Стивен Хокинг - Вселенная Стивена Хокинга

Мы живем в ошеломляющем мире. Мы хотим понять смысл того, что видим вокруг себя, и спросить: какова природа Вселенной? каково наше место в ней? откуда она и мы появились? почему все именно таково, каково есть?

В попытке ответить на эти вопросы мы принимаем некую «картину мироздания». Это может быть бесконечная башня из черепах, на которой покоится плоская Земля, а может быть и теория суперструн. Все это теории Вселенной, правда, вторая описана при помощи математических уравнений, она более точная, чем первая. Ни одну из них однако не подкрепляют данные наблюдений: никто никогда не видел гигантской черепахи, несущей на спине Землю, равно как никто не видел и суперструн. И все же «черепаховую» версию нельзя считать хорошей научной теорией, потому что она предрекает, что кто-то таки может упасть с края света. Это не подтверждается нашим опытом, если, конечно, мы не собираемся таким образом объяснить исчезновения людей в Бермудском треугольнике!

Самые ранние попытки теоретически описать и осознать Вселенную основывались на том представлении, что событиями и явлениями природы управляют духи, наделенные человеческой способностью чувствовать и поступающие совсем как люди – непредсказуемо. Эти духи населяли природу – реки, горы и небесные тела, включая Солнце и Луну. Их полагалось ублажать, и люди стремились добиться их расположения, чтобы были плодородными почвы, времена года сменяли друг друга. Но постепенно люди стали подмечать некоторые закономерности: Солнце всегда встает на востоке и заходит на западе независимо от того, принесли жертвы богу Солнца или нет. Оказалось также, что Солнце, Луна и планеты движутся по заданным «колеям» на небе и что их путь можно предсказать заранее, причем весьма точно. Солнце и Луна все еще могли оставаться божествами, но теперь они подчинялись строгим законам и, по-видимому, без каких бы то ни было исключений, если не принимать во внимание полумифических историй, вроде той об Иисусе Навине, который остановил Солнце.

Сначала эти закономерности и законы подметили астрономы, очевидны они были и в небольшом числе других ситуаций. Но с развитием цивилизации, а в особенности на протяжении последних трех столетий, количество выявленных закономерностей постоянно увеличивалось. На волне успехов, достигнутых с помощью этих законов, Пьер-Симон Лаплас в начале XIX века выдвинул постулат научного детерминизма – предположил существование набора законов, которые позволяют абсолютно точно описать эволюцию Вселенной при условии, что известна ее конфигурация в какой-либо момент времени.

Детерминизм Лапласа был неполным в двух отношениях: он не объяснял, как следует выбирать законы природы, и не задавал начальную конфигурацию Вселенной. Два этих аспекта оставались прерогативой Бога. Творец решил, как должна начаться Вселенная, и определил законы, которым она должна подчиняться. При этом Он не вмешивался в дальнейший ход событий. В сущности, участие Бога ограничивалось сферами, которые находились вне пределов понимания науки XIX века.

Теперь мы знаем, что надеждам Лапласа построить детерминистскую картину мира – во всяком случае, в том виде, в каком он ее замыслил, – не суждено было сбыться. Принцип неопределенности квантовой механики постулирует, что некоторые пары величин, как, например, положение частицы и ее скорость, невозможно предсказать с абсолютной точностью. В квантовой механике эта ситуация разрешается посредством класса квантовых теорий, согласно которым частицы представляют собой волны, то есть не имеют четких положения и скорости. Эти квантовые теории детерминистичны в том смысле, что устанавливают законы эволюции волн со временем. Так, если нам известно состояние волны в некий момент времени, мы можем вычислить ее состояние в любой другой момент. Элемент непредсказуемости и случайности появляется только при интерпретации волны в терминах положений и скоростей частиц. Но, возможно, это как раз наша ошибка и никаких положений и скоростей частиц не существует, есть только волны. И проблема просто-напросто в том, что мы пытаемся «втиснуть» их в наши устоявшиеся представления, отталкивающиеся от положений и скоростей. То есть возникающая непредсказуемость есть результат несоответствия наших представлений о реальности.

Мы, в сущности, пересмотрели назначение науки – ей предписывается открывать законы, которые позволят предсказывать события с точностью, допускаемой принципом неопределенности. Однако остается открытым вопрос: как и почему были выбраны именно эти законы и именно это начальное состояние Вселенной?

В этой книге я особенно много внимания уделяю законам, управляющим тяготением, потому что именно оно определяет крупномасштабную структуру Вселенной. Хотя это и самое слабое из четырех видов взаимодействий. Законы тяготения оказались несовместимы с господствовавшим вплоть до недавнего времени представлением о том, что Вселенная не меняется во времени: под действием тяготения тела всегда притягиваются друг к другу, а значит, Вселенная либо расширяется, либо сжимается. Согласно общей теории относительности в некий момент в прошлом Вселенная должна была пребывать в состоянии с бесконечной плотностью, – это Большой взрыв, суть начало времен. Аналогично, если Вселенной предстоит сжаться, то в будущем она должна прийти в другое состояние с бесконечной плотностью – так называемое Большое сжатие, которое станет концом времен. Даже если Вселенной не суждено сжаться, в некоторых ее областях все равно будут находиться сингулярности – там, где произошел коллапс с образованием черной дыры. Эти сингулярности обозначают конец времени для любого, кто упал в черную дыру. И в момент Большого взрыва, и внутри других сингулярностей все законы природы перестают действовать: Бог волен определять ход событий и выбирать точку отсчета для Вселенной.

Сочетание квантовой механики с общей теорией относительности, похоже, открывает новую возможность, которой не было до сих пор: пространство и время могут совместно образовать конечное четырехмерное пространство-время без сингулярностей и границ, подобное поверхности Земли, но с бо́льшим числом измерений. Не исключено, что эта идея в состоянии объяснить многие из наблюдаемых свойств Вселенной, такие как однородность на больших масштабах и неоднородности на меньших масштабах – например, галактики, звезды и даже люди. Она может даже объяснить стрелу времени, которую мы наблюдаем. Но если Вселенная полностью самодостаточна, не имеет ни сингулярностей, ни границ и полностью описывается единой теорией, то это имеет глубокие последствия для роли Бога как Творца.