Роберт Сойер - Вселенная. Емкие ответы на непостижимые вопросы

Тут сбылись мечты рекламщиков ЦЕРН, ведь это породило безумную идею, что мы можем воссоздать черную дыру, которая уничтожит планету. Плохой рекламы не бывает. Когда мы запускали БАК, по оценкам, миллиард человек смотрели ТВ (это было еще в те дни, когда люди смотрели ТВ), ожидая увидеть, что мы все будем уничтожены. Конечно, с нами ничего не случилось, поскольку эти черные дыры будут распадаться, как только появятся, но это заставило людей думать о фундаментальной физике. Мы ищем черные дыры, но пока ни одной не нашли. Лично я думаю, что будет здорово, если мы найдем несколько штук при перезапуске БАК в будущем году, потому что это открыло бы увлекательное окно в квантовую гравитацию.

Я хочу провести оставшуюся пару минут в обсуждении возможного будущего вселенной, и для этого мне потребуется устроить здесь мою экспериментальную установку. Это стакан воды, и я предлагаю вам думать, что вселенная сейчас здесь, в стакане, как и вода. Это нормальное состояние бозона Хиггса: электроны имеют массу, слабые взаимодействия слабы и т. д. Снаружи стакана то, что мы называем Большим сжатием, которое привело бы к концу нашей вселенной. Это нечто вроде Большого взрыва, только наоборот. Согласно квантовой механике, все на свете колеблется, как сейчас, когда я покачиваю этот стакан воды, и вода колеблется и даже может просочиться сквозь стенки. Но если я не буду болтать стакан слишком сильно, вода не просочится сквозь стекло. Согласно квантовой механике она может сделать это, но это займет невероятно долгое время.

Вопрос в том, насколько быстро космическая вода может просочиться через космическое стекло. В текущей ситуации это, скорее всего, займет очень много времени, но в ранней вселенной вода тряслась куда сильнее, и в этом случае вселенная могла расплескать космическую воду, и тогда нас бы здесь не было, потому что мы были бы снаружи, в том, что мы называем Большим сжатием. Можно решить эту проблему, постулировав новую физику, но для стандартной модели это потенциальная катастрофа.

Как избежать этого Большого сжатия? Можно не слишком трясти воду, но наблюдения фонового микроволнового излучения показывают, что было время, когда она болталась сильно. Или можно добиться, чтобы обод мексиканской шляпы не загибался вниз. Или можно представить некую странную новую физику, которая будет означать, что Большое сжатие никогда не случится. На данный момент мы не знаем, что из перечисленного происходит на самом деле.

Что мы действительно знаем, так это то, что если верить нынешним измерениям частицы Хиггса и t -кварка, получается, что мы находимся в том нестабильном режиме, когда вода может выплеснуться наружу в любой момент времени в течение ближайших 10 100лет (для физика это момент) или около того. И это еще одна причина, по которой я думаю, что физика за пределами стандартной модели должна существовать, что мотивирует нас к поиску новых идей и частиц после перезапуска Большого адронного коллайдера.

Надеюсь, я убедил вас, что Большой адронный коллайдер не только самый мощный в мире микроскоп для изучения того, что происходит в самых глубинах вещества. В некотором смысле это еще и невероятно мощный телескоп, способный заглянуть в далекое прошлое, в те времена, когда вселенная была еще очень, очень молода и, в отличие от телескопов, смотрела далеко в будущее.

Я хочу поговорить о вселенной как о голограмме. Предполагаю, вы знаете, что голограмма – это представление трехмерного объекта на двумерной поверхности, такой как фотографическая пластинка. Меня предположительно изобразили голограммой в раннем эпизоде сериала «Звездный Путь: Новое Поколение». Я говорю «предположительно», потому что, хотя я и казался трехмерным на экранах звездолета «Энтерпрайз», телевизионные экраны того времени не были способны – и все еще неспособны – воспроизводить трехмерные голографические изображения. Это будет следующей технологической революцией. В том эпизоде я играл в покер с Исааком Ньютоном, Альбертом Эйнштейном и командующим Дейта. Посмотрим, что случилось. Из-за «красной угрозы» я не мог снять свой выигрыш в 140 федеральных кредитов. Я обратился в студию Paramount , но они не знали обменного курса.

Возвращаясь к вселенной. Ее история – это история трехмерного объекта, развивающегося во времени, так что он существует в четырех измерениях. Следовательно, он может быть представлен как голограмма на трехмерной поверхности. Можно подумать, что это должна быть поверхность с двумя пространственными измерениями и одним временным. Некоторое время назад я предложил, чтобы время трактовалось так же, как и направления в пространстве. Это можно сделать, введя мнимую временную координату, тау = i t .

Это называется Эвклидовым подходом, потому что при этом метрика пространства-времени становится положительной и определенной, как и метрика Эвклидова пространства. Сначала такой подход встретил массированное сопротивление, но сейчас это принимается как лучший метод понимания квантовой гравитации. Если время ведет себя как еще одно направление в пространстве, то четырехмерная история вселенной до настоящего времени – это четырехмерный диск радиусом, равным возрасту вселенной. История вселенной может быть представлена в виде голограммы на краях этого диска, которые в настоящее время представляют собой трехмерную поверхность. Другими словами, история вселенной закодирована в настоящем времени, что, может быть, и не так удивительно.

«Что Бог делал прежде, чем он сотворил вселенную? Он готовил ад для людей, которые задают такие вопросы». Блаженный Августин (Аврелий Августин Иппонийский) [4] К сожалению, Хокинг исказил цитату из св. Августина. В своей «Исповеди» (книга 11, часть XI, абзац 14) св. Августин как раз не соглашается с шуткой об аде: «Вот мой ответ спрашивающему: «Что делал Бог до сотворения неба и земли?» Я отвечу не так, как, говорят, ответил кто-то, уклоняясь шуткой от настойчивого вопроса: «Приготовлял преисподнюю для тех, кто допытывается о высоком». Одно – понять, другое – осмеять. Так я не отвечу. Я охотнее ответил бы: «Я не знаю того, чего не знаю», но не подал бы повода осмеять человека, спросившего о высоком, и похвалить ответившего ложью. Я называю Тебя, Боже наш, Творцом всего творения, и если под именем неба и земли разумеется все сотворенное, я смело говорю: до создания неба и земли Бог ничего не делал. Делать ведь означало для Него творить. Если бы я знал так же все, что хочу знать на пользу себе, как знаю, что не было ничего сотворенного до того, как было сотворено!» (пер. М. Е. Сергеенко). – Прим. ред. .