Почему наука не отрицает существование Бога? О науке, хаосе и пределах человеческого знания
Шрифт:
Природа обладает изумительной симметрией, заложенной в саму систему ее строения, и пары частиц, рождающиеся согласно механизму Дирака из небольших количеств энергии, представляют собой пары превосходно дополняющих друг друга элементов. Они во всех отношениях являются зеркальными отражениями друг друга: одна частица состоит из материи, а другая – из антиматерии. Так как фотон (квант энергии), из которого создается пара, не имеет электрического заряда, одна из созданных частиц несет положительный, а другая – отрицательный заряд. Эти частицы символизируют инь и ян: одна дополняет другую, а их общий заряд при суммировании становится равным нулю – заряду фотона, из которого они возникли.
Итак, если в вашем распоряжении есть какая-то энергия, то вы, используя правила квантовой механики и уравнение Дирака, сможете реально создавать пары частиц и античастиц, а значит, сможете создать (при достаточном количестве частиц) и Вселенную – по видимости, из ничего. Конечно, это не есть подлинное «ничто» – для создания Вселенной вам
Лоуренс Краусс некорректно использует идею «пустого пространства» для того, чтобы утверждать, будто сама Вселенная возникла из чистой «пустоты». Но мы теперь знаем, что пространство, в котором могут рождаться частицы, никогда не было и не является «ничем» – оно всегда содержит энергию, пронизано силовыми линиями, представляющими поля (электромагнитное, гравитационное и т. д.). Именно энергия, производимая этими полями, приводит к сотворению пар частиц. Таким образом, эти частицы никогда не рождаются из ничего – они возникают из предсуществующего пространства, наполненного энергией. Эта энергия и поля, пронизывающие мировое пространство, должны были откуда-то взяться. Но с самой теорией есть множество других проблем. Во-первых, что происходит с антиматерией? Куда она исчезает? Почему она не аннигилирует материю и не производит снова энергию? Квантовые флуктуации, порождающие энергию, производящую пары частиц, должны происходить в какой-то среде, в чем-то. Что представляет собой это нечто, в котором происходят флуктуации? Оно, по необходимости, должно было предсуществовать.
В книге «Вселенная из ничего» Лоуренс Краусс утверждает, что Вселенная возникла из чистой пустоты, то есть из пространства, в котором не было ничего предсуществующего. В доказательство он ссылается на написанную физиком Александром Виленкиным статью (при этом Краусс ошибся даже при ссылке) «Квантовое происхождение Вселенной». В статье обсуждается теоретическая физика, включая Общую теорию относительности и квантовую механику, и предпринимается попытка проследить пути происхождения нашей Вселенной.
В заключение статьи Виленкин пишет следующее:
Большинство проблем, обсуждаемых в этой статье, относится к «метафизической космологии», к той ветви космологии, которая не может опираться на непосредственные наблюдения. Это не означает, однако, что такие проблемы не поддаются рациональному анализу: идеи можно проверять по тому, насколько они вписываются в общую картину Вселенной.
Картина Вселенной, используемая Виленкиным, состоит из того, что мы о ней знаем на основании теории и наблюдений. Исходным пунктом его космологической модели является, на самом деле, нечто «более раннее», то есть существовавший до возникновения Вселенной фрагмент пространства-времени, который затем заполнился полями, потом частицами и после этого превратился в известную нам Вселенную. Пустое «ничто» Виленкина и в самом деле более пусто, чем все, о чем мы говорили до этого. Однако внимательный ученый (а Виленкин настоящий ученый) всегда проявляет в таких вещах известную осторожность, и Виленкин, употребляя термины «ничто» и «пустота», неизменно помещает их в кавычки.
Пустота Виленкина – это не некое протяженное пространство-время. Это единичная точка, не имеющая протяженности. Но тем не менее эта точка включена в предсуществующую среду: в квантовую пену, существовавшую до сотворения нашей Вселенной. (Квантовая пена – это сильно турбулентная, конденсированная среда, где пространство и время сильно искривлены и мощно проявляются квантовые эффекты и эффекты Общей теории относительности.) В этом смысле Вселенная не возникла из абсолютного и полного ничто, подобного математическому пустому множеству. «Пустота» модели Виленкина – это отсутствие классического пространства-времени. Он сам пишет: «Я буду обсуждать модель, согласно которой Вселенная возникла в результате квантового туннельного эффекта», согласно которому квантованные частицы (здесь под малой частицей Виленкин понимает не имеющую протяженности точку, из которой было суждено родиться Вселенной. – Прим. авт.) могут преодолевать потенциальные барьеры (рис. 10), что представляется невозможным по законам классической физики. Туннельный эффект становится возможным, потому что частица является одновременно волной, а следовательно, подчиняется волновой функции. Может случиться так, что длина волны волновой функции превосходит толщину барьера, например толщину тонкой металлической пластинки. Так как возведенная в квадрат волновая функция представляет собой меру вероятности, может получиться так, что «вероятностная» функция тоже окажется за барьером. Это означает, что частица обладает ненулевой вероятностью тоже оказаться за барьером. Так как в физике, в конце концов, происходит все, что может произойти (то есть любое событие, имеющее ненулевую вероятность),
Рис. 10. Квантовая частица может в результате туннельного эффекта проникнуть сквозь плотный барьер, благодаря тому что некоторые участки волновой и вероятностной функции могут оказываться по ту его сторону
Приложив эту идею к точке, представляющей сжатую вселенную, Виленкин утверждает, что ее волновая функция позволяет ей выйти за пределы состояния «пустоты», что она в конце концов и делает. Дальше начинается история, так как происходит Большой взрыв!
Однако пустота Виленкина – это не абсолютная пустота. Для возникновения Вселенной, по Виленкину, требуется весьма многое: квантовая пена, гравитационное поле Эйнштейна, поле Хиггса, туннельный эффект и другие физические сущности и законы. Следовательно, утверждения Краусса о том, что из всего этого следует возникновение Вселенной из ничего, мягко говоря, некорректны.
Сам Виленкин отнюдь не разделяет доктрину Докинса, опровергающего существование Бога, и даже придерживается несколько иных взглядов. Во введении к своей статье Виленкин пишет: «Идея о том, что Вселенная была сотворена из ничего, по меньшей мере так же стара, как Ветхий Завет». После этого автор цитирует «Исповедь» Блаженного Августина: «Что делал Бог до того, как сотворил небо и землю? Если он почивал и ничего не делал, то почему он не продолжал ничего не делать и дальше, как целую вечность прежде?» Ответом, по мнению Виленкина, является туннельный эффект, проскок кванта из «пустоты». Пространство и время были сотворены в ходе Большого взрыва, который произошел в результате флуктуаций в квантовой пене.
КВАНТОВАЯ ПЕНА
+
КВАНТОВАЯ ФЛУКТУАЦИЯ
(РЕЗУЛЬТАТ ТУННЕЛЬНОГО ЭФФЕКТА)
V
ВСЕЛЕННАЯ
После того как произошел туннельный эффект, в игру вступили, согласно такой модели, законы Общей теории относительности Эйнштейна. В результате мы имеем нашу Вселенную, которой управляет гравитация и остальные три природные силы.
Итак, мы видим, что Вселенная Виленкина, на самом деле, начинается вовсе не с пустоты, а с реального, существующего пузыря в предсуществующей квантовой пене (рис. 11). Вот что он пишет: «Модель описывает пузырь, который сокращается в момент (времени) t < 0, затем принимает минимальный объем R0, а вслед за этим расширяется в какой-то момент t > 0. В известной нам истории пузыря часть, соответствующая t < 0, отсутствует; в какой-то начальный момент в результате туннельного эффекта происходит проскок пузыря, который мгновенно переходит из состояния R = 0 в состояние R = R0, а затем происходит дальнейшее расширение…» То, что описывает здесь Виленкин, – это ситуация, когда в реальном «пузыре» предсуществующей квантовой пены внутренняя энергия (рассматриваемая как некое давление) каким-то образом оказывается меньше энергии вне пузыря. В результате происходит то же самое, что и с пузырем надутой жвачки, попадающим в область высокого давления. Квантовый пузырь под действием внешнего давления сжимается до тех пор, пока его радиус не становится равным нулю. Затем, в результате чудесного туннельного эффекта, пузырь вырывается в больший объем, внешнее давление падает, и пузырь в ходе Большого взрыва расширяется до Вселенной. Весь фокус здесь заключается в том, что сжатие до нулевого размера (до «ничто») происходит в период времени, определяемый как отрицательный (t < 0), скрытый от нашего наблюдения, так как мы можем «знать» только те вещи, которые появились после того, как возникло знакомое нам время, то есть после Большого взрыва, ознаменовавшего сотворение пространства и времени.
Рис. 11. Пузыри в плотной смеси пространства-времени называют квантовой пеной
Идея Виленкина возникла, как он сам пишет в своей статье, под влиянием более ранней концепции, предложенной физиком Эдвардом Трайоном. Физик из Массачусетского технологического института Алан Гут также считает Трайона автором идеи возникновения «Вселенной из ничего». В статье «Является ли Вселенная результатом вакуумной флуктуации?», опубликованной в 1973 году, Трайон выдвигает идею о том, что наша Вселенная может иметь в сумме ноль для всех ее квантовых чисел – таких, например, величин, как электрический заряд, считающихся «сохраненными» в природе. То есть они не могут быть ни сотворены заново, ни уничтожены (вспомним, что при рождении пар из электрически нейтрального фотона одна частица заряжена положительно, а вторая несет равный по величине, но противоположный по знаку заряд – это и есть проявление закона сохранения).