Простая сложная Вселенная - Кристоф Гальфар

А потом все они растворяются в звездах.

И сами звезды исчезают, а за ними и море.

Вы моргаете.

Вы снова дома, на диване.

Окно открыто.

Вы садитесь. Смотрите вокруг.

Ваш кофе все еще там, на столе.

Вы снова щипаете себя. Больно по-прежнему.

Вы отпиваете глоток, чтобы разбудить ваш разум.

Кофе и ваша гостиная достигли равновесия температуры.

Вы выплевываете холодный кофе.

– Я… Я в полном порядке, – говорите вы вслух, но тянетесь за телефоном и звоните двоюродной бабушке, просто чтобы убедиться в этом. И тогда вы снова моргаете.

На протяжении всей истории философы – а теперь физики-теоретики – пытаются представить себе картину мира. Чтобы разгадать его законы, законы природы, чье существование очевидно для всех нас (но чей язык оставался скрытым в течение очень долгого времени), они представляют себя в невозможных физических или экспериментальных ситуациях. Такие опыты называются мысленными экспериментами. Экспериментами чистого разума.

Как раз такую последовательность мысленных экспериментов вы испытали в этой книге. Они позволили вам путешествовать с помощью только мысли по известной на сегодняшний день Вселенной и за ее пределами.

Шредингер использовал такой способ, чтобы показать, как должны появляться странные квантовые правила, когда они связаны с макроскопическими, повседневными событиями. Он закончил котом, оказавшимся ни живым, ни мертвым, но мертвым и живым одновременно. Казалось бы, странные вещи, но на поверку выяснилось, что правильные.

Эйнштейн также извлек много пользы из мысленных экспериментов. Он представлял себе, на что будет похожа реальность, если скорость света имеет фиксированный предел. Чтобы сделать это, он спустился до уровня фотона. При взгляде на мир оттуда в его мозге зародилась специальная теория относительности, в частности говорящая о том, что самолет, летящий с той же скоростью, что и ваш, в конечном итоге, окажется на 400 лет вперед в будущем. Впоследствии было доказано, что так оно и есть.

Интуиция, хотя и не основанная на здравом смысле, позволившая человечеству выживать до сих пор, является тем, что руководило открытиями более ста последних лет. Как сказано в знаменитом изречении Эйнштейна, «воображение важнее знаний».

Все лица, виденные вами на звездном небе сразу после пробуждения на пляже, были лицами гигантов мысли прошлого и настоящего. Разумеется, я не могу назвать всех, их слишком много, но это те люди, чье наследие продолжает делать наш мир лучше известным и более обширным с каждой минутой. Они создали историю человеческого рода. Страницу за страницей они написали книгу о том, что мы знаем на настоящий момент о нашей реальности. Большинство из них не известны широкой публике, но из-за этого не менее значимы.

Вспоминая, как началось ваше путешествие, вы, однако, можете понять, что не нашли способ спасти Землю от будущего взрыва Солнца. Вы даже не придумали метод защитить планету от всевозможных катастроф, которые могут произойти до этого момента. Но вы действительно открыли инструменты, позволяющие человеческому роду справиться и выжить. И поможет нам наш мозг. Наш разум. Наше воображение. Наука.

Вы видели, что там, в космосе, существует бесчисленное множество других планет, миров, которые в один прекрасный день могут вступить с нами в контакт.

Что касается сегодняшних знаний, невозможно переместиться из одной части Вселенной в другую в течение одной или даже тысячи жизней. Можете сделать это только в уме. Но всего несколько поколений назад нужно было потратить несколько месяцев, чтобы доплыть из Европы в Австралию. Сейчас требуется пережить только несколько часов полета. Мы не знаем, что сделают возможным технологии завтрашнего дня. Мы не знаем, что в один прекрасный день позволит нам осуществить общая теория относительности. Сегодня, как я уже упоминал, она дала нам GPS. Пока только GPS. Завтра она может позволить нам найти кратчайшие пути в пространстве-времени, так называемые червоточины или кротовые норы, которые могли бы связать два удаленных места без необходимости преодолевать слишком обширные разделяющие их пространства.

До сих пор мы, люди, смогли отправиться за облака, на Луну, мы послали роботов к границам Солнечной системы. То, что лежит за ее пределами, человечество видело, но не побывало там; и вы сами обследовали все известное и неизвестное серией мысленных экспериментов. Благодаря этим полетам мысли вы собрали воедино всю сумму знаний теоретической физики начала XXI века.

Что-то из того, что вы узнали на протяжении этих путешествий, может, однако, оказаться ложным. Темная материя, темная энергия, параллельные миры и реальности – все это идеи, от которых ученые могут в конечном итоге отказаться, но тем не менее они являются самыми мощными идеями нашего времени. Они соответствуют тому, как сегодня человечество пытается придать смысл нашей Вселенной. Через несколько веков все это может оказаться отброшено либо принято. Мы не знаем. Но жить сегодня означает быть окруженным этими необычными идеями.

Так что, прежде чем позволить вам взглянуть на все с собственной точки зрения, вот последний итог увиденного вами плюс немного в довесок.

Как вы знаете, Ньютон не открыл общей теории природы, так называемую и пока что неуловимую теорию всего, о которой я упоминал некоторое время назад и для которой теория струн может оказаться соперничающей. Теория Ньютона даже не объяснила странную орбиту Меркурия, не говоря уже о расширении пространства-времени. Так что, в известном смысле, его теория неверна. Тем не менее она блестяща. Ее можно даже назвать совершенной: мы знаем, где она работает, и мы знаем, где и почему она рушится. Нам разрешили использовать ее в (приблизительных) масштабах, которые могут быть охвачены нашим человеческим мозгом: где-то между мега– и микромиром, на не чрезмерно высоких скоростях, где вовлеченная в процесс энергия не слишком интенсивна. Воспринимаемый нами мир, эволюция мира, которая позволила нам открывать его с помощью органов чувств, содержится в допустимых пределах теории Ньютона. Там коренится наш здравый смысл. Но есть вещи, лежащие за его рамками. Мир сверхскоростей, микромир и мегамир вместе со сверхэнергиями. В этих мирах законы Ньютона не имеют смысла, а чувства не помогают, но все же, как ни удивительно, человечеству удалось разгадать законы природы, применимые там, где мы их не можем видеть. Квантовые теории поля используются в микромире, а общая теория относительности берет на себя мегамир.[64] В промежутке между этими двумя мирами Ньютон – король ситуации. Там, где теории Ньютона не работают, начинают обнаруживаться и ожидаться странные новые феномены, намекая на новые, загадочные реалии, граничащие с нашей собственной реальностью.

Обе теории – квантового поля и общей теории относительности – открыли наши глаза и умы для Вселенной гораздо более обширной, чем когда-либо мог представить себе любой из наших предков, но до сих пор эти теории тоже имеют ограничения. Однако, в отличие от теории Ньютона, никто не знает наверняка, что лежит за их пределами. В данной книге вы совершили путешествие по этим чрезвычайно успешным теориям и в последней части сделали робкий, пробный шаг дальше, за их границы. Вы вошли во Вселенную, чьи основные составляющие – струны и браны, Вселенную, созданную из многочисленных реальностей и возможностей, квантовых вакуумов, приводящих к странным законам во вселенных, не являющихся нашими собственными.