Терри Пратчетт - Наука Плоского Мира

Несмотря на то, что Большой Взрыв — это научная история о начале, он также поднимает важные вопросы о превращениях. Теория большого взрыва — прекрасный пример научной теории, которая весьма неплохо соответствует нашим современным познаниям в области атомного и субатомного мира, в частности, о различных видах атомов, о протонах и нейтронах, об электронных облаках, а также о более экзотических частицах, которые мы наблюдаем, когда космические лучи сталкиваются с нашей атмосферой или когда мы с большим усилием сталкиваем более известные частицы.

Теперь же физики обнаружили, или, возможно, придумали, вероятно «самые мелкие» составляющие этих известных частиц (более экзотические объекты, вроде кварков, глюонов… по крайней мере, их названия становятся известными).

Священным Граалем физики частиц до настоящего времени было обнаружение бозона Хиггса, который — если он, конечно, существует — объясняет наличие массы у других частиц. В 1960-х Питер Хиггс предположил, что пространство заполнено чем-то вроде квантовой вязкой массы, или поля Хиггса. Его гипотеза состояла в том, что это поле оказывает на частицы воздействие посредством бозона Хиггса, и наблюдаемым эффектом этого воздействия будет масса. В течение 30 лет физики строили ускорители частиц все большего размера и энергии, как, например, новый Большой Адронный Коллайдер, запуск которого намечен на 2007 год, в попытках обнаружить эту неуловимую частицу.

Позднее в 2001 году, проанализировав данные, полученные от предыдущего ускорителя, Большого Электронно-Позитронного Коллайдера (БЭП), ученые объявили, что Бозон Хиггса, вероятно, не существует. В противном случае он обладал бы массой, превышающей ожидаемую, а ученые, работавшие с БЭП, отличались скептицизмом. Никакой подходящей замены теории Хиггса не существует, даже модная концепция «суперсимметрии», в которой каждая известная частица имеет пару в виде более массивного партнера, не подходит на эту роль. Суперсимметрия предсказывает существование нескольких Хиггсовских частиц, причем их массы лежат в пределах, для которых данные БЭП утверждают, что таких частиц нет. Некоторые ученые все еще надеются, что бозон Хиггса будет обнаружен, после того, как будет запущен новый ускоритель — он если этого не случится, ученым придется пересмотреть самые основы физики частиц.

Какая бы судьба не постигла бозон Хиггса, они уже начинают задаваться вопросом, существуют ли более глубокие слои реальности и более «фундаментальные» частицы.

Черепахи вниз до бесконечности?

Идет ли физика вниз до бесконечности или останавливается на каком-то уровне? Если останавливается, то будет ли это означать раскрытие Главного Секрета, или просто это граница, за которой образ мышления физиков более не работает?

Концептуальная проблема сложна, поскольку Вселенная — это процесс превращения, мы же хотим думать о ней, как о предмете. Для нас является загадкой не только то, что раньше Вселенная была устроена совсем по-другому, что частицы вели себя иначе, что Вселенная превратилась в современную нам и что, возможно, рано или поздно она прекратит расширяться и схлопнется в одну точку в результате Большого Сжатия. Нам известно, что младенцы становятся детьми, а дети взрослыми, но эти процессы всегда вызывают у нас удивление — мы предпочитаем, чтобы природа вещей оставалась неизменно, именно поэтому «превращение» так сложно для нашего понимания.

В первых секундах существования нашей Вселенной можно обнаружить еще более трудный для понимания аспект. Откуда взялись Законы? Зачем нужны протоны, электроны, кварки, глюоны? Обычно мы делим процессы на две принципиально различные причинно-следственные группы: начальные условия и правила их преобразования с течением времени. Для солнечной системы, к примеру, начальными условиями являются положения и скорости всех планет в выбранный момент времени; правила — это законы тяготения и движения, определяющие, как эти положения и скорости будут меняться в будущем. Однако в самый первый момент Вселенной начальных условий там, судя по всему, не было. Даже там еще не существовало! Значит, все зависело от правил. Откуда же взялись эти правила? Нужно ли было их создать? Или они просто находились в каком-то невообразимом безвременном состоянии существования и ждали, когда их позовут? Или же они развились в первые моменты существования Вселенной, когда появилось Нечто — и в результате Вселенная создала свои собственные правила вместе с пространством и временем?

В двух недавно вышедших книгах известные ученые исследуют механизм создания законов. Изданная последней книга Стюарта Кауффмана «Investigations» [19] «Исследования» — прим. пер 2000 г. ориентирована, главным образом, на биологов и экономистов, но начинается она с законов физики. Кауффман предлагает новый подход к ответу на старый вопрос «Что такое жизнь?»: он определяет форму жизни как автономного агента, то есть любой объект или систему, которая способна к перенаправлению энергии и размножению.

«Автономность» в данном случае означает, что система сама создает правила, регулирующие ее поведение. Такие жизненные формы могут отличаться от общепринятых. Например, квантово-механический вакуум — это бурлящая масса, состоящая из частиц и античастиц, которые возникают и аннигилируют поразительно сложным образом. Вакуум обладает достаточной сложностью, чтобы самоорганизоваться в виде автономного агента. И если бы это случилось, то квантовая механика могла бы создать свои собственные законы.

Еще одна заслуживающая внимания книга, посвященная той же теме, — это «The Life of the Cosmos» [20] «Жизнь космоса» — прим. пер. 1997 г. за авторством Ли Смолина. В ней автор задается вопросом: могут ли Вселенные эволюционировать? Характерной чертой нашей Вселенной является существование черных дыр. Это области пространства-времени, которые обладают настолько большой массой, что свет (и материя) не могут выйти за их пределы.

Возникают такие объекты в результате коллапса массивных звезд. Раньше черные дыры считались редкостью, теперь же кажется, что они встречаются по всему космосу, например, в центре большинства галактик. Теоретические изыскания показывают, что константы нашей Вселенной обеспечивают необычайно благоприятные условия для образования черных дыр.

Почему? Смолин доказывает, что каждая черная дыра является также и проходом в соседнюю Вселенную. Правда у нас нет возможности узнать, что же находится по другую сторону, так как ничто не может покинуть пространство черной дыры. Может оказаться, что в соседней Вселенной фундаментальные константы отличаются от наших. Значит, Вселенные способны размножаться, отпочковывая новые Вселенные посредством черных дыр — естественный отбор при этом будет на стороне тех Вселенных, которые смогли оставить наибольшее потомство. Фундаментальные константы в таких вселенных автоматически будут соответствовать необычайно благоприятным условиям для образования черных дыр. Так что, возможно, мы живем в одной из таких отпочковавшихся Вселенных.