Истинный творец всего. Как человеческий мозг сформировал вселенную в том виде, в котором мы ее воспринимаем - Мигель Николелис

Герман Минковский предложил геометрическую формулировку специальной теории относительности Эйнштейна. Для этого Минковский соединил три традиционных измерения пространства со временем, создав четырехмерный пространственно-временной континуум, отвечающий за все перемещения во вселенной в геометрических терминах.

В мгновение ока одного математика швейцарская ментальная абстракция — пространственно-временной континуум — полностью удалила время из вселенной.

Ли Смолин приводит еще одну прекрасную метафору для описания произошедшего в общем контексте, цитируя знаменитого математика Германа Вейля, который так выразился о значении достижений Эйнштейна: «Объективный мир просто есть, в нем ничего не происходит. Лишь в моем сознании, движущемся параллельно с моим телом, фрагмент мира оживает как мимолетный образ в пространстве, постоянно изменяющийся во времени».

Наверное, теперь вы поняли, почему я, нейробиолог, предложил вам путешествие в глубины умственных построений, подвигнувших Эйнштейна совершить революцию. Сохраните слова Вейля в своей долгосрочной памяти, поскольку я вернусь к ним через некоторое время.

Если еще существовали препятствия, сдерживавшие Эйнштейна в применении более глубокого математического описания вселенной, особенно такого, которое включало в себя новое представление о гравитации, вероятно, широкое распространение и принятие специальной теории относительности в математической формулировке Минковского заставило Эйнштейна идти до конца.

На протяжении следующего десятилетия Эйнштейн одержимо искал новое геометрическое описание вселенной. Конечный результат этого героического поиска стал известен как общая теория относительности. С помощью математического аппарата для описания поведения многомерных кривых, или многообразий, также называемого геометрией Римана, Эйнштейн делал все новые и новые открытия. Первой важной революцией, ставшей результатом его ментальной абстракции, было введение понятия о том, что основание вселенной — пространственно-временной континуум Минковского — является не жестким и фиксированным, а скорее динамическим. Это означает, что оно может изгибаться и складываться, способствуя распространению волн.

Но каков источник волн, проходящих через пространственно-временной континуум вселенной? Ответ на этот вопрос, немедленно подорвавший ньютоновскую вселенную изнутри, оказался самым невероятным: гравитация!

Продвигаясь в генерализации концепции падающих тел, Эйнштейн предположил, что гравитация проявляется во вселенной не в качестве действующей на расстоянии силы (как в классической модели Ньютона), а скорее в качестве искривления пространственно-временного континуума, вызванного массой планет и звезд. В соответствии с очень симпатичным описанием Ли Смолина, «планеты вращаются вокруг Солнца не потому, что Солнце их притягивает, а потому что оно своей огромной массой искривило геометрию пространства-времени и геодезические [линии] замкнулись в орбиты».

Во вселенной Эйнштейна гравитационные волны создаются движением массивных небесных тел по всему космосу и несут в себе информацию о мельчайших подробностях этого небесного танца. Еще интереснее то, что, поскольку гравитационные волны начали возникать с момента рождения нашей Вселенной в результате Большого взрыва, новые способы их обнаружения могут дать нам уникальную информацию о космических событиях до момента отщепления фотонов — в так называемую эпоху рекомбинации, когда фотоны выделялись и испускались в форме света, не успевая захватываться другими частицами. В таком контексте пространственно-временной континуум можно сравнить с гигантским вибрирующим набором струн, непрекращающиеся колебания которых несут в себе все подъемы и спуски в истории волновых колебаний космоса. Именно эти колебания пространственно-временного континуума в форме крохотных гравитационных волн недавно были впервые измерены в Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), и это достижение еще раз подтвердило справедливость общей теории относительности Эйнштейна, а в 2017 году три участника этого проекта были удостоены Нобелевской премии по физике.

Радикализацию хода мыслей Эйнштейна можно оценить с помощью еще одной подходящей цитаты из книги Ли Смолина: «Материя влияет на изменения в геометрии точно так же, как геометрия влияет на движение материи. Геометрия становится аспектом физики, как и электромагнитное поле… Гипотеза о том, что геометрия пространства динамична и зависит от распределения материи, подтверждает мысль Лейбница об относительности пространства и времени».

Как и в предыдущем случае, применяя общую теорию относительности Эйнштейна, физики улучшали предсказания относительно движения планет вокруг Солнца, особенно в отношении Меркурия. Однако некоторые другие глубокие выводы, заключенные в новой модели Эйнштейна, застали физиков врасплох. Например, если уравнения общей теории относительности обратить во времени, в конечном итоге они приводят к точке, в которой более не существует ни времени, ни пространства; в этой точке уравнение дает только бесконечные значения и не может быть решено аналитическим путем. Этот гипотетический предел получил название сингулярности. Используя то же сравнение с машиной Тьюринга, которое я приводил для описания вселенной Ньютона, можно сказать, что «компьютер Эйнштейна» никогда не остановится. В этом конкретном случае гипотетическая сингулярность отмечает момент, который многие считают началом нашей Вселенной — исходным Большим взрывом.

Следствия из ментальных абстракций Эйнштейна для описания всего космоса изменили статус математики и математических объектов, сделав их вершиной официального научного языка и всего творческого процесса.

В конечном итоге наука дотянулась до божественного и увидела лицо своего Бога и его заповеди, написанные элегантным языком математики и опирающиеся на понятия пространства и времени.

Но откуда взялись пространство и время?

Учитывая долгую историческую дискуссию по этому вопросу, ответ, который я собираюсь дать, некоторым может показаться наиболее спорным утверждением во всей книге. Однако, как я уже упомянул в предыдущей главе при описании рисунка 8.1, релятивистская теория мозга предлагает очень прямой ответ относительно тайны происхождения времени и пространства: они оба являются порождением человеческого мозга.

Каким бы странным это ни казалось поначалу, теперь я готов объяснить, почему в рамках релятивистской теории мозга время аналогично боли, а пространство аналогично ощущению самого себя. Под этим утверждением я подразумеваю, что, по сути, базовые понятия времени и пространства — тоже ментальные абстракции, созданные человеческим мозгом для сокращения размерности сложной потенциальной информации, поступающей из внешнего мира. Более того, я предполагаю, что в качестве базовых ментальных абстракций время и пространство возникают в результате процесса естественного отбора (т. е. в процессе взаимодействия с внешним миром) как способ эволюционной адаптации. Иными словами, заполняя человеческую вселенную протяженными опорами, состоящими из времени и пространства, наш мозг повышает наши шансы на выживание в условиях окружающей среды, в которой мы оказались с момента происхождения нашего вида.

Мое доказательство в поддержку ментального происхождения понятий времени и пространства незамысловато. Во внешнем мире не существует физических проявлений времени или пространства, о которых мы могли бы говорить. На самом деле, как мы видели ранее, в большинстве космологических моделей, выдвинутых на всем протяжении истории, время и пространство либо рассматривались в качестве абсолютных величин (как во вселенной Ньютона), либо сводились к геометрическому описанию (как в теории относительности). Никто и никогда не предполагал существования «базовой частицы» времени или пространства, или бозона времени или пространства, которая служила бы в качестве физической единицы, ответственной за