7
Поиски смысла Вселенной

Мы видели, как овладение четырьмя фундаментальными взаимодействиями не только открыло многие тайны природы, но и дало старт великим научным революциям, изменившим судьбу самой цивилизации. Сформулировав законы движения и гравитации, Ньютон заложил основу для промышленной революции. Когда Фарадей и Максвелл открыли единство электрического и магнитного взаимодействий, это дало старт электрической революции. Когда Эйнштейн и квантовые физики открыли вероятностную и релятивистскую природу реальности, это стало началом сегодняшней революции высоких технологий.

Но теперь мы, возможно, приближаемся к теории всего, которая объединит все четыре фундаментальных взаимодействия. Предположим на мгновение, что мы получили наконец эту теорию. Предположим, что она уже строго проверена и признана всеми учеными мира. Как это скажется на нашей жизни, мышлении и представлении о Вселенной?

Если говорить о непосредственном влиянии на нашу повседневную жизнь, то оно, скорее всего, будет минимальным. Каждое решение теории всего – это целая вселенная. Поэтому энергия, при которой теория становится релевантной, – это планковская энергия, в квадриллион раз превышающая энергию, получаемую в Большом адронном коллайдере. Энергетический масштаб теории всего соответствует рождению Вселенной и загадкам черных дыр, а не вашим и моим делам.

Реальное влияние этой теории на нашу жизнь, наверное, будет философским, поскольку она должна ответить на глубокие философские вопросы, которые мучили не одно поколение великих мыслителей: возможны ли путешествия во времени, что происходило до сотворения мира и откуда взялась Вселенная?

Как сказал в 1863 г. великий биолог Томас Гексли, «вопрос вопросов для человечества, проблема, лежащая в основе всех остальных проблем и более интересная, чем любая из них, состоит в том, чтобы определить место человека в Природе и его связь с Космосом».

Но это по-прежнему оставляет открытым вопрос: что может сказать теория всего о смысле Вселенной?

Секретарь Эйнштейна Элен Дюкас однажды обмолвилась, что Эйнштейн просто утопал в потоке писем с просьбами объяснить смысл жизни и вопросом, верит ли он в Бога. Он говорил, что не в силах ответить на все эти вопросы о смысле Вселенной.

Вопросы о смысле Вселенной и существовании Творца и сегодня занимают воображение широкой публики. В 2018 г. на аукцион было выставлено частное письмо, написанное Эйнштейном незадолго до смерти. Как ни удивительно, победившая заявка на это письмо о Боге составила $2,9 млн, что превзошло все ожидания аукционного дома.

В этом и других письмах Эйнштейн сетовал на невозможность ответить на вопросы о смысле жизни, но вполне ясно высказывал свои мысли в отношении Бога. Одна проблема, писал он, состоит в том, что на самом деле существует два типа богов, и мы часто путаем тех и других. Во-первых, существует личный Бог, Бог, которому вы молитесь, Бог Библии, который карает филистимлян и вознаграждает верующих. Эйнштейн не верил в этого Бога. Он не верил, что Бог, создавший Вселенную, вмешивается в дела простых смертных.

Однако Эйнштейн верил в Бога Спинозы, то есть в Бога порядка во Вселенной, которая красива, проста и элегантна. Вселенная могла быть безобразной, случайной и хаотической, но вместо этого в ней царит скрытый порядок, который загадочен, но глубок.

В качестве аналогии Эйнштейн однажды сказал, что ощущает себя ребенком, попавшим в огромную библиотеку. Повсюду лежат стопки книг, содержащих ответы на загадки Вселенной. Целью его жизни фактически было стремление прочесть в этих книгах хотя бы несколько глав.

Однако он оставил открытым вопрос: если Вселенная подобна обширной библиотеке, то есть ли в ней библиотекарь? Или существует ли кто-то, кто написал эти книги? Иными словами, если все физические законы можно объяснить теорией всего, то откуда взялось ее уравнение?

Кроме того, Эйнштейна мучил еще один вопрос: был ли у Бога при создании Вселенной выбор?

Эти вопросы, однако, представляются не настолько ясными, когда мы пытаемся использовать логику, чтобы доказать или опровергнуть существование Бога. Хокинг, например, в Бога не верил. Он писал, что Большой взрыв произошел в одно мгновение, так что у Бога просто не было времени, чтобы создать Вселенную такой, какой мы ее видим.

В первоначальной теории Эйнштейна Вселенная расширялась почти мгновенно. Но в теории мультивселенной наша Вселенная не что иное, как пузырек, сосуществующий с другими пузырьковыми вселенными, которые возникают все время.

Если так, то, может быть, время не возникло внезапно вместе с Большим взрывом, а существовало и до начала нашей Вселенной. Каждая вселенная рождается в краткое мгновение, но не исключено, что вся совокупность вселенных в мультивселенной вечна. Так что теория всего оставляет вопрос существования Бога открытым.

Вместе с тем богословы уже не одно столетие пытаются сделать обратное – доказать при помощи логики существование Бога. Святой Фома Аквинский, великий католический богослов XIII века, выдвинул пять знаменитых доказательств существования Бога. Эти «доказательства» представляют интерес, поскольку даже сегодня они поднимают глубокие вопросы, имеющие отношение к теории всего.

Два из них на самом деле излишни и дублируют остальные, так что доказательства Фомы Аквинского можно свести к трем пунктам:

1. Космологическое доказательство. Предметы движутся потому, что их толкают, то есть что-то приводит их в движение. Но что стало Перводвижителем, или Первопричиной, запустившей Вселенную? Должно быть, Бог.

2. Телеологическое доказательство. Везде вокруг мы видим объекты огромной сложности и хитроумности. Но каждой конструкции в какой-то момент необходим конструктор. Первым конструктором был Бог.

3. Онтологическое доказательство. Бог по определению есть самая совершенная сущность, какую только можно вообразить. Но при этом можно вообразить, что Бога не существует. Но если бы Бога не существовало, он не мог бы быть совершенным. Поэтому он должен существовать.

Эти доказательства существования Бога оставались незыблемыми много столетий, пока в XIX веке Иммануил Кант не нашел ошибку в онтологическом доказательстве, ведь совершенство и существование – две разные категории. Совершенство не обязательно означает существование.

Однако остальные два доказательства необходимо пересматривать в свете современной науки и теории всего. Анализ телеологического доказательства достаточно прост. Всюду, куда бы мы ни посмотрели, находятся объекты чрезвычайной сложности. Но хитроумность окружающих нас форм жизни можно объяснить эволюцией. Если времени достаточно, то чистая случайность может быть движителем эволюции через выживание наиболее приспособленных, так что более сложные конструкции случайным образом возникают из менее сложных. Жизнь не нуждается в первом конструкторе.

Анализ космологического доказательства не так прозрачен. Физики сегодня могут «прогнать видеозапись задом наперед» и показать, что Вселенная началась с Большого взрыва, который и запустил движение. Однако, чтобы зайти в прошлое еще дальше, во времена до Большого взрыва, приходится использовать теорию мультивселенной. Но даже если считать, что теория мультивселенной объясняет, откуда взялся Большой взрыв, приходится задавать следующий вопрос: откуда взялась мультивселенная? Наконец, если сказать, что мультивселенная – это логическое следствие теории всего, то нам придется спросить: откуда взялась теория всего?

На этом физика прекращается, и начинается метафизика. Физика ничего не говорит о том, откуда взялись сами физические законы. Так что космологическое доказательство св. Фомы Аквинского, в котором речь идет о Перводвижителе, или Первопричине, сохраняет свою силу и сегодня.

Ключевой чертой любой теории всего, по всей вероятности, будет ее симметрия. Но откуда берется симметрия? Симметрия должна быть следствием глубоких математических истин. Но откуда берется математика? На этот вопрос наша теория всего тоже отвечает молчанием.

Вопросы, поднятые католическим богословом восемьсот лет назад, до сих пор остаются значимыми, несмотря на громадный прогресс в понимании происхождения жизни и Вселенной.

Вселенная – замечательно красивое, упорядоченное и простое место. Мне кажется невероятно удивительным то, что все известные законы физической Вселенной можно изложить на одном-единственном листе бумаги.

На этом листе, конечно, найдется место для теории относительности Эйнштейна. Стандартная модель сложнее, ее зоопарк элементарных частиц занимает большую часть листа. Вместе они могут описать все в известной нам Вселенной, начиная с того, что находится внутри протона, и заканчивая самыми далекими уголками видимого пространства.

С учетом предельной ограниченности этого листа бумаги трудно не прийти к мысли о том, что все было спланировано заранее, что в элегантности Вселенной видна рука какого-то космического дизайнера. Для меня именно это служит сильнейшим аргументом в пользу существования Бога.

Но краеугольным камнем наших представлений об окружающем мире является наука, которая основана в конечном итоге на вещах проверяемых, воспроизводимых, опровержимых. Этим все сказано. В таких дисциплинах, как литературоведение, со временем все усложняется. Специалисты вечно гадают, что на самом деле хотел сказать Джеймс Джойс тем или иным пассажем. Но физика движется в противоположном направлении – чем дальше, тем она становится проще, оказываясь в итоге следствием пригоршни уравнений. Мне кажется, это замечательно. Но ученые зачастую не спешат признавать, что на свете может существовать что-то помимо царства науки.

Например, невозможно опровергнуть отрицательное утверждение.

Представьте, что мы хотим опровергнуть существование единорогов. Даже если мы прочешем большую часть поверхности Земли и не обнаружим ни одного единорога, всегда остается вероятность того, что единороги живут на каком-то неизвестном острове или в тайной пещере. Таким образом, опровергнуть существование единорогов невозможно. Это означает, что даже через сто лет люди по-прежнему будут спорить о существовании Бога и смысле Вселенной. Дело в том, что эти концепции непроверяемы и, следовательно, неразрешимы. Они находятся вне царства обычной науки.

Аналогично, даже если мы во время путешествий в открытом космосе никогда не встречали Бога, всегда остается возможность его существования где-то там, где мы еще не бывали.

Поэтому я агностик. Мы пока лишь очень поверхностно изучили Вселенную, и было бы слишком самоуверенно делать заявления о ее природе в целом, недоступной нашим инструментам.

Не стоит также забывать, что любому исследователю придется рано или поздно столкнуться с тезисом св. Фомы Аквинского о необходимости существования Перводвижителя. Иными словами, откуда все взялось? Даже если Вселенная началась именно так, как говорит теория всего, то откуда взялась сама теория всего?

На мой взгляд, она существует потому, что это единственная математически непротиворечивая теория. Все остальные теории изначально имеют недостатки и противоречия. По моему мнению, если начать с любой другой теории, то в конечном итоге можно доказать, что 2 + 2 = 5, иначе говоря, эти альтернативные теории внутренне противоречивы.

Напомню, что на пути к признанию теорию всего ожидает множество препятствий. Когда мы вводим в какую-нибудь теорию квантовые поправки, она обычно рушится: в ней возникают бесконечные расходимости или ее первоначальную симметрию губят аномалии. Я убежден, что существует, возможно, всего одно решение для данных ограничений, способное привести теорию в порядок, исключив все прочие возможности. Наша Вселенная не может существовать в пятнадцати измерениях, поскольку такая вселенная страдала бы от фатальных недостатков. (В десятимерной теории струн, когда мы вычисляем квантовые поправки, они часто содержат множитель (D – 10), где D – размерность пространства-времени. Очевидно, если принять D = 10, то эти неприятные аномалии исчезнут. Если же не приравнять D десяти, то мы получим другую вселенную, полную противоречий, где нарушается математическая логика. Точно так же при введении мембран и вычислениях в рамках M-теории мы получаем нежелательные слагаемые, содержащие множитель (D – 11). Следовательно, в рамках теории струн существует только одна внутренне непротиворечивая вселенная, где 2 + 2 = 4, и существует она в десяти или одиннадцати измерениях.)

Таким образом, это и есть возможный ответ на вопрос, поднятый Эйнштейном в процессе поиска теории всего: был ли у Бога при создании Вселенной выбор? Уникальна ли наша Вселенная или есть много форм ее существования?

Если мои мысли верны, то выбора никакого нет. Существует лишь одно уравнение, способное описать нашу Вселенную, потому что все остальные математически несостоятельны.

Так что финальное уравнение Вселенной уникально и единственно. Решений у него может быть бесконечное множество, но само уравнение единственно.

Это проливает свет еще на один вопрос: почему в мире вообще существует хоть что-то, а не сплошное ничто?

В квантовой теории нет такой вещи, как абсолютное ничто. Мы видели, что абсолютной черноты не существует, так что черные дыры на самом деле серые и должны испаряться. Аналогично при поиске решения квантовой теории мы обнаруживаем, что минимальная энергия не равна нулю. Так, невозможно достичь абсолютного нуля, поскольку атомы в самом низком квантовом энергетическом состоянии все же испытывают колебания. (Точно так же, согласно квантовой механике, невозможно достичь нулевой энергии квантово-механически, поскольку у вас все равно останется энергия нулевой точки, то есть минимальные квантовые колебания. Состояние нулевых колебаний нарушило бы принцип неопределенности, поскольку нулевая энергия означает состояние нулевой неопределенности, которое запрещено.)

Итак, откуда же взялся Большой взрыв? Вероятнее всего, это была квантовая флуктуация в Ничто. Даже Ничто, или чистый вакуум, непрерывно пенится частицами вещества и антивещества, которые возникают парами в вакууме, а затем вновь исчезают в том же вакууме. Именно так из ничего возникло нечто.

Хокинг, как мы говорили, называл это пространственно-временной пеной, имея в виду пену из крохотных пузырьковых вселенных, непрерывно выскакивающих из вакуума и вновь исчезающих в нем. Мы не видим этой пространственно-временной пены, потому что каждый пузырек много меньше любого атома. Но время от времени один из этих пузырьков не растворяется вновь в вакууме, а расширяется, пока не начнется инфляционный процесс и не возникнет целая вселенная.

Так почему существует не ничто, а нечто? Потому что первоначально наша Вселенная возникла из квантовых флуктуаций в Ничто. В отличие от бесчисленных других пузырьков, наша Вселенная вырвалась из пространственно-временной пены и продолжила расширение.

Даст ли наша теория всего ответ на вопрос о смысле жизни? Много лет назад я видел странный плакат, выпущенный одним обществом медитации. На нем были изображены уравнения супергравитации в их полной математической красоте, при этом от каждого члена шла стрелочка с надписью «мир», «покой», «единство», «любовь» и т. п.

Иными словами, смысл жизни был встроен в уравнения теории всего.

Лично я считаю, что вряд ли математический член какого бы то ни было уравнения физики можно приравнивать к любви или счастью.

Однако я убежден, что у теории всего найдется что сказать о смысле Вселенной. В детстве меня воспитывали в протестантской вере, хотя родители мои были буддистами. Эти две великие религии – христианство и буддизм – придерживаются противоположных точек зрения в отношении Создателя. В христианстве Бог создал мир в какой-то определенный момент времени. Католический богослов и физик Жорж Леметр, один из архитекторов теории Большого взрыва, считал, что теория Эйнштейна не противоречит Книге Бытия.

В буддизме Бога как такового нет. Вселенная там не имеет ни начала, ни конца. Существует лишь вневременная нирвана.

Как можно соединить эти две диаметрально противоположные точки зрения? Вселенная либо имела начало, либо нет. Промежуточные варианты невозможны.

Но на самом деле теория мультивселенной позволяет нам взглянуть на это противоречие совершенно по-новому.

Возможно, наша Вселенная все же имела начало, как сказано в Библии. Но, возможно, Большие взрывы происходят все время, согласно инфляционной теории, порождая целую ванну пузырьковых вселенных. Возможно, эти вселенные расширяются в гораздо более обширной области – своеобразной нирване гиперпространства. Так что наша Вселенная имеет начало и представляет собой трехмерный пузырь, плавающий в гораздо более обширном пространстве одиннадцатимерной нирваны, в которой постоянно возникают и другие вселенные.

Таким образом, идея мультивселенной позволяет соединить креационистскую мифологию христианства с нирваной буддизма в единую теорию, совместимую с известными физическими законами.

В конечном итоге, я уверен, мы создаем во Вселенной свой собственный смысл.

Слишком просто и легко оглядываться на некоего гуру, спустившегося с горных высей и принесшего нам смысл Вселенной. Чтобы понять и оценить смысл жизни, необходимо прилагать усилия. Если преподнести его в готовом виде, теряется всякая идея смысла. Смысл жизни, доступный даром, потерял бы свое смысловое наполнение. Все, что имеет смысл, добывается в результате борьбы и жертв и стоит того, чтобы за него сражаться.

Но трудно утверждать, что Вселенная имеет смысл, если сама она когда-нибудь умрет. Физика в каком-то смысле вынесла Вселенной смертный приговор.

Несмотря на все высокоученые дискуссии о смысле и цели Вселенной, все это может оказаться бесполезным, поскольку наша Вселенная обречена на гибель в ходе Большого замерзания. Согласно второму закону термодинамики, все в замкнутой системе должно со временем распасться, заржаветь или рассыпаться. Естественный порядок вещей – увядание и со временем прекращение существования. Все на свете неизбежно должно умереть, когда умрет сама Вселенная. Так что, какой бы смысл мы ни приписывали Вселенной, ее смерть унесет его с собой.

Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. Как было сказано выше, второй закон термодинамики рано или поздно обрекает вселенную в замкнутой системе на гибель. Ключевое слово здесь замкнутая. В открытой вселенной, куда энергия может поступать извне, можно обратить действие второго закона вспять.

Так, бытовой кондиционер, на первый взгляд, нарушает второй закон термодинамики, поскольку вбирает в себя хаотический теплый воздух и охлаждает его. Но кондиционер получает энергию извне, от компрессора, и потому не является замкнутой системой. Аналогично жизнь на Земле, на первый взгляд, нарушает второй закон термодинамики, потому что всего за девять месяцев превращает гамбургеры и картошку фри в младенца – а это настоящее чудо.

Так почему жизнь на Земле возможна? Потому что у нас имеется внешний источник энергии – Солнце. Земля не является замкнутой системой, а солнечный свет позволяет нам извлекать энергию Солнца и получать с ее помощью пищу, необходимую для питания малыша. Так что во втором законе термодинамики имеется лазейка. Солнечный свет делает возможными эволюцию и развитие от низших форм к высшим.

Точно так же можно использовать кротовые норы, чтобы открыть проход в другую вселенную. Судя по всему, наша Вселенная замкнута. Но не исключено, что однажды, возможно перед лицом смерти Вселенной, наши потомки сумеют воспользоваться своими громадными научными знаниями, чтобы накопить достаточно положительной энергии и открыть туннель в пространстве и времени, а затем при помощи отрицательной энергии (и квантового эффекта Казимира) стабилизировать его. Когда-нибудь наши потомки овладеют планковской энергией – энергией, при которой пространство и время становятся нестабильными, – и воспользуются мощными технологиями, чтобы покинуть нашу умирающую Вселенную.

Таким образом квантовая гравитация, вместо того чтобы оставаться упражнением в математике одиннадцатимерного пространства-времени, становится космической межпространственной спасательной шлюпкой, позволяющей разумной жизни обойти второй закон термодинамики и переместиться в какую-нибудь гораздо более теплую вселенную.

Так что теория всего – больше чем просто красивая математическая теория. В конечном итоге она может оказаться нашим единственным спасением.

Поиски теории всего привели нас к поиску конечной объединяющей симметрии Вселенной. Вся симметрия, которую мы видим вокруг, – от теплого летнего ветерка до пламенеющего великолепия заката – представляет собой лишь фрагмент симметрии, существовавшей в начале времен. Та первоначальная симметрия оказалась нарушенной в момент Большого взрыва, и теперь всюду, где наш глаз восхищенно ловит красоту природы, мы видим ее остатки.

Мне нравится думать, что мы, возможно, напоминаем двумерных обитателей Флатландии, живущих на мифической плоскости и неспособных представить себе третье измерение, которое в их обществе считается просто суеверием. В начале времен во Флатландии существовал прекрасный трехмерный кристалл, который по какой-то причине был нестабилен и распался на миллион осколков, которые дождем просыпались на Флатландию. Много столетий обитатели Флатландии пытались заново собрать эти кусочки, складывая их подобно пазлу. Со временем им удалось воссоздать два гигантских куска. Один из них назывался теорией гравитации, другой – квантовой теорией. Однако обитатели Флатландии, как ни старались, не могли соединить эти два куска воедино. Однажды один предприимчивый флатландец выдвинул дерзкую гипотезу, которая всех рассмешила. Почему бы, сказал он, опираясь на математику, не приподнять один из кусков в воображаемое третье измерение, так чтобы куски сошлись и легли один на другой? Когда же это было сделано, флатландцы с изумлением увидели сверкающий и переливающийся всеми цветами драгоценный камень, который внезапно появился перед ними в своей совершенной великолепной симметрии.

Или, как писал Стивен Хокинг, «если мы действительно откроем полную теорию, то со временем ее основные принципы станут доступны пониманию каждого, а не только нескольких ученых. Тогда все мы – философы, ученые и обычные люди – сможем принять участие в обсуждении вопроса о том, почему существуем мы и Вселенная. Ответ на этот вопрос станет полным триумфом человеческого разума, ибо тогда мы узнаем замысел Бога».