Ты – Космос. Как открыть в себе вселенную и почему это важно - Минас Кафатос

СМИ зациклились на определении «частица Бога», которое смущает почти всех физиков. Для них открытие бозона Хиггса было триумфом: оно заполнило пробел на месте одной из последних оставшихся фундаментальных частиц, факел статуи Свободы нашелся, теоретическая картина почти завершена. Поиск последней недостающей части занял пять десятилетий – начиная с того дня, когда британский физик Питер Хиггс и его коллеги первыми предложили существование так называемого поля Хиггса.

Новое открытие вписывается в привычные образцы. История современной физики – торжественный парад доказанных результатов вперемешку с теоретическими выкладками. Бозон Хиггса может быть важным звеном в понимании того, как связаны четыре фундаментальные силы, но на этом парад может и кончиться: включение гравитации в систему может быть невозможным, если мы все еще говорим о подтверждении. Гравитон, теоретическая частица, которая выскакивает из поля тяготения при его возбуждении, далека от того, чтоб ее наблюдать или хотя бы иметь такую возможность. Одно из препятствий – чисто техническое. Ускорение и энергия, необходимые, чтобы приблизить нас к истокам физической реальности, огромны. По некоторым оценкам, ускоритель, способный выполнить эту работу, должен быть больше, чем окружность Земли.

На этом препятствии история не заканчивается.

Помочь обойти практические трудности может математика. Нет таких весов, на которых можно взвесить голубого кита, но его вес можно определить с помощью вычислений – на основании его размера, плотности его веса, а также в сравнении с малыми китами и дельфинами: их взвесить можно. Но здесь «количественный» лагерь тонет в математическом болоте, ведь теория струн, теория суперструн и М-теория добавляют ко всем сложностям еще несколько слоев, и ни один из них не поддается проверке в реальной жизни.

Странно, но провал этой попытки увернуться от базовых трудностей может поставить весь космос под вопрос. Однако реальностей не две, реальность – одна. Самое большое должно быть как-то связано с самым малым. То, что эти связи невидимы, не останавливает математику. Тревожит – и более чем тревожит – то, что в математике оказывается столько сложностей, неясностей и залатанных лакун. Это значит, что, удаляясь от реальности, можно заблудиться в таких играх ума, где не поможет даже математика. Если, конечно, не признавать того, что ее необоснованность, как говорят физики, указывает на ментальную природу Вселенной, из которой родом и математика в том числе.

Почему вселенная так совершенна?

Мы говорим, что Вселенная началась со взрыва.

Но на самом деле она больше походила вначале на скромного артиста, не спешащего выйти из гри-мерки до тех пор, пока костюм не будет сидеть идеально – каждым швом и каждой строчкой. Миллиарды лет спустя мы оглядываемся и поражаемся тому, что космос, в котором обитает человечество, идеально, даже слишком идеально, подходит ему. Разум не может объяснить, как совмещаются грандиозный взрыв и принцип «каждый шов на месте»: как если бы Леонардо да Винчи нарисовал «Тайную вечерю», случайно ляпнув краской на стену и понадеявшись, что получится.

Однако современная космология настаивает на том, что ранняя Вселенная и должна была развиться случайно. У нее не было ни явного, ни закулисного дизайнера. Научные версии творения исключают из него Бога в любой форме. Но как еще обосновать то, что человеческая ДНК с ее невероятной упорядоченностью, с ее тремя миллиардами основных химических единиц, берет начало от космической «динамитной шашки»? Иначе говоря, как из хаоса выходит порядок?

Не напрягая мозг, на этот вопрос не ответишь. Собственно, мозг и есть пример того, как с этой проблемой сталкивается каждый из нас. Например, для того чтобы вы прочитали слова на этой странице, в зрительной коре головного мозга должны пройти чрезвычайно точные процессы. Пятна чернил на странице должны быть «зарегистрированы» как знаки. Знаки должны быть поняты на том языке, на котором вы читаете. Когда ваши глаза переходят от одного слова к другому, мозг должен «включать» значения слов, а затем «отключать» их по мере вашего перехода к следующему предложению.

Это удивительно, но реальная загадка в том, что молекулам внутри каждой клетки мозга предписаны конкретные, предопределенные действия и реакция. Если позволить железу контактировать со свободными атомами кислорода, образуется оксид железа, или, проще говоря, ржавчина. Атомам выбирать не приходится: образовать соль или сахар вместо ржавчины они не смогут. Но с помощью столь же «заблокированной» биохимии мозга мы ежедневно получаем тысячи новых, объединенных в уникальные картины впечатлений, которые делают сегодняшний день отличным от вчерашнего или завтрашнего.

Таким образом мозг и доказывает нам, что хаос и порядок пребывают в очень непростых отношениях. Химия полностью предопределена, но мышление – свободно. Если мы сможем понять, как именно они соотносятся, будет открыта одна из самых сокровенных тайн Вселенной и, что еще важнее, мы поймем, как работает ум, который, откровенно говоря, куда интереснее большинству людей, чем Большой взрыв.

Постигая тайну

В физике загадка того, почему случайно созданная Вселенная так хорошо устроена, называется проблемой тонкой настройки. Но прежде чем переходить к науке, стоит поискать подсказки в чем-то более древнем: в мифах о сотворении мира. Несмотря на то, что у каждого народа своя история творения, все они делятся на две группы. Первая – легенды, которые объясняют создание мира через знакомые действия, через то, что могут делать люди. Например, один индийский миф гласит, что силы света и тьмы создали мир, взбивая горой Меру молочный океан до тех пор, пока из него не получилось масло.

Легенды второго типа трактуют творение противоположным способом – как нечто тайное, совершенно сверхъестественное. Такова иудео-христианская история творения, описанная в Книге Бытия: Яхве начинает с полной пустоты и волшебным образом создает из нее свет, небеса, землю и все сущее на ней. Ничего похожего на обычную жизнь, ничего подобного тому же сбиванию масла. Современная космология больше похожа на Книгу Бытия: она полагает, что Вселенная возникла, когда что-то появилось из ничего. Назвать ее появление магическим или сверхъестественным было бы оскорблением для науки, так что назовем его загадочным, хотя это и было бы преувеличением века.

Творение очень велико. Вселенная простирается на 10 миллиардов световых лет во всех направлениях, насколько может видеть глаз или телескоп. Вот как далеко ушел свет после Большого взрыва! Когда Вселенная-ребенок росла, она делала это не беспорядочно.

Она создавала себя по определенным правилам, известным как константы природы, по правилам, которые могут быть сформулированы с помощью математических выкладок. Некоторые из этих констант – скорость света и постоянная сила тяжести – уже упоминались в книге.

Константы создают порядок в природе подобно старомодным матерям, которые считали своим долгом ставить ужин на стол в одно и то же время. Проблема в том, что и константы должны были откуда-то появиться, а единственное доказуемое «откуда-то» – Большой взрыв, который был полностью хаотичным, пока все внезапно не упорядочилось. Как если бы столяр взорвал бомбу в своей мастерской и сказал: «Не волнуйтесь. Взрыв создаст буфет в стиле „чиппендейл“ сам по себе. Просто подождите». Очевидно, что помимо ожидания не только столяру, но и Вселенной понадобилось бы нечто большее, но что?

Нельзя не согласиться с тем, что тонкая настройка существует. Слишком много или слишком мало силы тяжести, слишком много или слишком мало массы, слишком много или два небольших электрических заряда – все это привело бы к тому, что новорожденная Вселенная либо рухнула бы сама по себе, либо разлетелась бы слишком быстро, не успев образовать атомы и молекулы. Идем дальше, жизнь на Земле была бы невозможна без множества космических совпадений: к примеру, аминокислоты, строительный материал для белков, по-видимому, существовали еще в межзвездной пыли. Более того, упомянутые «слишком мало» и «слишком много» могли измеряться и миллионными, и даже миллиардными долями процента.

Нельзя не согласиться и с тем, что нужно выяснить, откуда пришли константы природы. Точные математические законы управляют четырьмя основными силами: силой тяжести, электромагнетизмом, сильным и слабым ядерными взаимодействиями. Например, постоянная, применяемая при измерении силы тяжести, остается неизменной, где бы вы ее ни изменяли – в отдаленных отдельных точках, например на Марсе, или на дальней звезде в световом году от Земли, вне зависимости от того, насколько они не похожи. Опираясь на константы, земные физики могут мысленно путешествовать в самые отдаленные уголки пространства и времени.