики в галактику. Как остроумно пишут Краусс с коллегой: «Мы живем в особое время… единственное, когда мы можем подтвердить данными наблюдений, что живем в особое время!» Космологи третьего триллионолетия будут отброшены к картине мира, бытовавшей в начале ХХ века, окажутся заперты в границах одной-единственной Галактики, как и мы когда-то, – Галактики, которая была для нас синонимична Вселенной, поскольку ничего иного мы не знали и не могли себе представить.
А затем – и это неизбежно – плоская Вселенная станет еще более плоской и впадет в состояние, которое, как зеркало, отражает ее начало. Тогда не только не будет космологов, чтобы смотреть на эту Вселенную, – вообще не на что будет смотреть. Не будет ничего. Даже атомов. Ничего.
Если вы считаете, что это унылая безрадостная картина, тем хуже для вас. Реальность не обязана нас утешать. Когда Маргарет Фуллер заметила: «Я принимаю Вселенную» (так и слышу в этом вздох облегчения), Томас Карлайл ответил с испепеляющей иронией: «Попробовала бы не принять!» Лично я думаю, что вечный покой бесконечно плоского ничего обладает своим самобытным великолепием, и нам по меньшей мере должно хватить отваги его признать.
Но если что-то может стать плоским до полного «ничего», может ли это «ничего» взяться за дело и породить «что-то»? Или, цитируя теологическую банальность, есть ли на свете что-то, а не ничего? Здесь мы подходим к самому, пожалуй, примечательному выводу, который мы делаем, закрывая книгу Лоуренса Краусса. Физика не только говорит нам, как что-то могло получиться из ничего, – как рассказывает Краусс, она идет еще дальше и показывает, что «ничего» нестабильно, из него почти всегда должно возникнуть «что-то». Если я правильно понимаю Краусса, это происходит постоянно. Этот принцип несколько напоминает физическую версию истины «минус на минус дает плюс». Частицы и античастицы возникают и исчезают, будто субатомные светлячки, аннигилируют друг с другом, а затем воссоздают друг друга из ничего в ходе обратного процесса.
Спонтанный генезис чего-то из ничего бурно шел в самом начале пространства и времени в сингулярности, известной как Большой взрыв, за которым последовал период инфляции, когда Вселенная и все, что в ней содержалось, за долю секунды выросла на двадцать восемь порядков – только подумайте, это же единица с двадцатью восемью нулями!
Какая странная, дурацкая идея! Ох уж эти ученые, в самом деле! Ничуть не лучше средневековых схоластов, которые подсчитывали ангелов на конце иглы или обсуждали «таинство» пресуществления.
О нет, о нет – нечего даже и сравнивать. Наука еще многого не знает (и трудится над этим не покладая рук). Но кое-что из того, что мы знаем, мы знаем не просто приблизительно (Вселенной не несколько тысяч, а несколько миллиардов лет) – мы знаем это с полной уверенностью и с поразительной точностью. Я уже упоминал, что возраст Вселенной вычислен с точностью в четыре значащие цифры. Само по себе это внушает уважение – но это сущие пустяки по сравнению с точностью некоторых прогнозов, которыми подчас изумляют нас Лоуренс Краусс и его коллеги. Герой Краусса Ричард Фейнман указывал, что некоторые прогнозы квантовой теории, опять же основанные на предположениях, на сторонний взгляд таких причудливых, что не снилось никакому мракобесу-богослову, подтвердились с такой точностью, что это все равно что подсчитать расстояние от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса с точностью до волоска.
Теологи могут сколько угодно разглагольствовать об ангелах на кончике иглы в их современном эквиваленте. Может показаться, что у физиков свои ангелы и иглы – кванты и кварки с их «очарованием», «странностью» и «спином». Но физики могут сосчитать своих ангелов с точностью до одного из десяти миллиардов – ни ангелом больше, ни ангелом меньше. Да, наука представляется заумной и непостижимой, гораздо более заумной и непостижимой, чем любая теология, но она делает свое дело. Она получает результаты. Она способна доставить вас на Сатурн, обогнув по пути Венеру и Юпитер. Даже если мы не понимаем квантовую механику (право слово, я не понимаю), но теория, которая предсказывает явления в реальном мире с точностью до десяти знаков после запятой, не может быть неверной в любом смысле этого слова. А в теологии не просто нет десяти знаков после запятой, ей недостает даже намека на связь с реальным миром. Как сказал Томас Джефферсон, когда основывал Университет штата Виргиния: «Кафедре теологии нет места в нашем заведении».
Если спросить верующих, почему они верят, обязательно найдется горстка «интеллектуальных» теологов, которые скажут, что Бог есть «основа всего сущего», или «метафора межличностного братства», или еще что-нибудь уклончивое в этом духе. Однако большинство верующих отвечают честнее и тем самым ослабляют собственную позицию – они предлагают свою версию теории разумного замысла или теории первопричины. Философам масштаба Дэвида Юма не пришлось бы даже привстать с кресла, чтобы показать фатальные слабые места подобной аргументации – ведь здесь прямо-таки напрашивается вопрос о происхождении Творца. Однако нужен был Чарльз Дарвин, который проплыл по реальному миру на «Бигле» и открыл до гениальности простую, не вызывающую никаких вопросов альтернативу теории разумного замысла. То есть, конечно, в области биологии. Биология всегда была излюбленным местом для охоты всех сторонников естественной теологии, пока их не разогнал Дарвин – непреднамеренно, ведь он был добрейший и мягчайший из людей. Тогда они разбежались по чащобам физики и происхождения Вселенной – но там их поджидали Лоуренс Краусс и его предшественники.
Похоже ли, что физические законы и постоянные – это результат тщательной тонкой настройки с целью обеспечить наше существование? Считаете ли вы, что все началось благодаря вмешательству некоей силы? Если вам кажется, что в этих вопросах нет никакого подвоха, почитайте Виктора Стенджера. Почитайте Стивена Вайнберга, Питера Аткинса, Мартина Риса, Стивена Хокинга. А теперь мы можем почитать еще и Лоуренса Краусса – и его книга произвела на меня впечатление нокаута. На этих страницах, прямо на ваших глазах рассыпается в прах последний козырь теолога – «Почему на свете есть что-то, а не ничего?». Если книга «Происхождение видов» стала смертельным ударом, который биология нанесла учениям о сверхъестественном, то «Вселенная из ничего», вероятно, станет таким же оружием в руках космологии. Ее название говорит само за себя. И то, что оно говорит, потрясает.
Предисловие
Каким бы ни был наш жизненный опыт, нам приходится воспринимать его как есть, будь то мечта или кошмар, и проживать его наяву, а не во сне. Мы живем в мире, насквозь пронизанном наукой, в мире целостном и реальном. И невозможно превратить его в игру, встав на чью-то сторону.
Джейкоб Броновски
Чтобы сразу расставить все по своим местам, мне придется признаться, что я не симпатизирую идее, которая лежит в основе всех на свете религий: будто творение требует творца. Ежедневно и ежечасно возникают чудесные, прекрасные предметы и явления – от снежинок морозным зимним утром до яркой радуги после дождя летним вечером. Однако утверждать, будто все до единого эти предметы и явления созданы высшим разумом – любовно, старательно, а главное – целенаправленно, – станут разве что самые ярые фундаменталисты. Более того, многие простые смертные, и ученые, и люди, далекие от науки, только рады тому, что мы способны объяснить, как и почему снежинки и радуги возникают сами по себе на основании простых и изящных законов физики.
Тут, конечно, можно спросить, откуда берутся законы физики – и даже задать вопрос с подвохом: а кто создал эти законы? Многие так и спрашивают. И даже если на первый вопрос можно ответить, спрашивающий частенько не останавливается: «А это откуда взялось? А это кто создал?» – и т. д.
В конечном итоге многие думающие люди подходят к очевидному выводу, что нужна некая Первопричина, как сказали бы Платон, Фома Аквинский и современная католическая церковь, то есть предполагают, что существует некая божественная сущность, творец всего, что есть и что будет, что-то или кто-то вечный и вездесущий. Но даже если постулировать наличие Первопричины, остается открытым вопрос: а кто сотворил самого творца? И какова на самом деле разница между доводами в пользу вечно существующего Создателя в противоположность вечно существующей Вселенной, в которой его нет?
Эти доводы всегда напоминают мне известный анекдот о том, как некий философ читал лекцию о происхождении Вселенной (по одной версии это был Бертран Рассел, по другой – Уильям Джеймс). Среди слушателей нашлась одна дама, убежденная, что мир покоится на гигантской черепахе, а ее держит другая черепаха, а ту – третья и так «до самого низа!». Бесконечная регрессия какой-то созидательной силы, которая порождает саму себя, и даже предположение о наличии какой-то воображаемой силы, которая выше и больше черепах, не приближает нас к ответу на вопрос, что движет Вселенной. Тем не менее метафора бесконечной регрессии, вероятно, ближе к реальному процессу возникновения Вселенной, чем идея единого творца.
Если отмахнуться от этого вопроса, заявив, что все упирается в Бога, вопрос о бесконечной регрессии, похоже, станет лишь очевиднее. И тут я начинаю читать свою мантру: Вселенная такая, какая есть, нравится нам это или нет. Существование или отсутствие творца не зависит от наших предпочтений. Мир без Бога и без цели – это как-то неприятно и бессмысленно, но из этого не следует, что Бог существует. Подобным же образом наш разум, вероятно, не может с легкостью представить себе бесконечность (хотя математика, плод нашего разума, запросто с ней управляется), но из этого не следует, что бесконечности не существует. Наша Вселенная может быть бесконечной с точки зрения пространства или времени. Или, как выразился когда-то Ричард Фейнман, не исключено, что законы физики – это как луковица: с каждым новым слоем начинают действовать новые законы. Мы этого просто не знаем!
Более двух тысяч лет вопрос «Почему есть что-то, а не ничего?» считался доводом против представления о том, что наша Вселенная – сложная система из звезд, галактик, людей и мало ли чего еще – возникла, вероятно, безо всякого первоначального замысла, намерения и цели. Обычно это подается как вопрос философский или религиозный, но прежде всего это вопрос о мире природы, а значит, и пытаться ответить на него нужно прежде всего при помощи науки.
Цель этой книги проста. Я хочу показать, как современная наука в разных ее обличьях может ответить – и отвечает – на вопрос, почему на свете есть что-то, а не ничего. Ответ на него дают и головокружительно-прекрасные данные наблюдений и экспериментов, и теории, лежащие в основе большей части современной физики, – все они говорят, что получить что-то из ничего можно безо всяких затруднений. Более того, что-то из ничего, вероятно, требовалось , чтобы возникла Вселенная. И в самом деле, все указывает на то, что именно так она и могла зародиться.
Я делаю здесь упор на слове «могла», поскольку, возможно, дать однозначный ответ на этот вопрос мы не сумеем, поскольку у нас никогда не будет достаточно эмпирической информации. Однако уже одно то, что возникновение Вселенной из ничего в принципе правдоподобно, весьма существенно, по крайней мере, для меня.
Прежде чем двигаться дальше, я хотел бы посвятить несколько слов понятию «ничто» – а в дальнейшем мы поговорим об этом подробнее. Дело в том, что, по моему опыту, когда обсуждаешь этот вопрос публично, теологов и философов, не согласных со мной, больше всего раздражает, что я, ученый, не вполне понимаю, что такое «ничто» (тут возникает соблазн возразить, что теологи-то как раз выдающиеся специалисты по «ничему»). «Ничто», настаивают они, – это совсем не то, о чем я говорю. «Ничто» – это «несуществование» в каком-то смутном, скверно определенном смысле. Это напоминает мои собственные потуги определить, что такое «разумный замысел», когда я только начал дискутировать с креационистами, – потом-то мне стало очевидно, что ясного определения дать невозможно, разве что от противного. «Разумный замысел» – это просто самое общее название всего, что отрицает эволюцию. Точно так же иные философы и многие теологи снова и снова определяют «ничто» как нечто, не имеющее ничего общего с любым «ничто», о котором в данный момент говорят ученые.
Однако, по моему мнению, в этом и состоит интеллектуальная несостоятельность большей части теологии и отдельных направлений современной философии. Ведь «ничто» обладает точно таким же физическим смыслом, что и «нечто», особенно если приходится определять его как «отсутствие чего-то». Следовательно, мы должны точно понимать физическую природу обеих этих величин. А любое определение без научной базы – это просто слова.
Если бы кто-нибудь сто лет назад определил «ничто» как просто пустое пространство, не обладающее реальной материальной сущностью, никто не стал бы ему возражать. Однако по итогам минувшего века мы узнали, что пустое пространство – это на самом деле далеко не та нетронутая пустота, как мы считали раньше, потому что теперь нам известно об устройстве природы гораздо больше. Религиозные критики твердят мне, что нельзя называть пустое пространство «ничем» – это «квантовый вакуум», в отличие от религиозного или философского идеализированного «ничего».
Хорошо, да будет так. А если, предположим, мы хотим описать «ничто» как отсутствие самого пространства и времени? Этого достаточно? Я опять же подозреваю, что когда-то этого было достаточно – но прошли те времена. Однако – и об этом мы еще поговорим – мы узнали, что время и пространство способны возникать спонтанно, так что теперь нам говорят, что и это «ничто» – совсем не то «ничто», о котором идет речь. И нам говорят, что спасение от «настоящего ничего» требует божественности, а «ничто» произвольно определяется как «то, из чего только Бог может что-то создать».
Кроме того, разные люди, с которыми я дискутировал по этому вопросу, предполагали, что если есть какой-то «потенциал» для создания чего-то, значит, это состояние – не подлинное «ничто». И разумеется, наличие законов природы, которые обеспечивают подобный потенциал, уводит нас далеко за пределы подлинного царства небытия. А стоит мне возразить, что сами эти законы, вероятно, также возникают спонтанно, – а я еще напишу о том, что в этом-то, возможно, все дело, – как и этого тоже оказывается мало, поскольку любая система, в которой могут возникнуть законы, – не настоящее ничто.
Черепахи до самого низа? Нет, я так не считаю. Однако черепахи – большой соблазн, потому что наука меняет правила игры и само игровое поле, и многим от этого становится неуютно. Это, конечно, и есть одна из целей науки (во времена Сократа сказали бы «естествознания»). Стало неуютно – значит, мы на пороге новых открытий. Поэтому привлекать «Бога», чтобы уйти от трудных вопросов «Как?», – это, конечно, интеллектуальная лень. Ведь если бы не было никакого потенциала для творения, Бог не мог бы ничего создать. Уверять, будто потенциально бесконечной регрессии можно избежать, потому что Бог существует вне природы и, следовательно, «потенциал» существования сам по себе не входит в то небытие, из которого возникает бытие, – это интеллектуальное надувательство.
Моя истинная цель – продемонстрировать, что в науке на самом деле действуют другие правила игры, так что все эти отвлеченные бесполезные дебаты о природе небытия сменились очень полезными и практическими попытками описать, откуда на самом деле могла взяться наша Вселенная. Кроме того, я расскажу, как это может повлиять на наше настоящее и будущее.
Все это говорит об одном важном обстоятельстве. Когда речь заходит о понимании того, как эволюционирует наша Вселенная, религия с теологией в лучшем случае просто не играют никакой роли. Они частенько мутят воду, например, когда сосредотачиваются на вопросах «ничего», не дав никакого определения этому понятию на основании эмпирических данных. Поскольку мы еще не полностью понимаем, каково происхождение Вселенной, нет никаких причин рассчитывать, что в этом отношении что-то изменится. Более того, я думаю, что в конечном итоге точно такое же положение сложится и в тех областях, которые сейчас религия считает своей вотчиной – например, в вопросах человеческой морали.
Наука хорошо зарекомендовала себя в расширении нашего понимания природы, поскольку дух научного исследования основан на трех основных принципах: (1) следуй за данными, куда бы они ни вели, (2) если у кого-то есть теория, надо, чтобы он был готов попытаться опровергнуть ее с тем же старанием, с каким пытается доказать, что она верна, и (3) мерило истины – это эксперимент, а не утешение, которое черпаешь в своих предрассудках, и не красота, которую видишь в своих теоретических моделях.
Результаты экспериментов, о которых я напишу, не просто своевременны, но еще и неожиданны. Узорчатый покров, который соткала наука при описании эволюции нашей Вселенной, куда роскошнее и интереснее, чем любые воображаемые откровения или сюжеты, созданные людьми. Природа таит сюрпризы, далеко превосходящие способности человеческой фантазии. За последние два десятка лет интереснейшие достижения космологии, теории элементарных частиц и теории гравитации полностью перевернули наши представления о Вселенной – и из этих достижений следуют ошеломляющие выводы, меняющие не только нашу картину происхождения Вселенной, но и картину ее будущего. Так что нет ничего увлекательнее – простите мне невольный каламбур.
Однако на создание этой книги меня вдохновило не столько желание развенчать мифы и разоблачить предрассудки, сколько стремление восславить знание, а вместе с ним и то, какая, оказывается, у нас восхитительная Вселенная, а мы и не догадывались.
Наши исследования уведут нас в головокружительное путешествие по самым дальним уголкам расширяющейся Вселенной – с первых мгновений Большого взрыва и до далекого будущего, по самым неожиданным открытиям физики за последние сто лет.
На самом деле непосредственным стимулом написать эту книгу стало то поразительное открытие в области физики Вселенной, которое вдохновляло мои исследования в течение последних тридцати лет и натолкнуло ученых на потрясающий вывод – что большая часть энергии во Вселенной пребывает в загадочной и не объяснимой на сегодняшней день форме, пронизывающей все пустое пространство. Не будет преувеличением сказать, что это открытие изменило правила игры в современной космологии.
Во-первых, это открытие обеспечило новые замечательные доводы в пользу идеи о том, что наша Вселенная возникла в точности из ничего. Кроме того, оно заставляет нас пересмотреть огромное количество предположений о процессах, которые, возможно, движут эволюцией Вселенной, а в конечном итоге – и вопрос о том, фундаментальны ли сами законы природы. А все это, в свою очередь, лишает вопрос о том, почему на свете есть что-то, а не ничего, флера загадочности – более того, как я рассчитываю показать, делает его очень простым.
Что касается истории создания этой книги, то все началось в октябре 2009 года, когда я читал в Лос-Анджелесе лекцию под таким же названием. Я никак не ожидал, что видеозапись этой лекции на YouTube, ставшая доступной благодаря Фонду Ричарда Докинза, стала чуть ли не сенсацией: сейчас, когда я пишу эти строки, она набрала почти миллион просмотров, а всевозможные фрагменты из нее применяют в своих дебатах оба лагеря – и теисты, и атеисты.
Поскольку эта тема, очевидно, вызывает интерес, а кроме того, в Сети и в других средствах массовой информации появились комментарии к моей лекции, которые показывали, что к ней отнеслись неоднозначно, я решил, что стоит, возможно, более подробно разъяснить изложенные в этой лекции идеи и сделать из нее книгу. Здесь у меня появилась возможность дополнить новыми доводами тогдашнюю аргументацию, которая практически полностью строилась на недавнем перевороте в космологии, изменившем нашу картину Вселенной, – речь идет об открытиях, связанных с энергией и геометрией пространства. Этому я посвящу первые две трети книги.
За прошедшее с 2009 года время я успел гораздо лучше обдумать многие идеи и предпосылки, составляющие основу моей аргументации, обсудил их с разными людьми, которые восприняли мысль о написании книги, можно сказать, с энтузиазмом, причем заразительным. Я глубже изучил влияние, которое эти открытия оказали на развитие физики элементарных частиц, в особенности на вопрос о происхождении и природе нашей Вселенной. А затем я представил некоторые свои доводы самым яростным противникам – и благодаря этому у меня возникли некоторые существенные соображения, которые помогли отточить аргументацию.