Физика в поисках ответа на разгадку бытия

Некоторые физики утверждают, что создать Вселенную из Ничего не так уж трудно: это не потребует ни ресурсов космического масштаба, ни участия сверхъестественных сил. Иллюстрация сгенерирована с помощью нейросети Kandinsky 3.1.

Законы физики, как мы понимаем их сегодня, допускают, что наша Вселенная образовалась из ничего – не было ни времени, ни пространства, ни частиц, ничего, о чем бы мы знали.

Лоуренс Краусс

Почему существует Вселенная? Почему существует мир, почему в нем есть мы? Почему вообще что-то есть вместо пустоты? Философ Артур Шопенгауэр сказал, что те, кому не интересен вопрос бытия, вопрос мирового бытия, страдают слабоумием. Довольно сурово, но тем не менее. Джон Арчибальд Уилер, один из величайших физиков XX века, научный руководитель Ричарда Фейнмана, создатель термина «черная дыра», восклицал: «Я хочу знать, почему квант, почему Вселенная, почему бытие?»

Нечто вместо Ничто

Вопрос о существовании Вселенной называют величайшей и самой грандиозной тайной, самым глубоким и масштабным вопросом, стоящим перед нами. Над ним бились многие великие мыслители. Английский писатель Мартин Эмис пошутил однажды, что нам понадобится еще пять Эйнштейнов для разгадки тайны происхождения Вселенной.

Людвиг Витгенштейн, возможно величайший философ XX века, был поражен тем, что мир вообще существует. В своем «Логико-философском трактате», в положении 6.44, он писал: «Мистическое не то, как мир есть, но то, что он есть».

Альберт Эйнштейн был убежден, что Вселенная не только вечна, но и неизменна. Он был озадачен, когда, приложив общую теорию относительности к пространству-времени как целому, обнаружил нечто совершенно противоположное: Вселенная должна или расширяться, или сжиматься.

Наблюдения американского астронома Эдвина Хаббла подтвердили модель расширяющейся Вселенной и мысли Эйнштейна: оказалось, что все наблюдаемые галактики от нас удаляются.

Как теория, так и наблюдения приводили к одному и тому же выводу: когда-то Вселенная внезапно появилась. Из Ничего ли? Марксисты восприняли концепцию Большого взрыва в штыки: она противоречила постулату о бесконечности и вечности материи, что было одной из аксиом диалектического материализма Ленина. Но в 1965 году два исследователя из «Белл телефон лабораторис» случайно обнаружили вездесущее микроволновое излучение, которое оказалось отголоском Большого взрыва. У Вселенной все-таки было начало!

Вопросом, почему существует Нечто вместо Ничто, стали задаваться довольно поздно в истории философской мысли. В конце XVII века его задал философ Готфрид Лейбниц, придумавший математический анализ независимо от Ньютона и практически одновременно с ним. Но для Лейбница ответ на этот вопрос не был великой загадкой. Он был ортодоксальным христианином в своих взглядах на метафизику. Он сказал, что причина существования мира очевидна: его создал Бог. А Бог творил из ничего, настолько уж он всемогущ. Ему не нужны никакие подручные материалы для такого созидания. Он может сотворить мир из пустого места, совсем из ничего.

Наслаждаясь своим несуществованием

Что ж посылка понятна, давайте немного ее математизируем. Составим уравнение: Бог + Ничто = Мир. Кстати, даже с этим уравнением у нас уже возникает проблема. Почему есть Бог? Существование Бога нельзя объяснить логически, если вы не сторонник онтологического аргумента. Вероятно, если бы Бог существовал, он бы подумал: «Я вечен, я всемогущ, но откуда же я взялся?» По одной версии, Богу так наскучило размышлять над загадкой своего бытия, что он сотворил мир, чтобы хоть как-то отвлечься.

Теперь уберем Бога из уравнения: + Ничто = Мир. Если вы буддист, на этом можно остановиться, потому что вы получаете Ничто, равное Миру, что тождественно Мир = Ничто. Для буддиста мир – одно сплошное Ничто. Большая космическая пустота. Нам кажется, что есть нечто, но только потому, что мы рабы своих желаний. Если мы отпустим свои желания, мы увидим истинный мир – пустоту, ничто. Мы погрузимся в блаженную нирвану, которую в шутку определяют так: «Умереть ровно настолько, чтобы наслаждаться своим несуществованием».

Был у Вселенной творец или не был, но сам факт, что она возникла в какой-то момент в прошлом, выглядит насмешкой над идеей самодостаточного античного космоса: если нечто существует согласно собственной природе, то логично предположить, что оно вечно и неизменно. Но ко Вселенной это не относится: точно так же, как она внезапно появилась в результате Большого взрыва, расширилась и развилась до нынешнего состояния, она может исчезнуть в отдаленном будущем в результате Большого сжатия или тепловой смерти.

Таким образом, с открытием Большого взрыва стало все труднее отмахнуться от вопроса «почему существует Нечто, а не Ничто?». Что вместо пробела поставил ХХ век? Что нам говорит об этом наука? Наука – лучший проводник в природу реальности, а самая фундаментальная из наук – физика. Она раскрывает реальность, показывает истинное содержимое Вселенной. Может быть, физики заполнят этот пробел?

Чудесное расширение

И действительно, примерно с конца 1960-х физики задались целью дать чисто научное объяснение тому, как Вселенная вдруг появилась на пустом месте, из квантовой флуктуации вакуума. Одним из физиков, бившимся над загадкой бытия, был англичанин Стивен Хокинг, чуть позднее в его компанию попал Александр Виленкин. Эти изыскания были популяризованы другим прекрасным физиком, Лоуренсом Крауссом, написавшим книгу «Вселенная из ничего». Краусс считает, что у него получилось. И Бога он со сцены убрал совсем.

Немецкий физик, математик и философ Готфрид Лейбниц был ортодоксальным христианином в своих взглядах на метафизику. Он был уверен, что причина существования мира очевидна: его создал Бог. Статуя Лейбница в Музее естественной истории Оксфордского университета.  Фото Эндрю Грея

Возможно, что цивилизация, ушедшая в развитии дальше нашей, способна создать Вселенную в лаборатории (этого среди прочего боялись противники запуска Большого адронного коллайдера в Европейском центре ядерных исследований, ЦЕРН). Лоренс Краусс утверждает, что достаточно всего стотысячной части грамма материи (стомиллионная доля килограмма), чтобы дать начало такой Вселенной, как наша. Этого хватит, чтобы создать маленький кусочек вакуума, который взорвется в миллиарды галактик, наблюдаемых сейчас. Именно так работает инфляционная модель: вся материя Вселенной возникает из отрицательной энергии гравитационного поля, а это поле разбрасывает ее дальше по пустому пространству, будто краску из пульверизатора.

Стивен Хокинг, который предложил самодостаточную модель Космоса, не требующую внешнего источника или создателя, признавал, что он все еще в тупике. Он сказал, что эта модель всего лишь уравнения. Что вдыхает жизнь в уравнения и создает описываемый ими мир? Хокинг терялся в догадках.

Сами уравнения не творят волшебства, не могут разрешить загадку бытия. К тому же даже если законы и могли бы это сделать, почему именно эти законы? Почему теория квантового поля должна описывать Вселенную с помощью набора полей, частиц и т.д.? Почему не какие-нибудь другие законы, ведь существует огромное множество законов, подходящих математически? Зачем вообще законы? Почему не обойтись одной пустотой?

Возможно, система законов, описывающих Вселенную, это система законов, которая описывает только одну часть реальности. А любой непротиворечивый набор законов описывает другую ее часть. Фактически все возможные физические миры существуют на самом деле. Мы же видим всего лишь крошечную часть реальности, описываемую законами теории квантового поля. Но есть много других миров, те участки реальности, которая описывается теориями, совершенно непохожими на наши нынешние, – невообразимо отличающимися и непостижимо причудливыми.

Нобелевский лауреат Стивен Вайнберг, предложивший так называемую стандартную модель физики элементарных частиц, исследовал идею того, что существуют другие всевозможные реальности. Физик из молодого поколения Макс Тегмарк считает, что в действительности существуют все возможные математические структуры, а математическая сущность – то же самое, что и физическая сущность. Есть чрезвычайно разнообразная мультивселенная, заключающая в себе все, что логически вероятно.

Самая простая реальность

Факт существования мира был бы менее загадочен, если бы этот мир по сравнению с другими возможными реальностями чем-то выделялся на их фоне, что сделало бы его особо пригодным для реализации. В этом случае и существование «я», мое личное существование, можно было бы объяснить наличием той самой космической особенности.

Допустим, что Космос существует, потому что удовлетворяет абстрактную потребность в добре или красоте. С точки зрения такого аксиархического платоновского представления я должен быть здесь, потому что мое существование добавляет немного добра (или красоты) в космическую сумму. Любая такая особенность, выделяющая именно этот мир в качестве существующего, придала бы смысл моей жизни как элементу этого мира.

Апеллируя к этому метафизическому подходу, физики возвращаются к очень старой идее, высказанной еще Платоном. Это принцип полноты, или изобилия, великая цепь бытия: реальность полна настолько, насколько это возможно. И она так удалена от небытия, как только возможно.

Итак, с одной стороны – небытие, ничто, с другой – реальность, вмещающая все возможные миры. Всеобъемлющая реальность и пустота – самая простая реальность. Что лежит между этими двумя крайностями? Всевозможные промежуточные реальности, включающие одно и исключающие другое.

Одна из промежуточных реальностей, скажем самая элегантная математически, исключает все неидеальное, всю безобразную асимметрию и т.п. Некоторые физики скажут, что мы живем в самой элегантной реальности. Американский физик-теоретик Брайан Грин, который написал книгу «Элегантная Вселенная», утверждает, что наша Вселенная математически очень элегантна.

Между Ничто и самой полной реальностью существуют разные особенные реальности. Хотя само Ничто тоже особенно. Это самая простая реальность. Ее не так-то просто создать. Ничто не только является самой простой, наименее непредсказуемой и самой симметричной из всех возможных реальностей, но еще и обладает самым лучшим разбросом энтропии: его максимальная энтропия равна его минимальной энтропии, которая равна нулю.

Понятие энтропии возникло в XIX веке как результат построения теории паровой машины и первоначально определялось через поток тепла. Однако вскоре энтропию переосмыслили в более абстрактной форме как меру беспорядка в системе. Все в мире обладает энтропией. В нашей Вселенной, если считать ее замкнутой системой, энтропия всегда возрастает, порядок переходит в беспорядок – в чем и состоит второй закон термодинамики. Ничто при этом обладает самым низким уровнем упорядоченности, поэтому на создание такой реальности нужно затратить бесконечное количество энергии.

Самая всеобъемлющая реальность – особенная. Но есть также просто жалкие, заурядные реальности, которые ничем не примечательны и вроде бы случайны. Они бесконечно далеки от недостижимой пустоты и совершенно недотягивают до всеобъемлющей полноты. Это смешение хаоса и порядка, математической элегантности и безобразия. Мы опишем такие реальности как что-то вроде космической свалки.

Бесконечная посредственность

Существует ли в этих реальностях некое божество? Возможно. Но это не идеальное божество, как в традиции христианства. Это божество не всеблагое и не всесильное. Наоборот, оно может быть совершенно зловредным, но могущественным только на 70%, что, в общем-то, отражает окружающий нас мир.

А может, разгадка тайны бытия в том, что реальность, в которой мы существуем, – одна из посредственных реальностей? Реальность должна быть хоть какой-нибудь. Она может оказаться ничем, или всем, или чем-то посередине. Если у нее есть какая-то особенность, например элегантность, полнота или простота, как у небытия, это потребует некоего объяснения. Но если это всего лишь случайная, банальная реальность, дальнейших объяснений не требуется.

Предположим и общую форму, которую эта реальность должна принимать: бесконечная посредственность. Мир должен быть одинаково далек как от того, чтобы содержать абсолютно все возможности, так и от того, чтобы быть абсолютным Ничто.

Однако это заключение приводит к новой загадке: если мир бесконечно далек от онтологической полноты, то почему я являюсь его частью? Как мне удалось появиться на свет? И почему же нам должно быть не все равно? Вопрос «почему существует мир?», этот вселенский вопрос, перекликается здесь с более личными.

Наше существование может показаться маловероятным, потому что число комбинаций человеческих генов колоссально. Простой расчет показывает, что существует 1 010 000 возможных комбинаций. Это число между числами гугол (10 100) и гуголплекс (1 010 100) – и то, и другое больше числа всех частиц в известной нам Вселенной. Реальное же число людей, когда-либо живших на планете, 50 или даже 100 миллиардов. Ничтожный процент! Все мы – победители в удивительной космической лотерее.

И вот мы здесь. В какой же реальности мы хотим жить? Хотим ли мы жить в особенной реальности? Что если бы мы жили в самой элегантной? Представьте себе это экзистенциальное давление: соответствовать, быть элегантными, не уронить планку. Что было бы, живи мы в самой полной реальности? Наше существование было бы предрешенным, потому что все возможное в ней уже существует заранее. Наш выбор не имел бы никакого смысла. Если я страдаю душевно, мучаюсь и решаю поступить правильно, разницы бы не было: ведь существует бесконечное число версий меня, тоже поступающих правильно, и бесконечное число версий, поступающих неверно. Мой выбор не имел бы смысла. Живи мы в реальности небытия, пустоты – этого разговора у нас вообще бы не состоялось.

Поэтому в посредственной реальности есть свои плюсы и минусы. Мы можем приумножать хорошее и уменьшать плохое. Именно это и дает нам некую цель в жизни. Вселенная абсурдна, но мы все же умудряемся находить цель, и весьма осмысленную. Да, любой человек уникален в чем-то одном, но вместе с тем посредственен в другом, даже самые великие умы.

Но, если вас не поражает существование Вселенной, вы в хорошей компании. Бертран Рассел как-то написал: «Я бы сказал: Вселенная просто есть, и всё». Просто суровый факт. В среде философов бытует шутка, что некий профессор на вопрос «почему существует Нечто, а не Ничто?» ответил: «Даже если бы Ничто существовало, вы все равно бы не перестали задавать глупые вопросы!»