Стивен Хокинг - Великий замысел

Все мы существуем лишь непродолжительный период времени и на его протяжении способны исследовать лишь небольшую часть мироздания. Но люди — существа любопытные. Мы задаемся вопросами, мы ищем на них ответы. Живя в этом огромном мире, который бывает то добрым, то жестоким, и вглядываясь в бесконечное небо, люди постоянно задаются множеством вопросов: Как мы можем понять мир, в котором оказались? Как ведёт себя Вселенная? Какова природа реальности? Откуда всё это возникло? Нуждалась ли Вселенная в создателе? Многие из нас не тратят много времени на эти вопросы, но почти все из нас когда-либо об этом задумывались.

Традиционно это философские вопросы, но философия мертва. Она отстала от современной науки, особенно физики. Теперь ученые приняли эстафету первооткрывателей в нашем поиске знаний. Цель этой книги — дать ответы, которые предлагают недавние открытия и достижения в теоретических исследованиях. Они подводят нас к новой картине Вселенной и нашего места в ней, отличной от традиционной и даже той картины, которую мы могли нарисовать всего лишь десятилетие или два назад. Однако первые наброски новой концепции можно отследить почти столетие назад.

Согласно традиционным представлениям о Вселенной, объекты перемещаются по четко определённым траекториям и имеют определённые предыстории. Мы можем определить их точное положение в любой момент времени. Хотя этот подход был успешным для повседневных задач, в 1920-х было установлено, что эти «классические» представления не могут объяснить, казалось бы, странное поведение, наблюдаемое на атомном и субатомном масштабах бытия. Вместо них было необходимо принять другую концептуальную модель, названную квантовой физикой. Квантовые теории оказались удивительно точными в предсказании событий на этих масштабах, а также в повторении предсказаний старых классических теорий применительно к макроскопическим миру повседневной жизни. Но квантовая и классическая физика основаны на очень различных концепциях физической реальности.

Квантовые теории можно сформулировать по-разному, но, наверное, наиболее интуитивное определение было дано Ричардом (Диком) Фейнманом, колоритным персонажем, который работал в Калифорнийском Технологическом университете и играл на барабанах «бонго» в придорожном стриптиз-клубе. Согласно Фейнману, система имеет не только какую-то одну историю, но все возможные истории. В процессе поиска наших ответов мы детально разъясним Фейнмановский подход и используем его, чтобы рассмотреть идею о том, что сама Вселенная не имеет не только одной истории, но даже свободного бытия. Эта идея кажется радикальной даже для многих физиков. Несомненно, как и множество точек зрения в современной науке, эта выглядит нарушающей всякий здравый смысл. Однако, здравый смысл основан на повседневном опыте, а не на проявлениях Вселенной посредством чудес технологий, подобных тем, что позволяют устремить взор в глубины атома или охватить им Вселенную целиком.

До появления современной физики было принято думать, что все знания мира могут быть получены путём непосредственного наблюдения, что вещи являются такими, какими выглядят и воспринимаются нашими органами чувств. Но волнующий успех современной физики, базирующейся на концепциях, подобных Фейнмановской, вступающей в противоречия с повседневным опытом, продемонстрировал, что это не так. Наивный взгляд на реальность, таким образом, не сочетается с современной физикой. Чтобы разрешить подобные парадоксы, нам следует применить подход, который мы называем модельно-зависимым реализмом. В его основе лежит идея, что наш мозг интерпретирует исходные данные, получаемые нашими органами чувств, посредством построения модели окружающего мира. Когда подобная модель позволяет успешно объяснить те или иные события, мы стремимся приписать ей, равно как и составляющим её элементам и концепциям, качество реальности или абсолютной истины. Но возможно существование различных способов, когда можно смоделировать такую же физическую ситуацию, но с использованием отличных фундаментальных составляющих и концепций. Если две такие физические теории или модели с достаточной степенью точности позволяют предсказать одни и те же события, одна из них не может считаться более реальной, нежели другая; более того, мы вольны использовать ту модель, которую сочтём наиболее подходящей.

В истории науки мы обнаруживаем последовательность совершенствующихся теорий или моделей, от Платона к классической теории Ньютона и далее к современным квантовым теориям. Возникает естественный вопрос: Достигнет ли эта последовательность конечной точки, сформировав абсолютную теорию Вселенной, включающую все силы и предсказывающую каждое наблюдение, которое мы сможем сделать, или же мы будем вечно продолжать открывать всё лучшие теории, так и не найдя ту, что не подлежит дальнейшему улучшению? Определённого ответа на этот вопрос у нас пока нет, однако есть кандидат на абсолютную теорию всего, если таковая в самом деле существует, и называется он M-теория. М-теория это единственная модель, обладающая всеми качествами, которые, по нашему мнению, должна иметь окончательная теория и это та теория, на которой основаны многие наши дальнейшие рассуждения.

М-теория не является теорией в обычном смысле этого слова. Это целое семейство различных теорий, каждая из которых способна описывать результаты наблюдений только в границах конкретных физических ситуаций. Это чем-то похоже на карту. Общеизвестно, что нельзя показать земную поверхность целиком на единственной карте. Обычная Меркаторская проекция, используемая для составления карт мира, заставляет области казаться все более крупными ближе к северу и югу и не распространяется на Северный и Южный полюсы. Чтобы получить точную карту всей земной поверхности, необходимо использовать набор карт, каждая из которых покрывает ограниченную область. Карты частично покрывают друг друга и в местах, где это происходит, они демонстрируют одинаковый ландшафт. М-теория подобна. Различные теории, составляющие семейство М-теории, могут выглядеть весьма несхожими, но все они могут рассматриваться как аспекты одной основной теории. Они являются версиями теории, применимыми только в ограниченных рамках — например, когда определённые величины, такие как энергия, малы. Подобно наложению карт в Меркаторовской проекции, там, где рамки различных версий накладываются друг на друга, они предсказывают то же самое явление. Но как не существует плоской карты, содержащей качественное представление земной поверхности целиком, так и не существует единственной теории, содержащей качественное представление результатов наблюдений для всех ситуаций.