Лоуренс Краусс - Вселенная из ничего

За прошедший период я гораздо больше думал о многих предпосылках и идеях, составляющих мои аргументы; я обсудил их с другими, кто отзывался о них с некоторым заразительным энтузиазмом, и я более углубленно исследовал влияние достижений в области физики элементарных частиц, в частности, в вопросе о происхождении и природе нашей Вселенной. И, наконец, я изложил некоторые из моих доводов тем, кто категорически их отвергает, и тем самым получил некоторое представление, которое помогло мне развить эти доводы дальше.

Расширяя идеи, которые я, в конечном итоге, попытался описать здесь, я извлек большую пользу из бесед с некоторыми из моих самых вдумчивых коллег-физиков. В частности, я хотел бы поблагодарить Алана Гута и Фрэнка Вильчека за то, что они нашли время вести со мной долгое обсуждение и переписку, разрешая некоторые недоразумения в моих собственных мыслях, и в некоторых случаях помогая укрепить мои собственные объяснения.

Ободренный заинтересованностью Лесли Мередит и Доминика Анфусо с Free Press, Simon & Schuster, в возможности издать книгу на эту тему, я затем обратился к моему другу, Кристоферу Хитченсу, который, помимо того, что является одним из самых грамотных и блестящих людей, которых я знаю, сам мог использовать некоторые из аргументов из моей лекции в своей замечательной серии дебатов, касающихся науки и религии. Кристофер, несмотря на плохое здоровье, любезно, щедро и смело согласился написать предисловие. За этот акт дружбы и доверия я буду ему вечно благодарен. К сожалению, болезнь Кристофера в конечном итоге охватила его до такой степени, что завершение предисловия стало невозможным, несмотря на все его усилия. Тем не менее, к моему богатому выбору, красноречивый и блестящий друг, известный ученый и писатель Ричард Докинз ранее согласился написать послесловие. После того, как мой первый черновик был завершен, он затем продолжил быстро писать что-то, чья красота и ясность была поразительной, и в то же время уничижающей. Я по-прежнему трепещу. Кристоферу, Ричарду и всем, перечисленным выше, я выражаю свою благодарность за поддержку и ободрение, и за то, что они мотивировали меня еще раз вернуться к моему компьютеру и записям.

Была темная грозовая ночь .

В начале 1916 года Альберт Эйнштейн только что закончил величайшую работу всей своей жизни, результат многолетних, напряженных интеллектуальных усилий по выведению новой теории гравитации, которую он назвал общей теорией относительности. Однако это была не просто новая теория гравитации, это также была новая теория пространства и времени. И это была первая научная теория, которая могла объяснить не только то, как объекты движутся во Вселенной, но и как может развиваться сама Вселенная.

Однако была одна загвоздка. Когда Эйнштейн начал применять свою теорию к описанию Вселенной в целом, стало ясно, что теория не описывала Вселенную, в которой мы, несомненно, жили.

Теперь, почти сто лет спустя, трудно в полной мере оценить, насколько наша картина Вселенной изменилась в течение одной человеческой жизни. В 1917 году научное сообщество считало, что Вселенная была статичной и вечной, и состояла из одной галактики, Млечного Пути, в окружении огромного, бесконечного, темного и пустого космоса. В конце концов, это то, что вы бы предположили, глядя в ночное небо своими глазами или с помощью небольшого телескопа, и в то время было мало оснований полагать иначе.

В теории Эйнштейна, как и до этого в теории тяготения Ньютона, гравитация представляет собой просто силу притяжения между всеми объектами. Это означает, что невозможно иметь в пространстве ряд масс, находящихся в покое постоянно. Их взаимное гравитационное притяжение, в конечном счете, приведет их к сжатию, что явно противоречит, казалось бы, статичной Вселенной.

Тот факт, что общая теория относительности Эйнштейна явно не согласовывалась с тогдашней картиной мироздания, был для него ударом, большим, чем вы можете себе представить, по причинам, которые позволяют мне обойтись без мифа об Эйнштейне и общей теории относительности, который мне всегда докучал. Принято считать, что Эйнштейн работал в изоляции, годами в закрытом помещении, используя ясную мысль и рассудок, и придумал свою красивую теорию независимо от реальности (вероятно, как некоторые струнные теоретики сегодня!). Тем не менее, ничто не может быть дальше от истины.

Эйнштейн всегда глубоко руководствовался экспериментами и наблюдениями. Проводя множество «мысленных экспериментов» в своем сознании и усиленно работая уже более десяти лет, он по ходу изучил новую математику и проработал много ложных теорий, прежде чем, в конечном счете, создал теорию, которая была действительно математически красивой. Однако самый важный момент становления его любви к общей теории относительности был связан с наблюдением. В течение последних лихорадочных недель, когда он заканчивал свою теорию, конкурируя с немецким математиком Давидом Гильбертом, он использовал свои уравнения для расчета предсказания того, что иначе, возможно, казалось бы малопонятным астрофизическим результатом: небольшой прецессии «перигелия» (точки наибольшего приближения) орбиты Меркурия вокруг Солнца.

Астрономы уже давно заметили, что орбита Меркурия немного отклоняется от предсказанной Ньютоном. Вместо идеального эллипса, повторяющего себя, орбита Меркурия испытывает прецессионное движение (что означает, что планета не возвращается точно в ту же точку после каждого оборота, но после каждого оборота ориентация эллипса немного смещается, вычерчивая, в конечном счете, своего рода спиралевидный узор) на невероятно маленькую величину: 43 угловых секунды (примерно 1 / 100 градуса) за столетие.

Когда Эйнштейн выполнил расчет орбиты, используя свою теорию относительности, получилось именно это число. Как сообщал биограф Эйнштейна, Абрахам Пайс: «Я полагаю, это открытие было, несомненно, самым сильным эмоциональным переживанием в научной жизни Эйнштейна, возможно, во всей его жизни». Он утверждал, что у него участилось сердцебиение, как будто «что-то щелкало» внутри. Месяц спустя, когда он описывал другу свою теорию как теорию «несравненной красоты», его удовлетворение математической формой было действительно очевидным, но ни о каком сердцебиении не сообщалось.

Очевидное несоответствие между общей теорией относительности и наблюдениями, относящимися к предполагаемой статичности Вселенной, было, однако, недолгим. (И хотя это действительно заставило Эйнштейна внести изменение в своею теорию, позже он назвал это самой большой своей ошибкой. Но об этом чуть позже.) Все (за исключением некоторых школьных советов в США) теперь знают, что Вселенная не статична, а расширяется, и что расширение началось с невероятно горячего и плотного Большого Взрыва примерно 13,720 млрд. лет назад. Не менее важно, мы знаем, что наша галактика является лишь одной из, возможно, 400 млрд галактик в наблюдаемой Вселенной. Мы, как древние земные картографы, только начинаем в полной мере отображать Вселенную в ее огромных масштабах. Неудивительно, что в последние десятилетия мы стали свидетелями революционных изменений в нашей картине Вселенной.