Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Фальке Хайно

“Как неисчислимо небесное воинство и неизмерим песок морской…” [214] , – писал более 2 500 лет тому назад пророк Иеремия, рассуждая о неисчислимых величинах. Хотя невооруженным глазом он мог видеть на небе только несколько тысяч звезд, у него было ощущение непостижимой огромности космоса. Ведь звезд на небе и в самом деле так же много, как песчинок на морских берегах нашего мира, хотя точное число последних определить гораздо сложнее.

Мы живем в удивительное время. Сегодня своими глазами можно видеть то, о чем пророки могли только догадываться. Телескопы и спутники позволяют нам взглянуть на неизвестные миры – ни у одного поколения до нас такой возможности не было. Уподобившись Господу, мы можем смотреть на Землю сверху и видеть ее – голубую жемчужину, парящую на фоне черного бархата. Мы видим облака и песчаные вихри на Марсе, гигантские светящиеся пылевые

облака, из которых рождаются новые звезды, и часть неба размером с игольное ушко, заполненную тысячами галактик, составляющими лишь крошечную часть их общего числа во Вселенной. Количество изображений из космоса настолько велико, что превосходит возможности одного человека воспринять и объяснить их: объем наших знаний все растет и растет.

214

Иеремия 33:22.

Сказанное выше – свидетельство очевидного успеха науки и технологии. Наше время – эра естественных наук. Все можно измерить – даже людей. Если раньше принимать решения помогали интуиция, надежда и вера, то теперь на помощь приходят исследования, измерения, модели и базы данных. Каждое решение должно быть рационально обосновано и подкреплено объективными данными и моделями. Сегодня даже теологи и гуманитарии в своей работе используют позаимствованные у естественных наук компьютерные методы и статистические подходы. Вся наша жизнь завязана на технологии, которые вдобавок развлекают и вдохновляют нас. Теперь дети играют не во дворе, а с компьютером. Бог приручен, люди стали предсказуемы. Достигнем ли мы со временем такого состояния, когда – возможно, с помощью каких-то компьютерных алгоритмов – сумеем рационально обосновать и подвести научный базис под каждое свое решение?

Физика вырвалась далеко вперед и находится в авангарде этого движения. Физика и астрономия не просто демонстрируют нам красоту Вселенной, но еще и ставят перед нами очень трудные, жизненно важные вопросы. Телескопы, позволяющие обернуться назад, к началу пространства и времени, делают возможным изучение Большого взрыва. А теперь мы сумели заглянуть и в пустоту черных дыр. Кто еще совсем недавно мог подумать, что такое возможно? В поле нашего зрения попали начало и конец времени. Не это ли величайший триумф физики? Не это ли последняя ступень длительной эволюции, цель которой – глубокое изучение и постижение нашего мира? Ученые всех континентов вместе трудятся ради того, чтобы проникнуть в остающиеся пока не разгаданными человеком великие тайны. Кто может сейчас остановить нас? Что может ускользнуть от нас теперь, когда совместно работает весь мир?

Для открытия бозона Хиггса, элементарной частицы, отвечающей за наличие массы, потребовались усилия одного континента. Совместная работа обсерваторий и ученых двух континентов позволила зарегистрировать колебания пространства-времени и наблюдать гравитационные волны. Понадобились совместные действия всего мира, чтобы нам удалось наконец увидеть черную дыру.

Человечество готовится к финальной битве, итогом которой должно стать получение ответов на главные вопросы физики и жизни. Неужели нам вот-вот предстоит раскрыть последние тайны природы? И мы сможем сорвать завесу неизвестности и взглянуть в лицо самого Бога?

На протяжении всей истории науки наши горизонты непрерывно расширялись, а знание и число открытий увеличивались экспоненциально. Страна становилась континентом, континент превращался в весь мир. Земной шар становился Солнечной системой. Солнечная система – всей Галактикой, Галактика – всей Вселенной. Теперь физики даже начали говорить о мультивселенной – нескольких различных вселенных.

Немецкий физик Филипп Жолли попал в анналы физики благодаря утверждению, что в этой науке уже открыто практически все. В конце XIX века он рекомендовал молодому Максу Планку отказаться от изучения физики. “Где-нибудь в уголке, может, и остались какая-то случайная пылинка или небольшой пузырек – пробелы, которые нужно исследовать и классифицировать, но система в целом достаточно надежна”, – вот какие его слова запомнились Планку. Свежеиспеченный студент университета Планк не изменил своего решения. Он распахнул двери для теории относительности Эйнштейна и стал основоположником квантовой физики.

“Значит, так все и будет продолжаться? Именно так?” – спрашиваю я себя. И я не единственный, кто задается этим вопросом [215] . Возможно, следующее большое открытие как раз и будет состоять в том, что открыть все невозможно. Осознание ограниченности наших возможностей – это еще и осознание необходимости смирения, умения принять неизбежное.

Ведь если вдуматься, то, по сути, новая физика основывается на ограничениях нашего знания, ставших одним из основных элементов физики как таковой. Тот факт, что в теории

относительности скорость света конечна, означает, что мы не можем знать все: не можем подсчитать все звезды во Вселенной, не можем все точно измерить, не можем предсказать все с абсолютной точностью. Квантовая теория с ее принципом неопределенности Гейзенберга говорит нам, что ничто не может быть определено точно. Термодинамика и теория хаоса готовят нас к тому, что в конечном счете будущее непредсказуемо.

215

John Horgan. The End of Science. // New York: Little, Brown. (1997).

На сегодняшний день мы с помощью самых современных методик определили местоположение около двух миллиардов звезд из их общего числа в нашей Галактике. Это ничто в сравнении с количеством всех звезд во всех галактиках космоса. Нам никогда не удастся составить их полный каталог, не говоря уже о том, чтобы посетить эти звезды. Они – доносящееся до нас эхо прошлого. Многие из звезд уже не существуют, так что мы видим только исходивший от них много лет назад свет. Даже если бы у нас была возможность путешествовать со скоростью света, из-за продолжающегося расширения Вселенной нам никогда не удалось бы достичь 94 процентов тех галактик, которые мы видим сегодня [216] .

216

Ethan Siegel. No Galaxy Will Ever Truly Disappear, Even in a Universe with Dark Energy. // Forbes, March 4, 2020. https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/03/04/no-galaxy-will-ever-truly-disappear-even-in-a-universe-with-dark-energy.

В соответствии со всем, что мы знаем, и согласно достигнутому на сегодняшний день консенсусу Большой взрыв и черные дыры – научная реальность. Но признание этой реальности повлекло за собой и признание реальностью связанных с Большим взрывом и черными дырами ограничений. Все, что за пределами этих ограничений, по-прежнему относится к области математики и воображения. Мы не можем ни заглянуть в черную дыру, ни “услышать” время до Большого взрыва.

Естественно, мы будем по-прежнему стараться раздвинуть эти пределы и найти щель, которая позволила бы нам посмотреть на то, что ранее было недоступно изучению. Однако нет гарантии, что такая щель существует. Любое фундаментальное расширение горизонтов науки потребует радикальной революции во всем, к чему мы пришли в физике. Допустит ли физика что-то подобное? Какими бы громкими словами мы ни описывали ее историю, задним числом становится ясно, что развитие науки – это длинный эволюционный процесс, а не результат нескольких революций. Эйнштейн не отменил теорию Ньютона. В определенном смысле он отметил ее ограниченность и указал ее место в новой, более полной теории.

Разгадка последних больших тайн физики потребует объединенных усилий всего мира. Захватывающе интересные события ожидают нас в течение многих будущих десятилетий. Но что если и этого окажется недостаточно? Не потребуются ли нам гигантские интерферометры с десятками колоссальных телескопов, разбросанных по всему космосу? И ускорители частиц размером с планету? Кто за все это будет платить? Это вообще реально? А даже если реально, удастся ли получить ответы на все наши вопросы?

Не является ли, спрашиваю я себя, самый большой триумф естественных наук одновременно и их величайшим поражением? Ведь вполне возможно, что в разгар финальной битвы за окончательное покорение и полное понимание устройства мира мы осознаем, что в своей гордыне преследуем мираж и что сама по себе наука не приблизит нас ни на шаг к ответу на жизненно важные вопросы.

Можно ли исключить, что на важнейшие вопросы – “Откуда мы взялись и куда идем?” – вообще нельзя ответить с помощью технологий? Не иллюзорна ли наша убежденность в том, что нам все под силу? Нет, это не значит, что мы должны перестать спрашивать, однако же к природе, к Богу и к вопросам о нашем существовании нам придется относиться с большим смирением.

Впереди нас ждет еще много радостных мгновений, связанных с грядущими научными исследованиями, но они сами по себе – не сакральная цель. Наука – не абсолютный метод, объясняющий все в мире и за его пределами, а скорее торжество креативности человека и его любопытства. В конечном счете мы, физики, скорее всего проиграем последнюю битву за получение ответов на важнейшие вопросы, однако борьба за свет, разгоняющий тьму, и сама по себе дорогого стоит.