На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё

Гефтер Аманда

До этого момента я думала, что мы играли в философский вариант семантической дженги, но теперь он добавил в нее Вселенную?

– Разве это не что-то из физики? – спросила я.

Он утвердительно кивнул.

– Я даже не проходила физику в школе. Я отказалась от уроков физики и вместо этого выбрала курс метеорологии. Но даже и здесь я не смогу рассказать, как зарождается ураган, потому что я проспала урок.

Он попросил официантку принести счет.

– Ну, я думаю, что мы должны в этом разобраться.

«Мы должны разобраться»! Это говорит родитель ребенку. Так может один взрослый человек сказать другому взрослому. Я была заинтригована. Это было

безумно необычно, но безумие было бесконечно лучше, чем скука. Кроме того, я знала важную вещь: мой отец был искрометен. Все знали, что мой отец был искрометен. Он скрывал это за слащавой внешностью и плохим чувством юмора. Неудивительно, если вы не разглядите его искрометность сразу, так как он постоянно делает что-то не так, обрывая предложения на полуслове и даже, по семейному преданию, забывая надеть брюки. Однако его рассеянная манера поведения была смелой, творческой, а ум проницательным, и на любого, кто имел возможность пообщаться с ним хотя бы несколько минут, он производил впечатление человека неординарного. Если бы вам пришлось искать, кто подаст безумную идею, как вам выбраться из затруднительного положения, то лучше всех на эту роль подошел бы мой отец. Впервые, как мне показалось, за много лет я улыбнулась.

– Ладно. Как?

Он пожал плечами:

– Мы проведем небольшое научное исследование.

Итак, мы начали читать. Если нам попадалась книга о физике или космологии, мы совали в нее нос. Мы читали о Большом взрыве, инфляционной модели Вселенной, теории относительности, квантовой теории образования галактик, физике элементарных частиц, термодинамике, дополнительных размерностях пространства, черных дырах, реликтовом излучении. Мы обсуждали все это до поздней ночи, пока мама не начинала кричать, чтобы мы шли спать. Каждый раз, когда мы узнавали что-то новое, у нас возникали сотни новых вопросов, и чтение превратилось в бесконечную охоту. Мы корпели над огромной стопкой книг в лихорадочной попытке узнать, что было известно о том, как образовалась Вселенная, как из ничего родилось нечто. Это стало нашим тайным миром.

Вскоре только для книг по физике нам пришлось отвести в нашем доме отдельную комнату. К счастью, у нас была лишняя – небольшая спальня, в которой я когда-то по неосторожности устроила маленький пожар, играя со свечой, которую мне подарили на день рождения. Мы очистили комнату от пепла, покрасили стены и соорудили полки. Книги размножались в геометрической прогрессии, заполняли полки от пола до потолка и даже покрывали пол.

Отец убедил меня, что до рождения Вселенной было состояние беспредельной, безграничной однородности, лишенности черт, равномерной одинаковости, простирающейся и длящейся до бесконечности. Или, по крайней мере, до тех пор, пока не родилась Вселенная. Что, конечно, не отменяло вопрос на миллион: почему это ничто вдруг изменилось? Как могло нечто, определенное, как вечная одинаковость, в один момент времени стать другим? Почему вообще Вселенная появилась?

Нас сводила с ума одна дилемма. С одной стороны, если предположить, что нечто и ничто суть просто разные состояния одного и того же, то получить что-то из ничего казалось возможным. Но, с другой стороны, состояние совершенной однородности, казалось бы, исключает возможность изменения вообще.

Чем дольше мы рассуждали на эту тему, тем больше меня раздражала формулировка «состояние беспредельной, безграничной однородности». Я пробовала называть его просто «ничто», но грамматическая неоднозначность неизбежно приводила нас к философской вариации вопроса «кто играл

на первой базе?»

– Серьезно, – сказала я отцу. – Если мне придется сказать «однородное состояние» еще хоть раз, я убью себя вот этим учебником физики.

– Мы введем аббревиатуру, – предложил отец. – Как насчет просто H– состояние?

Я на мгновение задумалась.

– H-состояние. Я могу ужиться с этим.

Для того чтобы выяснить, почему H-состояние могло измениться, мы должны были узнать, почему ученые-космологи считали, что произошел Большой взрыв. Что за физический процесс мог из ничего в одночасье создать целый мир?

В растущей груде книг мы обнаружили интригующие предположения, но не нашли ответов. Проблема была в том, что космология не начинается с ничто. Мир начинался с чего-то – с расширяющейся Вселенной, наполненной материей и излучением, и если повернуть время вспять, заглянуть на четырнадцать миллиардов лет в прошлое, то мы увидим, как Вселенная сжимается, галактики сближаются друг с другом, пока вся обозримая Вселенная не соберется в одной точке, предположительно точке, из которой в результате Большого взрыва Вселенная родилась, точке бесконечно горячей, бесконечно плотной. Космического семени. Сингулярности.

Соблазнительно представлять себе сингулярность малой по размеру, но, как мы с отцом быстро выяснили, это мнение – ошибка неофита. Сингулярность только кажется маленькой, потому что вы представляете ее в виде точки в пространстве, как будто вы смотрите на нее снаружи. Но сингулярность не имеет «снаружи». Это не точка в пространстве, потому что она и есть само пространство. Она – Вселенная, она – все. Мы находимся в точке. Кроме того, точка не мала – она безразмерна. Я узнала об этом на уроке геометрии, несмотря на все мои протесты. Вы можете также рассматривать точку как бесконечно большую. «Большой взрыв произошел везде, – написала я в своем дневнике. – Даже в пригородах».

Проигрывая космическую эволюцию в обратном направлении, можно видеть, как в сингулярности все превращается в ничто. Ответ на вопрос, почему Н-состояние изменилось, кроется здесь. Он был спрятан хорошо. Расширение Вселенной описывается уравнениями общей теории относительности, теории Эйнштейна о пространстве, времени и гравитации, но сингулярность – это то единственное состояние, в котором эти уравнения не работают. Если общая теория относительности рисует нам карту Вселенной, то сингулярность – это терра инкогнита, место, о котором картографы не знают, как нарисовать его карту. Здесь водятся драконы.

Квантовые драконы, скорее всего. Сингулярность предполагает, что общая теория относительности в конечном счете должна уступить место более фундаментальной теории, и физики уже знают об этом. Теория Эйнштейна несовместима с квантовой механикой, теорией, описывающей явления на крайне малых масштабах. В повседневной жизни физики могут закрыть глаза на эту проблему, сохраняя две теории отдельно друг от друга. С помощью общей теории относительности они описывают то, как массивные тела, такие как планеты и галактики, искажают пространство-время, а с помощью квантовой механики описывают то, как субатомные частицы играют в кости. Но в конце концов это искусственное разделение исчезнет. Пространство-время и материя постоянно разговаривают друг с другом. По выражению Уилера, «материя говорит пространству, как искривляться. Пространство говорит материи, как двигаться».