Глава 9
В ожидании окончательной теории

– Значит, «Гриль на берегу» вам не понравился? Я думал, что там неплохо готовят. Дороговато для Остина, но по меркам Нью-Йорка вполне нормально. Кстати, я совсем забыл, почему мы с вами решили пообщаться, – из телефонной трубки раздавался звучный голос Вайнберга, с легкой ироничной хрипотцой.

Я напомнил ему, что пишу книгу о том, почему существует Нечто, а не Ничто.

– Отличная идея для книги! – сказал он, с ударением на слове «отличная».

Комплимент мне польстил, но как относится Вайнберг к этому вопросу? Находит ли он поразительным сам факт существования мира, как Витгенштейн и многие другие? Считает ли существование мира чем-то необычным?

– С моей точки зрения, – ответил Вайнберг, – это часть более общего вопроса, а именно: почему мир устроен именно так? Вот над чем мы, ученые, работаем в поисках глубинных законов. У нас пока нет того, что я называю окончательной теорией. Когда мы ее найдем, возможно, она прольет свет на вопрос о том, почему вообще что-то существует. Законы природы могут диктовать необходимость существования чего-нибудь. Например, эти законы могут запрещать пустоту как устойчивое состояние. Однако удивление от этого не уменьшится. Мы все еще будем спрашивать, почему законы именно такие, а не какие-то другие. Мне кажется, что мы обречены на вечную тайну. И я не думаю, что вера в Бога поможет. Я уже говорил это раньше и скажу снова: если под «Богом» вы подразумеваете нечто конкретное – существо, которое любит, ревнует или делает что-то еще, – то перед вами встает вопрос, почему Бог именно такой, а не какой-то другой? А если вы не имеете в виду ничего конкретного, когда говорите о том, что Бог стоит за существованием Вселенной, то зачем вообще использовать это слово? Поэтому я думаю, что от религии толку нет. Это часть человеческой трагедии: мы стоим перед лицом тайны, которую не можем понять.

Вайнберг не считал, что и его коллеги-физики способны пролить свет на первопричину Вселенной:

– К этому я отношусь весьма скептически, потому что мы на самом деле не понимаем физику. Общая теория относительности перестает работать, когда мы сталкиваемся с условиями чрезвычайно высокой плотности и температуры сразу после Большого взрыва. Я также весьма скептически отношусь к любому, кто ссылается на теоремы о неизбежности сингулярности – на теоремы Хокинга и так далее. Эти теоремы ценны тем, что они предполагают, что в определенный момент в процессе, например, сжатия звезды наши теории больше не годятся. Но это все, что можно сказать. На данном этапе мы просто слишком мало знаем.

Такая эпистемологическая скромность выглядела необычно после всех безумных рассуждений, которые я выслушивал на протяжении последнего года. Я чувствовал себя так, словно общаюсь с современным Монтенем или Сократом. А что думает Вайнберг по поводу усилий его более смелых коллег найти объяснение самому бытию? Я упомянул мнение Александра Виленкина, что наша Вселенная могла раздуться из крошечного кусочка «ложного вакуума», который сам возник из полной пустоты в результате туннельного эффекта – это физика или метафизика?

– Виленкин действительно очень умен, и его предположения весьма интересны, – ответил Вайнберг. – Проблема в том, что в настоящее время у нас нет никакого способа определить, верны они или нет. У нас не только нет данных наблюдений, у нас даже нет теории.

– Когда теория у нас появится, окончательная теория физики, то это будет последним словом в вопросе о том, как возникла Вселенная. Но сможет ли эта теория объяснить и то, почему Вселенная существует?

– Этого мы не знаем. Все зависит от того, чем окажется окончательная теория. Допустим, она будет похожа на теорию Ньютона. В теории Ньютона есть четкое разделение на законы и начальные условия. Например, ньютоновская физика ничего не говорит о начальных условиях в Солнечной системе. Сам Ньютон это понимал – и считал, что начальные условия были заложены Богом.

Если окончательная теория оставит без объяснений начальные условия (некоторые более широко говорят о граничных условиях), то, даже если она полностью объяснит процесс развития Вселенной, истоки возникновения Вселенной останутся покрытыми мглой. Кто или что установили эти начальные условия? Я подумал об одном из «сообщений из невидимого мира», которые великий Алан Тьюринг оставил после своей смерти: «Наука есть дифференциальное уравнение. Религия есть граничное условие».

– Если окончательная теория окажется такой, – продолжал Вайнберг, – то я буду разочарован. Хокинг и другие надеются, что окончательная теория установит все начальные условия, не оставив Вселенной никакой свободы выбора в способе возникновения. Однако пока мы этого не знаем.

– Ладно, – сказал я, – давайте будем надеяться на лучшее. Давайте предположим, что окончательная теория объяснит абсолютно все во Вселенной, включая начальные условия. Тогда все равно остается открытым вопрос о том, почему окончательная теория имеет именно такую форму. Почему она описывает мир квантовых частиц, взаимодействующих через определенные силы? Или мир вибрирующих струн энергии? Или вообще какой-то мир? Очевидно, что окончательная теория не может диктоваться только логикой. Есть больше чем один логически непротиворечивый вид, который могла бы принять реальность, но возможна лишь одна логически непротиворечивая окончательная теория, которая описывает реальность, достаточно богатую для того, чтобы иметь в себе разумных наблюдателей вроде нас.

– Это было бы действительно интересно, – ответил Вайнберг. – Есть ли тут чему удивляться? Я только недавно переписывался с философом в Корнелле на тему так называемого антропного принципа. Этот философ думает, если я правильно его понял, что Вселенная должна была быть такой, чтобы позволить наблюдателям в ней развиться, – другими словами, Вселенная без разумных наблюдателей была бы логически противоречива. Поэтому он не удивляется тому факту, что наша Вселенная на удивление тонко настроена для существования в ней жизни. Лично меня эта очевидная тонкая настройка поражает. Единственное объяснение этому, помимо теологического, можно дать только в терминах мультивселенной – то есть Вселенной, состоящей из многих частей, каждая из которых имеет разные законы природы и разные значения констант, например космологической константы, управляющей расширением космоса. Если есть мультивселенная, состоящая из множества миров, причем большинство из них непригодно для жизни, но некоторые ей благоприятствуют, то нет ничего удивительного в том, что в нашем мире условия благоприятны.

– Тем не менее, – заметил я, – у нас по-прежнему остается вопрос о том, почему существует этот огромный ансамбль миров.

– Я не утверждаю, что мультивселенная разрешит все философские вопросы. Она лишь избавит нас от удивления по поводу того, что условия в нашей Вселенной так хорошо подходят для развития жизни и разума. Однако мы все равно будем стоять перед загадкой того, почему законы природы именно таковы, почему они произвели мультивселенную, частью которой является наш мир. И я не вижу никакого решения этой загадки. Вера в то, что теория способна произвести на свет мир, – это что-то вроде веры в онтологическое доказательство существования Бога, придуманное святым Ансельмом. Ансельм Кентерберийский спрашивает, способны ли вы вообразить нечто такое, совершеннее чего ничего не может быть? Если вы достаточно глупы, чтобы ответить «да», то Ансельм Кентерберийский докажет вам, что поскольку существование является совершенством, то существо, которое вы вообразили, должно существовать, поскольку если оно не существует, то вы могли бы придумать нечто более совершенное: то же самое существо, только существующее!

Онтологическое доказательство много раз опровергали и потом снова вытаскивали его на свет. В университете Нотр-Дам есть современный теолог по имени Алвин Платинга, который утверждает, что создал неопровержимую версию этого доказательства. Лично я думаю, что это чепуха. Мне кажется очевидным, что нельзя перейти от размышления о чем-либо к заключению, что оно существует. Мне также кажется очевидным, что законы природы не требуют, чтобы они описывали нечто реальное. Ни одна теория не может сказать вам, что то, о чем она говорит, существует.

– Может быть, – сказал я, – в таком случае дает нам надежду на лучшее объяснение бытия? Она не только объясняет события в мире, но и – в отличие от своей предшественницы, классической физики, предлагает объяснение того, как Вселенная возникла. Квантовая теория говорит, что благодаря квантовой неопределенности из пустоты внезапно появляется пузырек космоса. Так что та же самая теория, которая объясняет, как устроен мир, может обосновать существование мира снаружи.

– Да, это может быть плюсом квантовой теории, – согласился Вайнберг. – Однако кое-что в ней меня огорчает. Квантовая теория на самом деле стоит на пустой сцене: она ничего не говорит вам сама по себе. Я думаю, что именно поэтому Карл Поппер был неправ, когда сказал, что научная теория должна быть открыта для фальсифицирования. Нельзя опровергнуть квантовую теорию, поскольку она не делает предсказаний. Это очень общая схема, внутри которой вы можете формулировать более частные теории, делающие предсказания. Физика Ньютона не формулируется в квантовой механике, но все наши современные теории формулируются. Квантовая теория сама по себе ничего не говорит о спонтанном возникновении Вселенной. Чтобы прийти к такому выводу, нужно объединить ее с другими теориями.

– Тогда с чем же мы остаемся?

– Я бы сказал, что почти ни с чем. В конечном итоге хотелось бы иметь действительно единую теорию – не только квантовую механику плюс что-то еще, но теорию, которая объединяет все в единое неделимое целое. И пока что мы ничего подобного не видим. Я имею в виду, что можно создать квантовую теорию гравитации, или квантовую электродинамику, или стандартную модель, но этим мы просто добавляем игроков на квантовой сцене. Мы по-прежнему далеки от окончательной теории.

Когда я заговорил о теории струн, в голосе Вайнберга послышалась нотка меланхолии.

– Я надеялся, что теория струн будет развиваться быстрее, но результаты довольно удручающие. Я не из тех, кто говорит плохо о теории струн, я все равно думаю, что это лучшая попытка в продвижении за пределы нам известного, но из нее получилось совсем не то, чего мы ожидали. Уравнения теории струн имеют неимоверное множество различных решений, что-то вроде десяти в пятисотой степени. Если каждое из этих решений как-то реализовано в природе, то теория струн обеспечивает естественную мультивселенную, причем довольно большую – достаточно большую для того, чтобы в ней работал антропный принцип.

Вайнберг имел в виду то, что в теории струн называют «ландшафтом» – невообразимо огромное количество «карманных вселенных», каждая из которых воплощает различные возможные решения уравнений теории струн. Эти карманные вселенные различаются в самых фундаментальных характеристиках: число пространственных измерений, виды частиц, составляющих их материю, сила взаимодействий и так далее. Большинство из них будут недружелюбными к жизни, «мертвыми вселенными», в которых нет ни жизни, ни разума. Однако некоторые из огромного числа этих миров непременно будут обладать характеристиками, идеально подходящими для возникновения разумных наблюдателей, которые с удивлением обнаружат, что живут в мире, поразительно тонко настроенном для их удобства. Некоторые физики в восторге от такой теоретической картины, рисуемой теорией струн. Другие презрительно рассматривают ее как reductio ad absurdum, доведение до абсурда.

– Кстати, – добавил Вайнберг, – есть и другой, чисто философский подход к мультивселенной. Его придумал Роберт Нозик, философ из Гарварда, ныне покойный. Нозик считал, что реальное существование всего, что только можно себе вообразить, является философским принципом.

– Верно, – ответил я, – это называется «принцип плодовитости».

– Точно! Итак, в картине мира Нозика есть все различные возможные миры, не связанные друг с другом причинно-следственными связями и подчиняющиеся совершенно разным законам. Существует мир, в котором действует механика Ньютона, и другой мир, в котором всего две частицы, вечно обращающиеся друг вокруг друга, и третий, совершенно пустой мир. Можно обосновать принцип плодовитости, как это сделал Нозик, указав, что он обладает определенной приятной самосогласованностью. Этот принцип утверждает, что все возможности реализованы, но сам принцип является лишь одной из этих возможностей, так что в соответствии с самим собой он должен быть реализован.

Я возразил, что принцип плодовитости далек от самосогласованности и может быть столь онтологически щедр, что на самом деле приводит к противоречию. Он подобен множеству всех множеств – которое, тоже являясь множеством, должно содержать само себя. Но если некоторые множества содержат сами себя, то можно также рассмотреть множество всех множеств, которые не содержат себя. Назовем его множество R. Теперь спросим, содержит ли R само себя? Если да, то по определению не содержит; а если нет, то по определению содержит. Противоречие! (Вайнберг, разумеется, сразу узнал парадокс Рассела.) Принцип плодовитости, заявил я, страдает от подобного логического дефекта. Если все возможности реализованы и некоторые возможности включают сами себя, тогда как другие не включают, то возможность, что все самоисключающие возможности реализованы, должна быть реализована. И эта возможность столь же самопротиворечива, как и множество всех множеств, не содержащих себя.

Это привело к длительному спору между мной и Вайнбергом об истинном значении того, что одна возможность исключает другую. Спор не пришел ни к какому завершению, поскольку мы оба согласились с тем, что он не более чем «метафизическое развлечение». После непродолжительной болтовни о жизни в Нью-Йорке (Вайнберг родился здесь в 1933 году в семье иммигрантов и учился в самой известной школе Бронкса – первой в Нью-Йорке средней школе с углубленным изучением математики и естественных наук, но признался, что много лет не бывал в городе) мой разговор с отцом стандартной модели в теории элементарных частиц завершился.

Удалось ли мне заглянуть поглубже в тайну бытия? Признаться, я был удивлен, что Вайнберг, такой стойкий скептик и решительный ученый, заявил, что открыт столь метафизически экстравагантной идее, как принцип плодовитости. Я снова обратился к его книге «Мечты об окончательной теории», чтобы посмотреть, что он говорит о материи. Принцип плодовитости, писал Вайнберг, «предполагает, что существуют совершенно разные вселенные, подчиняющиеся совершенно разным законам. Но если все эти вселенные недостижимы и непознаваемы, утверждение об их существовании, похоже, не имеет никакого смысла, кроме возможности избежать вопроса, почему они не существуют. Похоже, проблема в том, что мы пытаемся рассуждать логически по поводу вопроса, не поддающегося логическому анализу: что должно или не должно вызывать в нас ощущение чуда»⁹⁸.

Похоже, Вайнберг считает, что максимум, чего могут добиться физики в вопросе объяснения удивительного, это найти свой святой грааль, окончательную теорию.

«Это может произойти через сто лет или через двести, – пишет он. – И если это произойдет, то я думаю, что физики дойдут до крайних пределов того, что они способны объяснить»⁹⁹.

Окончательная теория, о которой мечтает Вайнберг, обещает шагнуть гораздо дальше современной физики в прояснении вопроса о происхождении Вселенной. Например, она может показать, как пространство и время появились из более фундаментальных сущностей, о которых мы пока и понятия не имеем. Однако непонятно, как даже окончательная теория могла бы объяснить, почему существует Вселенная, а не пустота. Разве законы физики могут как-то сообщить Бездне, что в ее чреве зреет Бытие? Если так, то где живут сами законы физики? Парят ли они над миром, подобно разуму Бога, повелевающему быть? Или они встроены в сам мир и сводятся лишь к тому, что в нем происходит?

Такие космологи, как Стивен Хокинг и Александр Виленкин, иногда размышляют над первой возможностью, но не находят выхода из тупика. Например, Виленкин так говорит о «квантовом туннельном эффекте», с помощью которого, как он считает, Вселенная должна была возникнуть из полной пустоты: «Процесс туннелирования управляется теми же фундаментальными законами, которые описывают последующую эволюцию Вселенной. Следовательно, законы должны быть „на месте“ еще до того, как возникнет сама Вселенная. Означает ли это, что законы – не просто описания реальности, а сами по себе имеют независимое существование? В отсутствие пространства, времени и материи на каких скрижалях могут быть они записаны? Законы выражаются в форме математических уравнений. Если носитель математики – это ум, означает ли это, что ум должен предшествовать Вселенной?»¹⁰⁰ Вопрос о том, чем такой ум может быть, Виленкин обходит молчанием.

Хокинг тоже признавался, что озадачен онтологическим статусом и явной мощью законов физики: «Но что вдыхает жизнь в эти уравнения и создает Вселенную, которую они могли бы описывать?.. Почему Вселенная идет на все хлопоты существования?»¹⁰¹

Если фундаментальные законы физики, подобно вечным и неизменным формам Платона, обладают собственной реальностью, то это приводит к новой загадке – точнее, к двум загадкам. Первая из них – та самая, которая озадачила Хокинга: что придает этим законам их силу, что оживляет их? Каким образом они воздействуют на мир и создают его? Как они заставляют события подчиняться? Даже Платону понадобился божественный мастер, демиург, чтобы выполнить работу по созданию мира в соответствии с планом, представленным формами.

Вторая загадка, возникающая, если законы физики обладают собственной реальностью, относится к основаниям еще более глубоким: почему эти законы существуют? Почему именно эти, а не какие-то другие или, еще проще, вообще никаких законов? Если законы физики – сами по себе Нечто, то они не могут объяснить, почему существует Нечто, а не Ничто, потому что они есть часть Нечто, требующего объяснения.

Теперь давайте рассмотрим другую возможность: допустим, что законы физики не имеют собственного онтологического статуса. С этой точки зрения они не парят над миром и не существуют прежде него в какой бы то ни было форме. Скорее, они представляют собой самое общее возможное описание типов событий в мире. Тогда планеты обращаются вокруг Солнца не потому, что «подчиняются» закону гравитации, а закон гравитации (или, точнее, общая теория относительности, сменившая его) представляет сжатое выражение определенной природной закономерности – включая сюда и подразумеваемые этой закономерностью орбиты планет.

Предположим, что законы физики – даже относящиеся к самым глубоким ее основаниям и составляющие ту самую окончательную теорию, на которую возлагаются такие надежды, – всего лишь обобщают то, что происходит в природе. Тогда как они вообще могут что-то объяснить? Может, и не могут. Людвиг Витгенштейн считал именно так: «В основе всего современного мировоззрения, – написал он в своем „Трактате“, – лежит иллюзия, что так называемые законы природы объясняют природные явления. Таким образом, люди останавливаются перед естественными законами как перед чем-то неприкосновенным, как древние останавливались перед богом и судьбой»¹⁰².

Вайнберг явно не разделяет скептицизм Витгенштейна. Физики не жрецы и не оракулы, они действительно объясняют. Объяснение – это то, что заставляет физиков восклицать: «Ага!». Вайнберг настаивает, что объяснить событие с научной точки зрения означает показать, как оно вписывается в схему закономерностей, встроенных в некий физический принцип. В свою очередь, объяснить принцип означает показать, что он может быть выведен из более фундаментального принципа. Например, химические свойства многих молекул могут быть выведены из более глубоких принципов квантовой механики и электростатического взаимодействия – а стало быть, объяснены. Согласно Вайнбергу, со временем все такие объяснительные цепочки сольются и приведут к единому основанию, самому глубокому, и выстроятся на нем в самую полную и всеобъемлющую окончательную теорию.

Вполне можно себе представить, что физики будущего привнесут в эту грандиозную дедуктивную схему само существование Вселенной. Возможно, используя окончательную теорию, они смогут вычислить, что зародыш инфляционной мультивселенной был связан с туннельным переходом из Ничто. Но что будет означать такое вычисление? Объяснит ли оно, почему существует Нечто, а не Ничто? Нет. Оно просто покажет, что законы, описывающие закономерности внутри мира, несовместимы с несуществованием этого мира. Например, если принцип неопределенности Гейзенберга говорит, что значение поля и скорости его изменения не могут быть одновременно равны нулю, то мир в целом не может состоять из неизменной ничтовости.

Для метафизического оптимиста это может показаться не таким уж плохим результатом. Это будет означать, что мир в некотором смысле является самокатегоризированным, поскольку его существование влечет за собой – или, по крайней мере, делает возможными – закономерности внутри него. Однако для циника это выглядит как замкнутый круг. Так как логически мир предшествует закономерностям внутри него, эти внутренние закономерности не могут объяснить существование мира.

Разговор с Вайнбергом углубил мое понимание того, как работает научное объяснение. Кроме того, я также согласился с его мнением о том, что никакое объяснение не сможет рассеять тайну бытия. Вопрос «Почему существует Нечто, а не Ничто?» лежит за пределами даже окончательной теории. Несмотря на невероятно изобретательные идеи космологов вроде Стивена Хокинга, Эдварда Трайона и Александра Виленкина, удовлетворительный ответ, если он существует, нужно искать в каком-то другом месте, вне области, подвластной теоретической физике.

Окажутся ли поиски безуспешными? Возможно. От этого они только становятся более возвышенными, чем-то вроде сизифова труда. В конце концов, свою книгу «Первые три минуты» Вайнберг завершил так: «Попытка понять Вселенную – одна из очень немногих вещей, которые чуть приподнимают человеческую жизнь над уровнем фарса и придают ей черты высокой трагедии»¹⁰³.