Объяснение ультраранней вселенной и разработка понятия мультивселенной – задачи текущего столетия. Они будут выглядеть не такими устрашающими, если мы оглянемся на то, что было достигнуто за XX в. Сто лет назад загадкой было само сияние звезд; мы и понятия не имели о том, что находится за пределами нашего Млечного Пути, который считался статической системой. Для сравнения: сейчас наша панорама расширилась на 10 млрд св. лет, и ее историю можно проследить до первых долей секунды в «начале».

Конечно, физически мы можем осуществлять исследования по-прежнему только в нашей Солнечной системе, но усовершенствование телескопов и датчиков позволяет нам изучать такие далекие галактики, что свет от них шел до нас 90 % времени после Большого взрыва. Мы нанесли на карту – по крайней мере в общих чертах – бо́льшую часть пространства, которое для нас в принципе доступно, хотя подозреваем, что за границами нашего поля зрения Вселенная занимает гораздо более значительный объем, свет от которого до нас еще не добрался (и, возможно, никогда не доберется).

Из подробных наблюдений мы узнаём, как возникают космические структуры и как развиваются галактики – не только близлежащие к нам, но и популяции далеких галактик, которые мы видим такими, какими они были до 10 млрд лет назад.

Такое продвижение возможно только благодаря пониманию, которое само по себе примечательно: основные физические законы постижимы и применимы не только к Земле, но и к самым отдаленным галактикам, причем не только в настоящее время, но даже в первые секунды расширения Вселенной. Только в первые миллисекунды космического расширения и глубоко внутри черных дыр мы сталкиваемся с условиями, где основные физические принципы остаются для нас неизвестными.

Специалисты по космологии больше не страдают от недостатка информации. Современные достижения в большей мере принадлежат наблюдателям и экспериментаторам, а не кабинетным мыслителям. Но в будущем появятся кабинетные «наблюдатели». Результаты обзорных наблюдений галактик, подробные карты неба и т. д. будут доступны для всех имеющих подключение к интернету. Куда более широкое научное сообщество сможет принимать участие в исследовании нашей космической среды обитания, проверять свои интуитивные догадки, искать новые закономерности и т. д.

Наблюдения в значительной степени улучшились, но наше понимание продвигается вперед зигзагом. Его можно изобразить как пилообразный график – теории приходят и оспариваются, но в целом такой график направлен вверх. Для успеха необходимо больше мощных телескопов и нужны более мощные компьютеры, которые позволят создать более реалистичные модели.

В науке есть три великих фронта познания: очень большое, очень маленькое и очень сложное. Космология связана со всеми тремя. В течение нескольких лет космические числа λ, Ω и Q должны быть измерены так, как были измерены размер и форма Земли после XVIII в. Тогда мы, возможно, решим проблему темной материи.

Но фундаментальной трудностью по-прежнему является понимание самого начала: для победы на этом фронте придется подождать окончательной теории – «теории всего», возможно одного из вариантов теории суперструн. Такая теория положит конец интеллектуальному поиску, который начал еще Ньютон, а затем продолжали Максвелл, Эйнштейн и их последователи. Она углубит наше понимание пространства, времени и основных сил, а также прольет свет на загадки ультраранней Вселенной и центров черных дыр.

Возможно, такая цель недостижима. Может не быть никакой «теории всего», или, если она есть, возможно, ее постижение находится за пределами наших умственных способностей. Но даже если эта цель и будет достигнута, это еще не означает конца научных исканий. Являясь фундаментальной наукой, космология одновременно самая грандиозная из наук об окружающей среде. Ее целью является понимание того, как простой «огненный шар» развился в сложную среду обитания, которую мы видим вокруг себя, – того, как здесь, на Земле, и, возможно, во многих других биосферах где-то еще развитие живых существ могло увенчаться их собственными размышлениями о том, как они появились.

Чтобы изложить эту точку зрения, Ричард Фейнман использовал прекрасную аналогию. Представьте себе, что вы никогда раньше не видели, как играют в шахматы, а потом, понаблюдав за несколькими партиями, смогли понять правила этой игры. Подобным же образом физики изучают законы и процессы, которые управляют основными элементами природы. В шахматах знание о том, как ходят фигуры, – это всего лишь заурядный первый шаг к тому, чтобы превратиться из новичка в мастера. Аналогично даже если мы и знаем основные законы, исследование того, как следствия из них определили космическую историю, – бесконечный поиск. Пренебрежение квантовой гравитацией, субатомной физикой и подобным препятствует нашему пониманию «начала». Но трудности интерпретации повседневного мира и явлений, которые наблюдают астрономы, проистекают из их сложности. Все может быть результатом процессов на субатомном уровне, но, хотя мы знаем соответствующие уравнения, управляющие микромиром, на практике мы не можем их решить, применив к чему-либо более сложному, чем одна молекула. Более того, если бы мы и могли, получившееся в результате «редукционистское» объяснение не проливало бы свет на загадки. Чтобы понять значение сложного явления, мы вводим новые «эмерджентные» понятия. (Например, турбулентное движение, способность жидкости к увлажнению и строение поверхностей твердых тел проистекают из коллективного поведения их атомов. Их можно «упростить» до атомной физики, но эти понятия являются важными сами по себе, такими же как «симбиоз», «естественный отбор» и другие биологические процессы, которые в еще большей степени важны по отдельности.)

Аналогия с шахматами напоминает нам еще кое о чем. Нет никакого шанса, что наша конечная Вселенная, которую мы можем наблюдать, могла «отыграть» все эти потенциальные возможности, несмотря на то что она простирается на десятки миллиардов св. лет вокруг нас. Это так, потому что любая оценка того, сколько различных цепочек событий могло произойти, быстро превосходит числа, намного большие тех, с которыми мы уже сталкивались. Количество различных вариантов развития шахматной игры после того, как каждый игрок сделал всего по три хода, составляет примерно 9 млн. Существует гораздо больше партий из более чем 40 ходов, чем те 10⁷⁸ атомов, которые находятся в пределах нашей видимости. Даже если все вещество во Вселенной образует собой шахматные доски, большинство возможных партий так и не будет сыграно. А разброс вариантов в настольной игре, очевидно, гораздо меньше по сравнению с тем разнообразием, которое предлагает природа.

Даже простые неодушевленные системы в целом слишком «хаотичны», чтобы быть предсказуемыми: Ньютону на самом деле повезло, когда он обнаружил в орбитах планет один из немногих законов природы, который можно предсказать с высокой степенью вероятности! Любой биологический процесс связан с гораздо большим разнообразием, чем шахматная партия, – с повышением сложности на каждом этапе становится больше точек ветвления. Если в каждой галактике, где есть жизнь, имеются миллионы планет, похожих на Землю, то каждая из них будет отличаться от других. (Далеко за пределами нашей видимости может существовать в буквальном смысле бесконечное пространство, где возможна любая комбинация обстоятельств и повторения могут возникать бесконечно часто.) Эта точка зрения должна заставить нас быть осторожнее с научным триумфаторством – не стоит преувеличивать, как много мы в действительности понимаем в хитросплетениях мира.

Темой этой книги должны были стать глубинные связи между микромиром и космосом, символом которых является Уроборос (рис. 1.1). Наша повседневная жизнь, явно сформированная субатомными силами, также обязана своим существованием точной настройке скорости расширения нашей Вселенной, процессам образования галактик, синтезу углерода и кислорода в древних звездах и т. д. «Правила» устанавливают всего лишь несколько основных физических законов; наше появление из Большого взрыва очень восприимчиво к шести «космическим числам». Если бы эти числа не были «хорошо настроены», постепенное – слой за слоем – разворачивание сложной структуры Вселенной не состоялось бы. Существует ли бесконечное множество других вселенных, которые были «плохо настроены» и поэтому стерильны? Является ли вся наша Вселенная «оазисом» в мультивселенной? Или мы должны искать другие причины для таких благоприятных значений наших шести чисел?