Наука Плоского мира

Пратчетт Терри Дэвид Джон

Теперь уже нельзя пройти мимо шутки про черепаху. Стивен Хокинг приводит ее в начале «Краткой истории времени», но истоки ее лежат намного глубже. Согласно индуистской легенде, Земля покоится на спинах четырех слонов, которые, в свою очередь, стоят на спине черепахи. Но на чем же стоит черепаха? В Плоском Мире Великий А'Туин не нуждается в опоре и плывет сквозь Вселенную, совершенно не задумываясь о том, что удерживает его в пространстве. Это магия в действии: такова черепаха, несущая на себе мир. Одна пожилая женщина, разделяющая индуистские взгляды на космологию в ответ на тот же вопрос, заданный астрономом, сказала: «Под ней тоже черепахи!». Картина бесконечной колонны из черепах выглядит смехотворно, и очень немногие люди сочтут такое объяснение удовлетворительным. На самом деле очень немногие сочтут удовлетворительным даже такой подход к объяснению, например, потому что остается

непонятным, на чем же держится бесконечная колонна черепах. Тем не менее, многих из нас вполне устраивает объяснение времени в духе «оно было всегда». Редко когда мы всерьез задумываемся об этом утверждении, чтобы понять: на самом деле оно означает «раньше тоже было время». Теперь замените «время» на «черепаху», а «раньше» на «под»… Каждый момент времени «опирается» на предыдущий, то есть является его следствием. Хорошо, но это не объясняет причину, по которой время существует. На чем держится вся колонна?

Все это ставит нас в затруднительное положение. Мы испытываем трудности, когда пытаемся представить время как точку отсчета без какого-либо предшественника, потому что нам сложно понять, как это явление соотносится с причинностью. Однако не меньшие трудности мы испытываем, даже если представляем время как точку отсчета с предшественником, так как сталкиваемся с проблемой колонны черепах. Похожие проблемы возникают и с пространством: либо оно бесконечно — в этом случае «пространство везде» и нам нужно что-то большее, куда это пространство можно поместить, либо оно конечно — и тогда возникает вопрос, что же находится за его пределами.

На самом же деле, ни один из этих подходов не дает удовлетворительного объяснения происхождению пространства и времени. Вселенная не похожа на деревню, которая заканчивается за забором или воображаемой линией на земле. Не похожа она и на пустыню, которая кажется уходящей в бесконечность, а на самом деле просто слишком велика, чтобы мы могли увидеть ее границу. Время не похоже на жизнь человека, которая начинается с рождения и заканчивается смертью, даже на жизнь человека с точки зрения большинства религий, которые верят, что после смерти душа человека продолжает существовать вечно или — хотя такое встречается намного реже (например, в это верят мормоны), что отдельные составляющие человеческой личности уже существовали в отдаленном прошлом.

Так как же началась Вселенная? «Началась» здесь — неподходящее слово. Тем не менее, существуют довольно убедительные доказательства того, что возраст Вселенной составляет 15 миллиардов лет [17] , так что раньше некоторого момента времени, около 15 миллиардов лет назад, не существовало ничего — ни времени, ни пространства. Заметьте, как рассказий искажает наше восприятие. Это не означает, что если бы мы отправились на 15 миллиардов лет и еще один год в прошлое, то мы бы обнаружили ничто — это означает, что мы не можем отправиться на 15 миллиардов лет и один год в прошлое. Такая ситуация не имеет смысла, поскольку упоминает момент времени до того, как время появилось, что противоречит логике, не говоря уже о физических законах.

17

Раньше считалось, что возраст Вселенной составляет 20 миллиардов лет. Но не так давно многие ученые коллективно пришли к соглашению, что этот возраст должен составлять 15 миллиардов (В течение некоторого времени часть звезд казались старше Вселенной, но позже их тоже «омолодили»). В других обстоятельствах они могли остановиться и на 20 миллиардах. Если вас это беспокоит, просто замените это число на «очень долго».

Это точка зрения не является чем-то новым. Августин Блаженный в «Исповеди», датированной примерно в 400 г. н. э., писал: «Если до сотворения земли и неба не было времени, как можно спрашивать, что Ты [Бог] делал раньше». Если не было времени, не было и «раньше».

Некоторые идут еще дальше. В книге «Конец времени» Джулиан Барбур доказывает, что время не существует. С его точки зрения, «настоящие» законы физики определяют статичную Вселенную безвременных «сейчас». Он также доказывает, что время, в отличие от пространства, не является физической размерностью. Кажущееся течение времени — это иллюзия, которая возникает из-за того, что множество «сейчас», составляющих человека, заставляет его воспринимать мир так, как если бы он упорядоченной последовательностью событий, следующих одно за другим. Очевидные промежутки между соседними событиями, обладающие «длительностью во времени» — это просто пустота, в которой не существует «сейчас». Довольно

близкая точка зрения — только в реалиях Плоского Мира — рассматривается в романе «Вор времени». Тем не менее, в этой книге мы будем придерживаться традиционного понимания времени и считать его реально существующим аспектом физики.

Специалисты по космологии уверены, что все началось так. Вселенная появилась в виде мельчайшей частички пространства и времени. Объем пространства в этой частичке быстро увеличился, и началось течение времени, так что понятие «быстро» приобрело смысл. Все, что существует сегодня, вплоть до отдаленных глубин космоса, возникло благодаря этому удивительному «началу», которое мы также называем Большим Взрывом. Название отражает некоторые характерные особенности этого явления — например, исходная частица пространства/времени была крайне горячей и исключительно быстро выросла в размерах. Это было похоже на гигантский взрыв. Вот только не было никакого космического динамита, который мог бы висеть в не- пространстве по мере того, как горел его нематериальный шнур и некие псевдо-часы отсчитывали время до детонации. Взорвалось ничто. Пространство, время и материя — это результаты взрыва, они не играли никакой роли в том, что он случился. На самом же деле есть все основания полагать, что у этого взрыва не было никакой причины.

Существует два основных подтверждения Большого Взрыва. Во-первых, это открытие расширения Вселенной. Во-вторых, даже в настоящее время мы все еще можем обнаружить «отголоски» Большого Взрыва. Тело, движущееся в искривленном пространстве-времени, отклоняется от своей обычной прямолинейной траектории подобно шарику, который катится по искривленной поверхности. Это отклонение можно объяснить наличием некой «силы», которая притягивает тело и удаляет его с идеально прямого пути. На самом деле никакого притяжения нет — есть искривление в пространстве-времени, которое, в свою очередь, приводит к искривлению траектории тела. Но выглядит это так, как будто притяжение есть. Это кажущееся притяжение Ньютон называл гравитацией — в то время считалось, что она и в самом деле притягивает тела друг к другу. Как бы то ни было, Эйнштейн вывел ряд уравнений, описывающих поведение искривленной Вселенной. Эти уравнения было очень трудно решить, однако, после того как были приняты некоторые довольно сильные предположения — в частности, о том, что в любой момент времени пространство имеет форму сферы — специалисты по математической физике смогли получить несколько решений. И, согласно этому небольшому и весьма особенному списку решений — единственному списку, который позволили найти их слабые методы, во Вселенной существовало три варианта развития событий. Она может либо вечно сохранять свой размер, либо сжаться в точку, либо, возникнув из точки, расширяться без ограничений.

Теперь мы знаем, что существуют и другие решения уравнений Эйнштейна, описывающие самые разные и довольно странные варианты поведения Вселенной, но в то время, когда только закладывались основы современной парадигмы, все, что было известно — это три решения, упомянутые выше. Итак, было высказано предположение, что Вселенная должна вести себя в соответствии с одним из этих решений. Подсознательно наука была готова как к непрерывному творению (Вселенная всегда остается той же), так и к Большому Взрыву. «Большое Сжатие», при котором Вселенная схлопывается в бесконечно плотную и бесконечно горячую точку, психологически было не слишком приятным.

Познакомимся теперь с американским астрономом Эдвином Хабблом. Наблюдая за отдаленными звездами, Хаббл сделал любопытное открытие. Чем дальше находились звезды, тем быстрее они двигались. На эту мысль его навели косвенные, хотя и с научной точки зрения безупречные, соображения. Звезды излучают свет, а свет содержит в себе множество цветов, в том числе и такие «цвета», которые человеческий глаз не воспринимает: инфракрасные, ультрафиолетовые, радиоволны, рентгеновское излучение. Свет — это электромагнитная волна, и у каждой возможной длины волны есть соответствующий «цвет» — расстояние между пиками двух соседних волн. Для красного света это расстояние составляет 2,8 стотысячных долей дюйма (или 0,7 миллионных долей метра).

Хаббл заметил, что свет звезд испытывает забавные превращения: цвета сдвигались в сторону красной части спектра. Чем дальше находилась звезда, тем большим было смещение. Это «красное смещение» он расценил, как признак того, что звезды удаляются от нас, поскольку для звуковых волн похожее явление, «эффект Допплера» было связано с перемещением источника звука. Значит, чем больше звезды удалены от нас, тем быстрее они движутся. Это означает, что звезды удаляются не только от нас — они удаляются и друг от друга тоже, как стая птиц, разлетающихся во все стороны.