Шон Кэрролл - Вселенная

Возможно, напрашивается вопрос: «По какой причине целесообразно рассуждать об этих “причинах”?». Ответ на него таков: «Поскольку существует стрела времени ».

В ближайших разделах мы увидим, что наблюдаемая Вселенная — не просто беспорядочная масса материи, подчиняющейся законам природы, — нет, это материя, возникающая в очень своеобразном виде, которая лишь потом подчиняется законам физики. Под «самым началом» я имею в виду условия, существовавшие на момент Большого взрыва, около 14 миллиардов лет тому назад. Мы не знаем, был ли Большой взрыв фактическим началом отсчёта времени, но этот момент в прошлом — самый ранний, о котором нам известно. С него начинается существование наблюдаемой части космоса. Особая структурная организация Вселенной на тот момент была примечательна тем, что в этой Вселенной наблюдалась очень малая энтропия . Энтропия — это научный способ измерения неупорядоченности системы или доли случайности в ней. Энтропия тогда была очень невелика и с тех пор возрастает: наблюдаемая часть Вселенной когда-то находилась в очень необычном упорядоченном виде и за последние 14 миллиардов лет стала гораздо хаотичнее.

Именно благодаря тенденции увеличения энтропии существует стрела времени. Разбить яйцо просто, а воссоздать его, собрав из скорлупок, сложно; сливки с кофе легко смешиваются, а вот отделить их потом друг от друга нельзя; все мы рождаемся юными и постепенно стареем; мы помним вчерашние события и не помним завтрашние. Самое главное: причина события должна ему предшествовать, а не следовать за ним.

В фундаментальных законах физики нет никакой отсылки к «причинам», равно как и нет стрелы времени. На уровне законов физики прошлое и будущее равноценны. Однако наш обыденный язык объяснений и причинно-следственных связей удобен именно потому, что жёстко завязан на стрелу времени. Без неё рассуждать о Вселенной в таких терминах было бы абсолютно бессмысленно.

В нескольких следующих разделах мы увидим, почему несомненные вещи: у всего есть причина, любое следствие чем-то обусловлено — суть не фундаментальные принципы, а локальные признаки развития материи в нашей локальной Вселенной. Существует тесная связь между космологией , с одной стороны, и знаниями , с другой. Поняв нашу Вселенную, мы разберёмся и в том, откуда взялось убеждение, что события происходят по какой-либо причине.

Иными словами, «причины» или «основания», по которым происходят события, не фундаментальны; они эмерджентны. Нужно внимательнее изучить историю Вселенной, чтобы понять, почему возникли эти феномены.

* * *

Поиск таких причин хочется начать с самого очевидного вопроса: почему различные свойства Вселенной получились такими, какие они есть? Почему в момент Большого взрыва энтропия была низкой? Почему в пространстве три измерения? Почему протон почти в 2000 раз тяжелее электрона? Почему Вселенная вообще существует?

Эти вопросы весьма отличаются от вопроса о том, «откуда взялся аккордеон у меня в ванне». Мы уже не спрашиваем о конкретных происшествиях, поэтому ответ «потому что таковы были законы физики и исходная конфигурация Вселенной» нас не устраивает. Теперь мы пытаемся выяснить, почему фундаментальная ткань реальности оказалась именно такой, а не иной.

В данном случае важно признать, что подобные вопросы могут иметь, а могут и не иметь ответов . Мы вольны их задавать, но не вправе требовать ответа, который бы нас удовлетворил. Мы должны быть готовы к тому, что существуют упрямые факты — просто такова реальность.

Подобные вопросы «Почему?» существуют не в вакууме. Они имеют смысл в определённых контекстах. Если мы спросим: «Почему у меня в ванной оказался аккордеон?», а нам ответят: «Потому что пространство трёхмерное», то такой ответ нас не удовлетворит (хотя, заметим, пожалуй, и верно, что если бы пространство было двухмерным, то аккордеона там бы не оказалось). Мы задаём вопрос в контексте такого мира, где существуют «аккордеоны», которые обычно встречаются в одних местах и отсутствуют в других; в этом мире также существуют «ванны», в которых регулярно попадаются определённые предметы, а другие предметы не попадаются никогда. Например, в этом контексте возможна такая ситуация. У вас есть сосед по комнате, который минувшим вечером пригласил друзей. Они напились, а одна приятельница пришла с аккордеоном, на котором играла не переставая. Всем это надоело, и аккордеон решили от неё спрятать. Лишь в подобном контексте мы можем надеяться получить ответ на заданный нами вопрос «Почему?».

Однако Вселенная и законы физики, насколько нам известно, не вписаны в более широкий контекст. Но это не исключено — мы должны допускать возможность того, что за пределами нашей Вселенной может что-то находиться, будь то нефизическая реальность или нечто более прозаическое, например совокупность вселенных, слагающих Мультивселенную. В таком контексте можно было бы попробовать задать вопрос о том, какие вселенные являются «нормальными» либо создаются легко, а может быть, найти объяснения для некоторых конкретных явлений, которые мы наблюдаем. В другом случае мы могли бы открыть причины, по которым сами законы физики диктуют строго определённые значения для некоторых величин, которые мы считали случайными (например, масса протона и масса электрона), и эти значения можно вывести из некоего более глубокого принципа. Тогда мы могли бы сами себя похвалить за то, что смогли что-то объяснить.

Мы не можем требовать от Вселенной, чтобы она удовлетворяла наш исследовательский азарт. Любознательность — благо, хорошо искать ответы на вопросы «почему?» там, где мы можем их найти, либо если мы полагаем, что, ставя такие вопросы, сможем лучше понять те или иные вещи. Однако мы должны спокойно относиться к тому, что на некоторые вопросы не сможем получить более вразумительного ответа, чем «потому что». Мы к этому не привыкли — интуиция нас заверяет, что любое явление может быть объяснено как следствие определённой причины. Чтобы понять, почему у нас сложилось такое впечатление, нужно подробнее разобраться с тем, как развивалась наша Вселенная.

Ничто так не помогает рассмотреть человеческое существование в контексте, как размышления о космосе. Вы, с удобством расположившись в комнате с бокалом вина и хорошей книгой, можете даже не догадываться о том, что прямо у вас под боком происходит нечто, непосредственно связанное с эволюцией целой Вселенной. Многие важнейшие аспекты нашей жизни на Земле — представления о ходе времени, существовании причин и следствий, наши воспоминания о прошлом и свобода выбирать себе будущее — в конечном итоге являются следствиями тех условий, что сложились к моменту Большого взрыва. Чтобы увидеть эту общую картину, мы должны взглянуть на себя в космологическом контексте.