Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Но откуда с точки зрения физики берутся этот туман времени, эта неопределенность в обоих направлениях? Причина, по которой мы не можем точно определить, что будет в будущем, или проследить, что было в прошлом, кроется в том, что в этом мире ничего нельзя знать абсолютно точно.
К примеру, чтобы определить какую‐то величину с бесконечной точностью, измерять ее надо бесконечно долго, но во Вселенной, возраст и размер которой конечны, это невозможно. По сути дела, во Вселенной, где есть время, нет ничего точного. Если нечто является бесконечно малым или бесконечно коротким, то для измерения этого нечто с бесконечной точностью требуется затратить бесконечное количество энергии, что можно даже доказать математически [219]. Отсюда следует знаменитый принцип неопределенности Гейзенберга, согласно которому никогда нельзя точно указать все характеристики квантовой частицы, – а то, что принципиально нельзя знать абсолютно точно, не существует в точных физических терминах!
В этом смысле математические уравнения, которые мы учим в школе, обманчивы. Они описывают несуществующую природу – ту, которая не существует именно в таком виде. Поэтому швейцарский физик Николя Гизин предложил использовать новую интуитивную математику [220], учитывающую неточность чисел. Числа только со временем становятся точными. Несколько преувеличенно это можно сформулировать так: равенство “два плюс два” становится абсолютно точным только по прошествии бесконечного времени. Чтобы выяснить, например, весит ли буханка хлеба ровно два килограмма, мне придется взвешивать ее неограниченно долго, но за это время хлеб либо заплесневеет, либо будет съеден.
Если бы скорость света была бесконечной, информация обо всем, происходящем в космосе, – даже о том, что происходит бесконечно далеко, – доходила бы мгновенно. Познаваемая Вселенная не имела бы пределов и была бы бесконечно большой. Все было бы связано со всем одновременно. Но поскольку скорость света конечна, в пространстве и во времени нет познаваемой бесконечности, а потому нет и абсолютной точности. Таким образом, конечная природа скорости света гарантирует нам определенную свободу – имеет значение только здесь и сейчас. Каждое место обладает своим уникальным настоящим прошлым и будущим. В данный момент я еще не могу даже представить себе, что повлияет на меня завтра. На самом деле, даже увидеть это я не могу – я могу только ждать. Будущее станет по‐настоящему видимым только завтра – вероятно.
Конечность – это в первую очередь еще и то, что делает возможной нашу жизнь. Согласно второму закону термодинамики безгранично расширившаяся и бесконечно старая Вселенная была бы нескончаемо случайной: в ней бы вечно ничего не происходило. Когда по прошествии почти неограниченно долгого времени выгорели бы все звезды, вся материя распалась, а все черные дыры испарились, Вселенная стала бы пустым, неструктурированным океаном излучения, наполненным бесконечно слабыми электромагнитными волнами.
Поэтому именно начало делает нашу Вселенную и пригодной для жизни, и такой привлекательной. Как говорится, в каждом начале есть толика волшебства. Но и конца нам не следует так уж бояться. В развитии Вселенной было настолько много неожиданных поворотов и креативности, что мы вправе ожидать еще чего‐то. Разве создавшая начало творческая сила не сможет выдержать испытание временем?
Жизнь в нашей Вселенной превосходно сбалансирована между случайностью и предсказуемостью. Мы и не свободны от законов природы, и не являемся их рабами. Будущее одной частицы совершенно случайно. Если в течение определенного периода времени наблюдать за несколькими частицами, то все, с ними происходящее, будет происходить с определенной вероятностью и регулярностью. Если же очень долго следить за очень большим ансамблем частиц, то для каждой из них возможно практически все. Жизнь человека протекает где‐то посередине. Она частично предсказуема, в ней находится место и элементам хаоса, и светлым моментам, но при этом мы обладаем свободой раз за разом принимать новые решения. Мне кажется, что аналогия с лесом в тумане достаточно хорошо иллюстрирует условия, в которых живет человек.
 
В начале… и по ту сторону
Когда я был ребенком, я часто, лежа ночью без сна, спрашивал себя: “Что там позади неба? А если позади неба есть что‐то, то что позади этого чего‐то? А что позади чего‐то, что позади чего‐то, что позади неба? Там Бог – или это бесконечная, божественная пустота?”
Некоторые физики утверждают, что задавать такие вопросы – ребячество [221]. Но задавать детские вопросы вовсе не значит быть инфантильным. Я рад, что, сохранив детское любопытство, никогда не переставал спрашивать. Да я и не смог бы вести себя иначе, даже если бы захотел.
Я стал ученым, чтобы обрести способность видеть то, что дальше, но моему научному взгляду никогда не достичь бесконечности. Бесконечность – это нечто, что я не могу ни осмыслить, ни эффективно измерить. Именно поэтому бесконечное не доступно науке. Бесконечность – математическая абстракция и метафизическое допущение.
В признанной сегодня модели Вселенной наше представление о бесконечности заканчивается Большим взрывом. С него начинаются наше время и наша история; в нем содержится все, что когда‐либо случится. Большой взрыв – избыток концентрированной энергии [222]. Все, что мы видим сегодня, все формы материи и энергии [223] – и даже нас самих! – можно, в конечном счете, проследить вплоть до этой первичной энергии.
Практически бесконечно малая область пространства неожиданно увеличивается и экспоненциально растет в течение всего 10–35секунд. Из этой первичной молниеносной вспышки чистой энергии и излучения формируется квантовый “суп” элементарных частиц. Образуются протоны и электроны – строительные кирпичики материи. Через 380 000 лет протоны и электроны объединяются в пары, образуя водород, который заполняет Вселенную. Материя и излучение неожиданно разделяются, и дальше “каждый идет своим путем”. Под действием собственной гравитации темная материя начинает концентрироваться: из остатков Большого взрыва возникают собирающие вокруг себя водород темные галактики. Они превращаются в галактики, наполненные яркими звездами, которые, заканчивая свою жизнь невероятно мощными взрывами, создают новые элементы и посылают их обратно в космическое пространство.
Из пепла первых звезд рождаются новые звезды, планеты, луны и кометы. Начинается звездный жизненный цикл – и в конце концов образуется наша Земля. На Земле появляется и собирается вода. Вместе со звездной пылью она образует грибки, возникают одноклеточные живые существа и растения. Эта новая жизнь меняет мир: начинает образовываться атмосфера, появляются облака, в ходе эволюции возникают животные. Последними появляются люди, которые при свете Солнца, Луны и звезд населили и завоевали Землю, построили города, познали мир, время и пространство и написали об этом книги. Все это результат тоху ва-боху [224] – Большого взрыва.
Тот факт, что наша Вселенная вообще функционирует, поразителен сам по себе. Если рассматривать его в физическом аспекте, то создание Вселенной можно сравнить с хождением по натянутому канату – каждый неверный шаг губителен. Будь гравитация существенно сильнее, произошел бы коллапс звезд в черные дыры. Слабее – темная энергия стала бы причиной рассеяния всего. А если бы электромагнитные силы были сильнее, звезды не могли бы светиться [225]. То, что сцепление шестеренок этого космического механизма делает жизнь возможной, остается величайшим чудом всех времен. Если бы во время Большого взрыва кто‐нибудь посмел предсказать, что из этого хаоса образуется Вселенная, его сочли бы сумасшедшим. В учебниках физики не предусмотрена возможность внезапного превращения звезд в самостоятельно думающие объекты, которые формируют собственное мнение, становятся личностями и занимаются творчеством, – и тем не менее мы существуем.