Вселенная
Шрифт:
Именно это особое свойство квантовой теории поля позволяет нам столь смело заявлять о пределах наших знаний.
* * *
Возможна масса неверных интерпретаций фразы «законы физики, лежащие в основе повседневной жизни, полностью известны». Хотя это, бесспорно, и очень смелое заявление, легко счесть его даже более грандиозным, чем оно в самом деле является, а затем развенчать такое пафосное утверждение. Разумеется, оно не предполагает, что вся физика нам известна.
Кроме того, даже в безумно вольной интерпретации это не означает, что нам известно, как всё устроено в обыденной реальности. Никто в здравом уме не может считать, что у нас есть (или вот-вот будут) полные теории биологии, нейрофизиологии,
Успех Базовой теории и наше понимание области её применения (благодаря принципам эффективной теории поля) предполагают, что существует колоссальная презумпция (субъективная вероятность по Байесу) в пользу трактовки макроскопических феноменов именно таким образом, чтобы они согласовывались с базовыми законами физики. Всегда возможны исключения. Однако, как мог бы сказать Дэвид Юм, если вы считаете, что определённое явление, бесспорно, идёт вразрез с Базовой теорией, то ваши доводы должны быть достаточно серьёзны, чтобы перевесить всю массу доказательств обратного.
* * *
Даже с оговорками, что наука ничего не доказывает и что всегда возможны сюрпризы, в нашей аргументации о полной изученности законов физики, управляющих повседневной реальностью, по-прежнему остаются некоторые небольшие изъяны. Для интеллектуала было бы нечестно отмахнуться от них, поэтому давайте их обсудим.
Самый очевидный вопрос: а что, если квантовая теория поля попросту не работает в той области применения, к которой относится повседневная реальность? По причинам общего характера это кажется очень маловероятным; признавая основные законы теории относительности и квантовой механики, вы так или иначе вынуждены признавать и квантовую теорию поля. В областях, где гравитация очень сильна, например в окрестностях Большого взрыва и в чёрных дырах, теория поля вполне может отказать. К счастью, у вас в комнате нет чёрных дыр. Но ради полноты картины мы должны признать, что такая возможность существует.
Второй возможный изъян — пожалуй, более весомый, чем первый, — заключается в следующей гнетущей проблеме: мы не вполне понимаем квантовую механику. Возможно, что у нас уже есть все основные элементы квантовой онтологии (волновые функции, уравнение Шрёдингера, описывающее развитие систем) и остаётся только интерпретировать то, как этот формальный аппарат описывает реальный мир. В данном случае от изъяна остается пшик. Действительно, во всех популярных подходах к квантовой механике никакого изъяна нет: в квантовой механике просто негде нарушить общие принципы эффективной теории поля.
Однако, поскольку у нас пока нет общепринятой формулировки квантовой механики, теоретически возможно, что ни одна из наиболее популярных альтернатив не является верной. Можно себе представить, что верная теория квантовой механики в конечном итоге покажет, например, что схлопывание волновых функций не является случайным. Может быть, существуют тонкости квантовых измерений, которые пока не удалось
Ещё один изъян заключается в том, что, возможно, «новая физика» кроется не в новых динамических законах, а в чём-то, чего мы ещё не понимаем об исходных условиях во Вселенной — скорее, каких-то предусловий, а не предопределённости. Кажется, что ранняя Вселенная была устроена очень просто, — это было место с низкой энтропией, а значит (согласно больцмановскому определению энтропии), в такой Вселенной могло сложиться не так много состояний. Однако как минимум мыслимо, что тогда Вселенная пребывала в очень особенном виде и в ней существовали какие-то крайне неочевидные корреляции, которые продолжают влиять на наш мир и сегодня. У нас нет прямых причин в это верить, но данный вариант заслуживает места в нашем списке изъянов.
Наконец, существует явное возражение, которое заключается в том, что одной лишь физики недостаточно для хорошего описания мира. Реальность может не ограничиваться физическим миром. Мы серьёзно обсудим такую возможность в главе 41.
Наиболее вероятный сценарий дальнейшего развития таков: Базовая теория останется исключительно хорошей моделью в своей области применения, а мы будем изучать мир и далее, всё лучше понимая, как он устроен «выше», «ниже» и «сбоку» от этой модели. Мы долго считали, что атомы состоят из ядра, вокруг которого вращается некоторое число электронов; теперь известно, что ядро слагается из протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, состоят из кварков и глюонов. Тем не менее, узнав о протонах и нейтронах, мы не перестали верить в атомные ядра, а также продолжаем верить в протоны и нейтроны после открытия кварков и глюонов. Аналогично даже спустя ещё сто тысяч лет научного прогресса мы по-прежнему будем доверять Базовой теории, её полям и взаимодействиям. Надеюсь, что к тому времени мы будем глубже понимать мир, но Базовая теория никуда не денется. Такова сила эффективных теорий.
Глава 25
Почему существует Вселенная?
Я с малых лет полюбил Вселенную. Лёжа в постели вечером, уже засыпая, я часто размышлял о расширении космоса, о том, как всё выглядело вскоре после Большого взрыва, какие ещё вселенные могли бы существовать, — пока мне на ум не пришла такая мысль: а что, если бы наша Вселенная вообще не возникла? Если бы на её месте было просто ничто? И всё тут. Той ночью я так и не заснул.
Это классические вопросы, они возникают из-за скрытого убеждения в том, что существованию нашей Вселенной должно быть какое-то объяснение. В 1697 году Готфрид Лейбниц — которого мы помним как апологета «принципа достаточного основания» и «принципа наилучшего», а также как одного из изобретателей дифференциального исчисления — в своём сочинении «О глубинной природе вещей» отмечал, что достаточно удивителен сам факт существования чего бы то ни было. В конце концов, «ничто» проще, чем какое-либо «нечто», существует всего один вид «ничто» и множество разновидностей «нечто». Не так давно британский философ Дерек Парфит вторил Лейбницу, утверждая: «Может показаться удивительным, что что-либо вообще существует».
Эти вопросы распространены, но это ещё не означает, что они правильны. Сидни Моргенбессера, крайне популярного профессора философии из Колумбийского университета, прославившегося своей афористичной мудростью, однажды спросили: «Почему существует нечто, а не просто ничего?».
«Если бы существовало только ничто, — немедленно парировал Моргенбессер, — вас бы и это не устроило».
Если отвлечься от подобных проблем и афоризмов, перед нами встают два интересных вопроса, которые звучат схоже, но серьёзно различаются по смыслу.