От пивной вечеринки к концу времен

 

…ибо проходит образ мира сего.

1 Коринф 7:31

 

В фокусе собственных исследований на протяжении значительной части моей карьеры находилась зарождающаяся область науки, известная как астрофизика элементарных частиц. После целого потока теоретических достижений 1960‑х и 1970‑х гг. наземным экспериментам, которые ограничены нашими способностями строить сложные установки, такие как ускорители частиц, трудно было не отстать. В результате многие физики обратились за помощью ко Вселенной. Поскольку теория Большого взрыва говорит о том, что ранняя Вселенная была горячей и плотной, в ней существовали условия, которые мы, возможно, никогда не сможем воссоздать в земных лабораториях. Но если подойти к делу с умом, то можно поискать в космосе остаточные признаки тех ранних времен, и, возможно, нам удастся проверить идеи, касающиеся даже самых экзотических аспектов фундаментальной физики.

Моя предыдущая книга «Вселенная из ничего» описывала революции, случившиеся в наших представлениях об эволюции Вселенной на больших масштабах и на протяжении долгого времени. Наши исследования не только обнаружили существование темного вещества, состоящего, скорее всего, как я уже говорил, из новых элементарных частиц, которые пока не удалось пронаблюдать на ускорителях, хотя мы, возможно, уже стоим на пороге этого, но – и это еще более удивительно – открыли, что большая часть энергии Вселенной кроется в пустом пространстве, и мы пока не представляем, откуда она берется.

Теперь наблюдения увели нас назад, к новорожденной Вселенной. Мы наблюдаем тонкие особенности излучения, известного как космический микроволновой фон, или реликтовое излучение, которое приходит к нам из времен, когда возраст Вселенной составлял всего лишь триста тысяч лет. Телескопы возвращают нас к самым ранним галактикам, сформировавшимся, возможно, всего через миллиард лет после Большого взрыва, и позволяют нам наносить на карты громадные космические структуры, включающие сотни галактик и раскинувшиеся на сотни миллионов световых лет, рассыпанные среди ста триллионов или около того галактик видимой Вселенной.

За объяснением этих особенностей теоретики обращаются к идее, которая возникла благодаря развитию теорий Великого объединения. В 1981 г. Алан Гут понял, что нарушающий симметрию переход, который мог иметь место на масштабе ТВО в молодой Вселенной, возможно, отличается от перехода, нарушающего симметрию между слабым взаимодействием и электромагнетизмом. В случае ТВО хиггсоподобное поле, которое конденсируется в пространстве, нарушая ТВО‑симметрию между сильным и электрослабым взаимодействиями, может на короткое время замереть в метастабильном высокоэнергетическом состоянии, прежде чем релаксировать и перейти к финальной конфигурации. Но пока оно пребывало в этом состоянии «ложного вакуума», поле должно было обладать энергией, которая высвободилась, когда оно в конечном итоге релаксировало и перешло в предпочтительное для него состояние с самой низкой энергией.

Гут задался вопросом: что произошло бы в ранней Вселенной, если бы подобное случилось во время перехода, описываемого теорией Великого объединения? Что будет, если некое скалярное поле, ведущее себя при этом переходе подобно хиггсовскому полю, останется на короткое время в своем первоначальном (сохраняющем симметрию) состоянии, хотя Вселенная уже охладилась ниже точки, где предпочтительным становится новое (нарушающее симметрию) конденсированное состояние покоя? Гут понял, что этот тип энергии, содержащийся в поле по всему объему пространства до завершения перехода, должен вызывать гравитационное отталкивание. Это заставит Вселенную расширяться – потенциально в громадное число раз, возможно, на двадцать пять или более порядков – за микроскопически короткое время.

Далее он обнаружил, что этот период стремительного расширения, которое он назвал инфляцией, мог бы разрешить множество известных парадоксов, связанных с картиной Большого взрыва, включая вопрос о том, почему Вселенная так однородна в больших масштабах и почему трехмерное пространство в больших масштабах представляется геометрически почти плоским. Без инфляции обе эти проблемы выглядят неразрешимыми. Первая из них решается благодаря тому, что в период стремительного расширения любые начальные неоднородности сглаживаются – как сморщенный воздушный шар становится гладким, когда его надувают. Продолжая аналогию с шаром, заметим, что поверхность шара, надутого до очень больших размеров, скажем величиной с Землю, может выглядеть очень плоской, как степи Канзаса. Хотя это двумерный образ, он в принципе применим и к трехмерной кривизне самого космоса. После инфляции пространство должно казаться плоским, то есть выглядеть в точности как Вселенная, в которой, как считало до недавнего времен большинство из нас, мы живем, – где параллельные никогда не пересекаются, а оси x, y и z указывают в одну и ту же сторону в любой точке Вселенной.

После завершения стадии инфляции энергия, запасенная в состоянии ложного вакуума по всему объему пространства, высвобождается, порождая частицы и заново нагревая Вселенную до высокой температуры; при этом складываются естественные и реалистичные начальные условия для последующего стандартного расширения горячего Большого взрыва.

И это еще не все. Через год после того, как Гут предложил свою идею, сразу несколько групп провели расчеты, пытаясь понять, что происходило с частицами и полями в процессе стремительного инфляционного расширения Вселенной. Они обнаружили, что небольшие неоднородности, возникшие вследствие квантовых эффектов в начальные моменты времени, были затем «заморожены» в период инфляции. После окончания инфляции эти небольшие неоднородности могли вырасти и породить галактики, звезды, планеты и т. п.; кроме того, они оставили бы свой отпечаток на космическом микроволновом фоне, очень напоминающий тот рисунок, который впоследствии был обнаружен. Однако при использовании разных инфляционных моделей можно также получить другие предсказания для анизотропии реликтового излучения (в данный момент инфляция скорее модель, чем полноценная теория, и, поскольку эксперимент не определил пока никакого единственного перехода по теории Великого объединения, верными могут оказаться самые разные варианты).

Есть еще одно волнующее и более однозначное предсказание, связанное с инфляцией. В период быстрого расширения в пространстве должна была возникнуть рябь, получившая название гравитационных волн. Эта рябь должна была породить еще одну характерную сигнатуру в космическом микроволновом фоне, которую можно обнаружить. В 2014 г. эксперимент BICEP объявил об обнаружении сигнала, идентичного предсказанному, что вызвало невероятное возбуждение как в теоретическом, так и в наблюдательном сообществе. Мы с Фрэнком Вильчеком написали статью, в которой не только отмечали, что такое наблюдение должно указывать на масштаб нарушения симметрии, соответствующий масштабу нарушения симметрии в теории Великого объединения с суперсимметрией, но и что оно должно однозначно продемонстрировать, что гравитация на малых масштабах должна описываться квантовой теорией, так что поиск квантовой теории гравитации дело не бесполезное.

Однако, к сожалению, заявление BICEP оказалось преждевременным. Аналогичный сигнал могли дать другие фоновые явления в нашей Галактике, и на момент написания книги ситуация по‑прежнему представляется мутной; однозначного подтверждения ни инфляции, ни квантовой гравитации пока нет.

Совсем недавно, между завершением первого черновика этой книги и ее окончательным вариантом, было сделано первое достоверное открытие гравитационных волн; сделал его удивительный комплект детекторов, известный как LIGO (Laser Interferometer Gravitational‑wave Observatory) и расположенный в Хэнфорде (штат Вашингтон) и Ливингстоне (штат Луизиана). LIGO – впечатляющая масштабная установка. Чтобы обнаружить гравитационные волны, порожденные слиянием черных дыр в далеких галактиках, экспериментаторам нужно зафиксировать колеблющуюся разницу в длине двух перпендикулярных плеч детектора длиной по четыре километра каждое, равную одной тысячной доле размера протона. Это все равно что измерить расстояние от Земли до ближайшей к нашему Солнцу звезды, альфы Центавра, с точностью до толщины человеческого волоса!

Как ни поразительно открытие инструментом LIGO гравитационных волн[14], сами волны, которые удалось зарегистрировать, представляют собой результат далекого астрофизического столкновения, а не первых мгновений Большого взрыва. Однако успех LIGO даст старт строительству новых детекторов, так что гравитационная астрономия станет, скорее всего, астрономией XXI века.

Если продолжатели дела LIGO и BICEP в этом или следующем столетии смогут непосредственно измерить сигнатуру инфляционных гравитационных волн, это откроет перед учеными окно прямо в физику Вселенной в тот момент, когда ее возраст составлял менее одной миллиардной миллиардной миллиардной миллиардной доли секунды. Это позволит нам непосредственно проверить и свои представления об инфляции, и даже Великое объединение, а может быть, даже прольет свет на возможное существование иных вселенных, разом превратив то, что сегодня является метафизикой, в физику.

Пока же инфляция – это всего лишь мотивированное предположение, судя по всему, естественным образом разрешающее большинство основных загадок космологии. И хотя инфляция остается единственным кандидатом на фундаментальное теоретическое объяснение главных наблюдательных особенностей нашей Вселенной, она полагается на существование нового, введенного ситуативно скалярного поля, придуманного исключительно для того, чтобы породить инфляцию, и точно настроенного на то, чтобы запустить ее, когда ранняя Вселенная только начала остывать после Большого взрыва.

До открытия бозона Хиггса это рассуждение можно было считать в лучшем случае правдоподобным. Притом что нам не было известно ни одного примера какого‑либо фундаментального скалярного поля, предположение о том, что нарушение симметрии Великого объединения возникает в результате действия еще одного простого хиггсоподобного механизма, было экстраполяцией, опиравшейся на ненадежное основание. Как я уже отмечал, нарушение электрослабой симметрии стало очевидным с открытием W‑ и Z‑частиц. Однако простое хиггсовское поле вполне могло оказаться сказочным заменителем какого‑то гораздо более сложного и, возможно, гораздо более интересного фундаментального механизма.

Теперь ситуация изменилась. Бозон Хиггса существует, а с ним существует, очевидно, и фоновое скалярное поле, пронизывающее на сегодняшний день все пространство Вселенной, придающее массу частицам и порождающее такие характеристики Вселенной, при которых возможно наше существование. Если и правда существует теория Великого объединения, собирающая все три взаимодействия в одно где‑то у начала времен, то примерно тогда же должно было произойти какое‑то нарушение симметрии, в результате которого три известных негравитационных взаимодействия начали расходиться в свойствах. Бозон Хиггса демонстрирует, что нарушение симметрии в законах природы может возникать в результате присутствия в пространстве конденсата скалярного поля. Таким образом инфляция в том или ином варианте становится намного более естественной и потенциально шаблонной возможностью. Как в шутку сказал однажды мой коллега Майкл Тёрнер, перефразируя главу Федеральной резервной системы Алана Гринспена, «периоды инфляции неизбежны!».

Это заявление может оказаться более провидческим, чем кто‑то в то время мог вообразить. В 1998 г. было обнаружено, что наша Вселенная в настоящее время переживает новый вариант инфляции; подтвердились некоторые более ранние и слегка еретические предсказания отдельных теоретиков. Как я упоминал ранее, это подразумевает, что большая часть энергии Вселенной в настоящее время, судя по всему, скрыта в пустом пространстве – это наиболее правдоподобное объяснение того, почему наблюдаемое расширение Вселенной ускоряется. Нобелевская премия была присуждена Брайану Шмидту, Адаму Риссу и Саулу Перлмуттеру за открытие этого замечательного и весьма неожиданного явления. Естественно, встают вопросы: что могло бы стать причиной текущего ускоренного расширения? Каков источник этого нового типа энергии?

Здесь видятся две возможности. Во‑первых, это может оказаться фундаментальным свойством пустого пространства. На самом деле эту возможность предрек еще Альберт Эйнштейн вскоре после того, как разработал общую теорию относительности. По его мнению, в этой теории могло содержаться нечто, названное им «космологической постоянной». Сегодня мы понимаем, что эта постоянная, возможно, просто представляет собой ненулевую энергию основного состояния Вселенной, которая продолжит существовать в будущем до бесконечности.

Или, во‑вторых, это может быть энергия, накопленная в еще одном невидимом фоновом скалярном поле Вселенной. Если это так, то следующий очевидный вопрос: высвободится ли эта энергии в процессе еще одного будущего фазового перехода, подобного тому, которым завершилась инфляция, когда Вселенная еще охладится?

В настоящее время ответа нет, проблема ждет своего исследователя. Хотя предположительная плотность энергии пустого пространства на сегодня больше, чем плотность энергии всего остального, что мы видим во Вселенной, в абсолютных единицах на шкале энергий, связанных с массами известных нам элементарных частиц, она мала до чрезвычайности. Ни у кого нет разумного объяснения на основе первичных принципов и известных в физике элементарных частиц механизмов, как энергия основного состояния Вселенной может быть ненулевой и давать в результате космологическую постоянную Эйнштейна, но при этом оказаться столь малой, чтобы допускать то плавно ускоряющееся расширение, которое мы испытываем в настоящий момент. (Одно правдоподобное объяснение все же существует – первым его высказал Стивен Вайнберг. Хотя это объяснение умозрительно и опирается на спекулятивные идеи о возможных законах физики далеко за пределами той области, которую мы на сегодняшний день понимаем. Если существует много вселенных, а плотность энергии пустого пространства, принимаемая за космологическую постоянную, не устанавливается жестко фундаментальными физическими ограничениями, а вместо этого случайно варьирует от одной вселенной к другой, то только в тех вселенных, где энергия пустого пространства ненамного выше той величины, которую мы измеряем у себя, возможно формирование галактик, а потом звезд, и уж потом планет, и только потом астрономов…)

Пока же ни у кого нет разумной модели нового фазового перехода, предсказанного в физике элементарных частиц, такого, что связанное с ним новое скалярное поле хранит в пространстве так мало энергии. Под разумной моделью я подразумеваю модель, которую счел бы правдоподобной хоть кто‑нибудь, помимо ее авторов.

Тем не менее Вселенная такова, какова она есть, и тот факт, что нынешняя фундаментальная теория никак принципиально не объясняет нечто столь фундаментальное, как энергия пустого пространства, не подразумевает ничего мистического. Как я уже говорил, недостаток понимания не доказывает существования Бога. Он свидетельствует лишь о недостатке понимания.

Имея в виду, что мы не знаем источника предполагаемой энергии, скрытой в пустом пространстве, мы вольны надеяться на лучшее, и в данном случае это означает, возможно, надежду на то, что верным окажется объяснение, связанное с космологической постоянной, а не с неким новым, еще не открытым скалярным полем, которое может однажды сбросить напряжение и перейти в новое состояние, высвободив при этом запасенную в пространстве энергию.

Не забывайте, что из‑за соединения хиггсовского поля с остальным веществом Вселенной, когда это поле сконденсировалось в состояние с нарушением электрослабой симметрии, свойства вещества и сил, управляющих взаимодействиями материи, кардинально изменились.

Если в природе произойдет какой‑то аналогичный фазовый переход с участием некого нового скалярного поля, стабильность вещества, какой мы ее знаем, может исчезнуть. Галактики, звезды, планеты, люди, политики и все, что мы сегодня видим вокруг, могут исчезнуть в буквальном смысле. Единственная хорошая новость здесь (помимо исчезновения политиков) состоит в том, что этот переход, предполагая, что начнется он с какого‑то маленького зернышка в одном месте нашей Вселенной (так же, как маленькие пылинки могут запустить формирование ледяных кристаллов на нашем замерзшем окне или снежинок в процессе их падения на землю), распространится затем по пространству со скоростью света. Мы не узнаем, что на нас обрушилось, пока это не произойдет, а когда это произойдет – нас уже не будет и знать это будет некому.

Любопытный читатель, возможно, заметил, что все эти дискуссии относятся к новым скалярным полям, возможно существующим в природе. А как же хиггсовское поле, предусмотренное Стандартной моделью? Может ли оно играть роль во всем этом космическом безобразии? Может ли оказаться, что в хиггсовском поле и запасена энергия, ответственная за инфляцию – то ли на раннем этапе развития Вселенной, то ли сейчас? Может ли оказаться, что хиггсовское поле находится не в окончательном своем состоянии, а предстоит еще один переход, который вновь изменит конфигурацию электрослабого взаимодействия и массы частиц Стандартной модели?

Хорошие вопросы. А ответ один: мы не знаем.

Это не мешает многим теоретикам порассуждать об этой возможности. Мой любимый пример – любимый не потому, что он лучше остальных, но лишь потому, что мы рассуждали об этом с коллегой, Джеймсом Дентом, вскоре после открытия бозона Хиггса, – состоит в том, что хиггсовский механизм, возможно, все же играет какую‑то роль в наблюдаемом расширении Вселенной. Как признают многие авторы, существование конденсата фонового поля и частиц, которые он в себя включает, может обеспечить нам уникальное окно, или «портал», способный обеспечить недостижимую иным способом чувствительность к существованию в природе других хиггсоподобных полей, каким бы слабым ни было их непосредственное взаимодействие с частицами, которые мы наблюдаем в Стандартной модели.

Если бозон Хиггса и другие хиггсоподобные частицы существуют (возможно, на масштабе теории Великого объединения), то физическая частица Хиггса – та, что была открыта в ЦЕРН, – может оказаться смесью с участием бозона Хиггса, отвечающего за слабое взаимодействие, и небольшой примеси какой‑то другой хиггсоподобной частицы. (В этом нам указывает путь физика нейтрино, где аналогичные явления играют принципиально важную роль в понимании поведения нейтрино, рожденных, к примеру, при ядерных реакциях в глубинах Солнца и измеренных на Земле.) В таком случае можно по крайней мере предположить, что, когда поле Хиггса для слабого взаимодействия конденсируется в пустом пространстве, этот процесс способен подстегнуть конденсацию какого‑нибудь другого хиггсоподобного поля со свойствами, которые позволяют ему запасать в точности нужное количество энергии, чтобы объяснить наблюдаемую сегодня инфляцию Вселенной. Математика, нужная для этого, весьма заумна, а модель некрасива. Но кто знает? Может быть, она некрасива потому, что мы не нашли пока правильной структуры, в которую ее можно было бы встроить.

Тем не менее у этого сценария есть одна привлекательная черта, которая делает его упоминание здесь чуть менее отдающим саморекламой. В этой картине энергия, несомая вторым полем, которое должно служить двигателем нынешнего измеренного ускоренного расширения Вселенной, будет, скорее всего, в конечном итоге высвобождена в новом фазовом переходе к истинному конечному состоянию Вселенной. Из‑за того, что новое поле может быть слабо связано со всеми наблюдаемыми частицами, этот переход, в отличие от многих других возможных вариантов будущих фазовых переходов в нашей Вселенной, не повлечет за собой изменения наблюдаемых свойств каких бы то ни было известных частиц на сколько‑нибудь заметную величину. То есть если эта модель верна, известная нам Вселенная, может быть, уцелеет.

Но праздновать пока рановато. Независимо от подобных рассуждений, открытие частицы Хиггса поднимает целый спектр других, куда менее оптимистичных возможностей. Хотя будущее, в котором наблюдаемое ускорение расширения Вселенной продолжается вечно, довольно безрадостное для жизни и для возможности нам и дальше исследовать Вселенную (ведь со временем все галактики, которые мы сегодня наблюдаем, начнут убегать от нас быстрее света и окончательно исчезнут с нашего горизонта, оставив Вселенную холодной, темной и по большей части пустой), будущее, которое может наступить из‑за хиггсовского поля с массой, равной 125 массам протона, может оказаться куда хуже.

Если вспомнить, что Хиггсова масса лежит на границе разрешенного диапазона для массы найденной частицы Хиггса, и пока считать, что Стандартная модель не дополняется большим количеством новых объектов на более высоких энергиях, то расчеты показывают, что существующий конденсат хиггсовского поля колеблется на грани нестабильности – и может измениться с нынешнего своего значения на совсем другое, связанное с более низким энергетическим состоянием.

Если такой переход произойдет, обычное вещество, каким мы его знаем, изменит свою форму, и галактики, звезды, планеты и люди, скорее всего, исчезнут, как кристаллы льда теплым солнечным утром.

Для тех, кому нравятся ужастики, могу предложить другой, еще более жуткий возможный вариант. В принципе может существовать нестабильность, которая вызовет бесконечный рост величины хиггсовского поля. В результате такого роста энергия, запасенная эволюционирующим хиггсовским полем, может стать отрицательной. А это вызовет коллапс Вселенной в катастрофическом процессе, обратном Большому взрыву – Большом схлопывании. К счастью, данные не подтверждают такой возможности, какой бы поэтичной она ни казалась.

В сценарии, где все, что мы сегодня видим вокруг, исчезает при внезапном переходе хиггсовского поля в новое основное состояние, я хочу подчеркнуть, что измеренная в настоящее время масса бозона Хиггса благоприятствует стабильности, но ее величина характеризуется существенной неопределенностью и может оказаться по любую сторону от разделительной линии – либо порождать стабильный на первый взгляд вакуум, в котором мы в настоящее время неплохо себя чувствуем, либо благоприятствовать такому переходу. Более того, этот сценарий основан на расчетах в пределах исключительно Стандартной модели. Любые новые физические закономерности, открытые на БАКе или будущих установках, могут полностью изменить картину, стабилизировав хиггсовское поле, которое в ином случае может оказаться нестабильным. А поскольку мы почти уверены, что новые физические закономерности ждут своего открытия, нет причин для отчаяния.

Если такого утешения недостаточно, то для тех, кто все еще боится, что окончательное будущее Вселенной может оказаться худшим из только что описанных мной вариантов, замечу, что те же расчеты, которые указывают на это, возможно, указывают также на то, что наше нынешнее метастабильное состояние реальности будет существовать еще не просто миллиарды лет, но миллиарды миллиардов миллиардов лет.

Несмотря на тревогу о будущем, сейчас подходящее время, чтобы еще раз подчеркнуть, что Вселенной нет никакого дела до того, чего бы нам хотелось; ей наплевать, выживем ли мы. Ее жизнь продолжается независимо от того, существуем мы или нет. По этой причине мне кажется странно привлекательным только что описанный сценарий Судного дня. В этом случае замечательная случайность, приведшая к нашему существованию, – конденсация поля, обеспечивающего нынешнюю стабильность вещества, атомов и самой жизни, – представляется выпавшей нам ненадолго удачей.

Воображаемые ученые, живущие на гребне ледяного кристалла на морозном окне, который я описывал ранее, первым делом открыли бы, что одно из направлений в их вселенной является особым (несомненно, тамошние теологи объявили бы этот факт наглядным проявлением Божьей любви). Копая глубже, они, возможно, обнаружили бы, что это особое обстоятельство всего лишь случайность и могут существовать другие ледяные кристаллы, в которых выделяются другие направления.

Вот и мы открыли, что наш мир с его взаимодействиями и частицами и поразительной Стандартной моделью, которая привела к замечательно удачной расширяющейся Вселенной со звездами, планетами и жизнью, способной развить сознание, также простая случайность, ставшая возможной благодаря тому, что хиггсовское поле на раннем этапе развития Вселенной сконденсировалось именно таким образом, а не иначе.

Воображаемые ученые на гипотетическом ледяном кристалле могут праздновать свои великие открытия (как склонны делать и мы) и не знать, что Солнце вот‑вот встанет, их кристалл скоро растает и все следы их краткого существования исчезнут. Но даже тогда – неужели это сделало бы их краткое существование менее захватывающим? Конечно, нет. Если наше будущее столь же эфемерно, мы можем по крайней мере наслаждаться нашим приключением и ценить все без исключения аспекты этой величайшей из когда‑либо рассказанных историй… пока.

 

Эпилог

Космическая скромность

 

…ибо прах ты, и в прах возвратишься.

Быт. 3:19

 

«Слезы – в природе вещей, повсюду трогает души смертных удел»[15].

Так сказал Вергилий, написавший первую великую эпическую поэму классической эры. Именно эти слова я выбрал в качестве эпиграфа к данной книге, потому что история, которую я хотел рассказать, не только наполнена столь же драматичными событиями, человеческими трагедиями и восторгами, но и мотивирована в конечном итоге схожими целями.

Почему мы занимаемся наукой? Отчасти дело, конечно, в том, что так мы можем обрести бо льшую власть над окружающим миром. Лучше поняв Вселенную, мы сможем с большей точностью предсказывать будущее и строить машины, способные, возможно, изменить будущее – нужно надеяться, к лучшему.

Но я уверен, что в конечном итоге заниматься наукой нас побуждает изначальная потребность лучше понять свои корни, свой смертный удел и в конечном итоге самих себя. Мы так устроены, чтобы выживать за счет разгадывания загадок, и это эволюционное преимущество со временем обеспечило нам роскошь стремления к разгадыванию всевозможных загадок – даже не таких животрепещущих, как поиск пищи или спасение ото льва. А какая загадка может быть более соблазнительной, чем загадка нашей Вселенной?

У человечества в ходе его эволюции не было выбора. Мы живем на планете возрастом 4,5 миллиарда лет, в Галактике возрастом 12 миллиардов лет и во Вселенной возрастом 13,8 миллиарда лет, в которой насчитывается где‑то около триллиона галактик и которая все быстрее расширяется в будущее, которое мы пока не в силах предсказать.

Так что же нам делать с этой информацией? И есть ли в ней особый смысл для понимания нашей собственной, человеческой истории? Посреди всего этого космического великолепия и космической же трагедии как можем мы примириться с собственным существованием?

Для большинства людей центральные вопросы существования сводятся в конечном итоге к вечным вопросам. Почему в принципе существует Вселенная? Почему существуем мы?

Какой бы смысл ни вкладывали мы в вопрос «почему», если мы сможем лучше понять, «каким образом», то и «почему» тоже в какой‑то степени прояснится. В предыдущей книге я попытался рассказать, что наука думает по первому из приведенных выше вопросов. История, изложенная здесь, дает лучший, по моему мнению, ответ на второй из них.

Столкнувшись с загадкой нашего существования, мы можем выбрать одно из двух. Либо считать, что обладаем каким‑то особым значением и что Вселенная каким‑то образом была сделана специально для нас. Для многих это самый удобный вариант. Именно такой выбор делали первые человеческие племена; люди очеловечивали природу, потому что это давало им некоторую надежду понять то, что в противном случае выглядело исключительно враждебным миром, вращающимся вокруг страданий и смерти. Этот же выбор сделан большинством мировых религий, каждая из которых предлагает собственное решение загадки существования.

Необходимость решить, какую из предлагаемых историй выбрать, привела к созданию священной книги одной из культур – Нового Завета, который иногда называют «величайшей из когда‑либо рассказанных историй»; это история о том, как одна цивилизация будто бы открыла свою Божественную избранность. Но когда я вижу войны и убийства, причиной которых становится спор о том, какие молитвы нам читать, на ком жениться или за которым пророком следовать, я не могу не вспомнить Гулливера и Лилипутию, где государства воевали в споре о том, с какого конца Бог предписал человеку разбивать куриные яйца.

Второй вариант, который можно выбрать, обращаясь к этим вечным загадкам, состоит в том, чтобы не делать заранее никаких предположений об ответе. Такой выбор приведет нас к совсем другой истории. Более скромной, я думаю. В этой истории мы развиваемся во Вселенной, законы которой существуют независимо от нашего присутствия. В этой истории мы проверяем все детали, чтобы понять, не вкралась ли в них какая‑нибудь ошибка. В этой истории нам предстоят удивляться на каждом шагу.

История, которую я изложил здесь, описывает не только вселенскую, но и человеческую драму. Она описывает историю самого дерзкого интеллектуального поиска, когда‑либо предпринятого человечеством. В ней присутствуют даже аллегории из Писания – для тех, кому это интересно. Мы сорок лет блуждали в пустыне после появления Стандартной модели, прежде чем открыли Землю обетованную. Истина или, по крайней мере, истина в той мере, в какой мы на данный момент ее знаем, открылась нам в том, что большинству людей показалось бы непонятными каракулями, – в математике калибровочных теорий. Они были доставлены нам не ангелом на золотых скрижалях, а куда более практичными средствами: на листах бумаги из лабораторных журналов, заполненных в результате усердной работы легиона специалистов. Эти люди понимали, что их утверждения могут быть проверены на соответствие модели реальному миру, миру наблюдений и экспериментов. Но важно не только то, каким образом мы к этому пришли; не менее важно и то, что мы сумели зайти так далеко.

Какой вывод можно сделать в этот момент истории о том, почему мы здесь находимся? Ответ представляется особенно замечательным потому, что ясно показывает, на каком глубоком уровне вселенная нашего опыта представляет собой тень реальности.

Я начал эту книгу цитатой из натуралиста Бейкера, из его «Перегрина»: «Трудней всего увидеть то, что правда есть вокруг». Я сделал это потому, что рассказанная мной история – глубочайший пример этого мудрого наблюдения из всех мне известных.

Затем я изложил платоновскую аллегорию пещеры, поскольку не знаю лучшего или более поэтичного образа реальной истории науки. Триумфом человеческого существования стало избавление от цепей, которые налагают на нас наши собственные ограниченные органы чувств. Нужно было интуитивно понять, что под поверхностью мира нашего опыта лежит реальность, часто куда более странная. Математическая красота этой реальности может быть безупречной, но наше существование в ней становится – более чем мы могли вообразить заранее – всего лишь случайностью.

Если задаться вопросом, почему все вокруг такое, какое есть, то лучший ответ, который мы можем предложить, состоит в том, что это результат случайности в истории Вселенной, где некое поле застыло в пустом пространстве определенным образом. Размышляя о том, какое это могло иметь значение, можно с тем же успехом размышлять и о том, какое значение имеет тот или иной конкретный ледяной кристалл, возникший на оконном стекле под действием утреннего морозца. Правила, допустившие наше появление в этом мире, не представляются чем‑то более достойным того, чтобы за них сражаться и умирать, чем спор о том, правда ли «верх» во вселенной ледяного кристалла лучше «низа» или с какого конца – острого или тупого – следует разбивать яйцо.

Наши примитивные предки выжили в значительной мере потому, что понимали: природа, хотя она и замечательна, может быть враждебной и жестокой. Прогресс науки дополнительно прояснил, насколько жестокой и враждебной может быть Вселенная для жизни. Но признание этого не делает Вселенную менее поразительной. В такой Вселенной достаточно места для благоговения, изумления и восторга. Наоборот, признание этих фактов дает нам дополнительный повод радоваться тому, что мы пришли в этот мир и выжили.

Утверждать, что во Вселенной, у которой, кажется, и цели‑то нет, наше собственное существование не имеет ни смысла, ни ценности, – беспримерный солипсизм, поскольку такая позиция предполагает, что без нас Вселенная не имеет никакой ценности. Величайший дар, который может дать нам наука, – это позволить нам преодолеть потребность всегда быть центром существования и заодно научиться ценить ту чудесную случайность, которой нам посчастливилось быть свидетелями.

Свет играл в нашей истории ведущую роль, как и в аллегории Платона. Изменения в нашем восприятии света привели к изменению представлений о сути пространства и времени. В конечном итоге именно благодаря изменениям в восприятии света стало ясно, что этот посланник реальности, столь важный для нас и нашего существования, представляет собой всего лишь удачное следствие космического случая. Случая, который однажды, возможно, переменится.

Здесь уместно признать, что после эпиграфа, с которого началась эта книга, в «Энеиде» стоит полное надежды восклицание: «…не страшись: эта слава спасет нас, быть может». Будущее, которое может положить нам конец, не перечеркивает величие пути, который нами еще не пройден до конца.

История, рассказанная мной, не завершена. Скорее всего, в мире гораздо больше вещей, которых мы не понимаем, чем тех, в которых мы уже разобрались. В поисках смысла наши представления о реальности, конечно же, изменятся по ходу дальнейшей истории. Мне часто говорят, что некоторые вещи наука никогда не сможет сделать. Но откуда нам это знать, если не попытаться?

Судьбе угодно, чтобы я писал эти завершающие слова за столом, за которым мой покойный друг и соратник по битве против мифов и суеверий Кристофер Хитченс написал свой шедевр – книгу «Бог – не любовь» (God Is Not Great ). Трудно не ощущать его присутствия, его направляющего влияния, хотя я уверен, что он первым напомнил бы мне, что подобные ощущения рождаются в моей голове, а не исходят от чего‑то более значимого в космическом масштабе. Тем не менее название этой книги подчеркивает, что человеческие истории, которые он так беззаветно любил и так блестяще описывал, бледнеют по сравнению с историей, которую природа побуждает нас открывать. Так что человеческие истории про Бога тоже бледнеют по сравнению с настоящей «величайшей из когда‑либо рассказанных историй».

В конечном итоге эта история не придает прошлому какого‑то особого значения. Мы можем рефлексировать по поводу пройденного пути и даже гордиться им, но величайшее освобождение и величайшее утешение, которые может дать наука, исходят из величайшего, возможно, ее урока: что лучшие части истории, вероятно, еще только будут написаны.

Безусловно, эта возможность наделяет ценностью космическую драму нашего существования.

 

 

Благодарности

 

Эта книга написана отчасти как дань уважения всем тем, кто помогал приводить наши представления о Вселенной к современному виду. Поскольку я хотел правильно и уместно представить здесь и науку, и историю, то, закончив первый вариант книги, обратился за помощью в проверке того и другого ко многим своим коллегам. В ответ я получил замечания, полезные предложения и поправки и теперь хочу поблагодарить в первую очередь Шелдона Глэшоу и Уолли Гилберта за их предложения, а также Ричарда Докинза. Один из коллег, которого я в высшей степени уважаю и за вклад в науку, и за научную честность, пожелал остаться неназванным, но я в особом долгу перед ним за тщательное вычитывание рукописи и многочисленные предложенные им поправки. Помимо науки, я обратился к одному из своих друзей – писателю, которого в высшей степени уважаю и который также всегда старается разобраться в науке, – с просьбой высказать свои мысли о рукописи. Кормак МакКарти, добровольно вызвавшийся, что меня поразило, сделать техническую редактуру второго карманного издания моей более ранней книги «Квантовый человек», вновь не поленился внимательно прочитать каждую страницу полученной рукописи с комментариями и предложениями, чтобы, по его словам, «довести книгу до идеала». Не могу утверждать, что сейчас она действительно идеальна, но могу точно сказать, что книга стала гораздо лучше благодаря его доброте, мудрости и таланту.

Эта книга никогда не была бы написана, если бы издателя для нее не выбрал искусно мой новый агент и старый друг Джон Брокман и его сотрудники; удачно сложилось, что редактором этой книги стала редактор моей книги «Вселенная из ничего» Лесли Мередит из издательства Atria Books. Лесли не только близка мне по духу; она была своего рода прекрасным пробным камнем, на котором я мог проверять идеи для этой книги. Она заставляла меня делать рассуждения о науке яснее, даже когда самому мне казалось, что в них и так уже все ясно, и убеждала не отступать от моего принципиального убеждения, что ученые не должны молчать о научной чепухе.

Когда передо мной стояла трудная задача рассмотрения множества существенных поправок в окончательный вариант книги, я знал, что всегда найду покой, поддержку и возможность побыть в одиночестве в доме, который обустроила для нас моя чудесная жена Нэнси, спасавшая и вдохновлявшая меня несчетное число раз, и что моя приемная дочь Санталь будет терпеливо выносить ночной стук по клавишам у меня в кабинете, прямо над ее спальней. Мои сотрудники в проекте Origins, в первую очередь исполнительный директор и моя правая рука Амелия Хиггинс, а также давняя помощница в Университете штата Аризона Джессика Страйкер, тоже внесли свою лепту – обеспечили мне поддержку и необходимое время, чтобы я мог иногда отвлекаться от повседневных обязанностей и работать над книгой. А мои друзья в Финиксе Томас Хаулон и Патти Барнс, побуждавшие меня к написанию как этой, так и других книг, за множеством совместных завтраков делились своими мнениями по поводу многочисленных презентаций, подготовленных мной за время работы над книгой.

Наконец, ближе к финальному аккорду мой друг Кэрол Блу, вдова Кристофера Хитченса, и ее отец Эдвин Блу предложили мне воспользоваться гостевым домиком, где Кристофер написал в свое время множество очерков и книг, включая и замечательную вещь «Бог – не любовь». Не могу представить себе более вдохновляющего места для завершения такой работы и могу лишь надеяться, что финальный вариант книги несет на себе хотя бы слабый отпечаток красноречия, так отличавшего произведения Кристофера.

 

Об авторе

 

Лоуренс Краусс – директор проекта Origins («Происхождение») в Университете штата Аризона и профессор‑основатель Школы исследования Земли и космоса, а также кафедры физики в ней. Краусс пользуется международной известностью как физик‑теоретик с широкими научными интересами, включая связь физики элементарных частиц и космологии, где в область его интересов входят ранняя Вселенная, природа темного вещества, общая теория относительности и нейтринная астрофизика. Он исследует широкий круг вопросов, начиная от природы взрывающихся звезд и заканчивая вопросами происхождения всей массы во Вселенной. Лауреат многочисленных международных премий как за исследования, так и за усилия по расширению представлений общества о науке, Краусс является единственным физиком, удостоенным премий от всех трех физических сообществ США: Американского физического общества, Американского института физики и Американской ассоциации учителей физики, а в 2012 г. он был удостоен престижной награды «За общественные заслуги» от Национального совета по науке за большой вклад в просвещение общественности и развитие представлений о науке во всем мире. Среди его наград также Римская премия 2013 г. (присуждает ее город Рим) и премия «Гуманист года» 2015 г. от Американской гуманистической ассоциации.

Краусс – автор более трехсот научных публикаций, а также многочисленных популярных статей о науке и ее текущих делах. Он выступает в роли комментатора и эссеиста в периодических изданиях, таких как The New York Times и The New Yorker , и регулярно появляется на радио, телевидении и киноэкране. Краусс выступал в роли продюсера и участника документального фильма Unbelievers («Неверующие»), в котором обсуждал науку и разум с Ричардом Докинзом. Он появляется также в новых фильмах Вернера Херцога «Соль и пламя» и «О, интернет!». Краусс – автор десяти популярных книг, включая бестселлеры по версии The New York Times «Физика “Звездного пути”» (1995 г.) и «Вселенная из ничего» (2012 г.).

Краусс – член Американского физического общества и Американской ассоциации содействия науке. Он председатель Совета спонсоров журнала Bulletin of the Atomic Scientists и состоит в Совете директоров Федерации американских ученых. Он был одним из основателей организации ScienceDebate, которая поднимала вопросы науки и разумной общественной политики во время президентских кампаний 2008, 2012 и 2016 гг. Краусс удостоился похвалы журнала Scientific American как редкий публичный интеллектуал среди ученых‑естественников; на протяжении всей карьеры он посвящал свое время вопросам науки и общества и помогал направлять национальные усилия на то, чтобы просвещать публику в научных вопросах, обеспечивать разумную публичную политику и защищать науку от нападок на самых разных уровнях.

 

* * *

---

Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 175; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!