Вселенная

Кэрролл Шон

1. Могла бы Вселенная просто существовать? Можно ли как минимум представить себе разумные сценарии, при которых Вселенная просто есть и она самодостаточна, либо необходимо представить что-либо вневселенское, чтобы объяснить её существование?

2. Каково наилучшее объяснение существования Вселенной? Если мы можем объяснить существование Вселенной, лишь апеллируя к чему-то вневселенскому, то что это такое? Не будет ли проще и лучше не привлекать никаких дополнительных сущностей?

По

Аристотелю, факт существования Вселенной часто приводится как доказательство в пользу бытия Бога. Далее этот тезис продолжается так: Вселенная своеобразна и получилась такой случайно — она вполне могла бы быть иной. Итак, должно существовать что-нибудь, что объясняло бы Вселенную, а затем что-то, что объясняло бы эту основу Вселенной, и так далее по цепочке оснований. Чтобы не угодить в кроличью нору бесконечной регрессии, требуется определить необходимую сущность — такую, которая обязана быть, причём без вариантов, а значит, она и не требует объяснения. Это существо — Бог.

Поэтические натуралисты не рассуждают о необходимости, когда речь заходит о Вселенной. Они предпочитают выложить все возможности, а затем попытаться определить, какую субъективную вероятность следует присвоить каждой из них. Может быть, существует окончательное объяснение; может быть, есть бесконечная цепочка объяснений; может быть, никакого объяснения нет вообще. Достижения современной физики и космологии позволяют совершенно недвусмысленно заключить: Вселенная вполне может существовать без всякой внешней поддержки. Почему она существует именно так, а не иначе — вот с этим стоит разобраться.

* * *

Начнём с относительно простого научно ориентированного вопроса: могла бы Вселенная существовать абсолютно сама по себе, либо что-то обязательно должно было её породить?

Как учил Галилей, одно из основополагающих свойств современной физики заключается в том, что предметы могут двигаться и обычно двигаются без всякой внешней причины или перводвигателя. Грубо говоря, то же справедливо и для Вселенной. Учёный не задал бы вопросы «Почему возникла Вселенная?» или «Чем поддерживается существование Вселенной?». Мы всего лишь хотим знать: «Согласуется ли существование Вселенной с нерушимыми законами природы или объяснение Вселенной нужно искать за пределами этих законов?».

Вопрос осложняется тем, что мы не знаем, каковы именно законы природы на самом деле. Рассмотрим проблему, неразрывно связанную с существованием Вселенной: существовала ли она вечно или возникла в определённый момент — предположительно после Большого взрыва?

Никто не знает. Будь на нашем месте Пьер-Симон Лаплас, веривший в классическую физику Ньютона и насмехавшийся над самой идеей того, что Бог когда-либо мог вмешиваться в устройство природы, то он ответил бы просто: Вселенная существует вечно. Пространство и время незыблемы и абсолютны, причём, в сущности, не важно, что происходит с материей, перемещающейся в пространстве. Время продолжается из бесконечного прошлого в бесконечное будущее. Разумеется, вы всегда вправе рассматривать и другие теории, но в неизмененной ньютоновской физике Вселенная не имеет начала.

Наступил 1915 год, Эйнштейн представил

свою общую теорию относительности. Он объединил пространство и время в четырёхмерное пространство–время, а пространство–время не абсолютно — оно динамично, растягивается и сморщивается, реагируя на воздействие материи и энергии. Вскоре мы узнали, что Вселенная расширяется, что позволило предположить, что в прошлом существовала сингулярность и произошёл Большой взрыв. В классической общей теории относительности Большой взрыв — самый первый момент в истории Вселенной. С него началось время.

Затем, в 1920-е годы, мы открыли квантовую механику. «Состояние Вселенной» в квантовой механике — это не просто конкретная конфигурация пространства–времени и материи. Квантовое состояние — это суперпозиция многих различных «классических» возможностей. Поэтому правила игры полностью меняются. В классической общей теории относительности Большой взрыв — это начало пространства–времени; в квантовой общей теории относительности — какова бы она ни была, поскольку никто пока не представил полную формулировку такой теории, — мы не знаем, было у Вселенной начало или нет.

Есть два варианта: либо Вселенная вечна, либо у неё было начало. Дело в том, что квантовомеханическое уравнение Шрёдингера допускает два очень разных решения, соответствующих двум разным видам вселенных.

Согласно одной возможности, время фундаментально и Вселенная изменяется с течением времени. В таком случае уравнение Шрёдингера трактуется однозначно: время бесконечно. Если Вселенная действительно развивается, то она развивалась всегда и будет развиваться неограниченно долго. У неё нет начала и конца. Могут быть моменты, напоминающие наш Большой взрыв, но такие фазы должны быть временными, а после них Вселенной становится «больше», чем до такого события.

Другая возможность заключается в том, что время, в сущности, не фундаментально, а эмерджентно. В таком случае у Вселенной могло быть начало. У уравнения Шрёдингера есть такие решения, которые вообще не предполагают развития вселенных; вселенные просто существуют в неизменном виде.

Может показаться, что всё это лишь математические изыски, не имеющие никакого отношения к реальному миру. В конце концов, кажется совершенно очевидным, что время течёт, проходит мимо нас. В мире классической физики вы были бы правы. Время либо течёт, либо нет; поскольку в нашем мире время идёт, возможность существования безвременной Вселенной не слишком существенна с физической точки зрения.

В квантовой механике всё иначе. Она описывает Вселенную как суперпозицию различных физических возможностей. Мы словно допускаем различные варианты бытия «классического» мира и укладываем их в стопку, получая таким образом квантовый мир. Предположим, мы выбрали очень специфический ряд вариантов бытия мира: конфигурации обычной физической Вселенной, но соответствующие разным моментам времени. Вся Вселенная в 12:00, вся Вселенная в 12:01, вся Вселенная в 12:02 и т. д. — только мы взяли моменты не с минутным интервалом, а отстоящие друг от друга гораздо ближе. Наложим эти конфигурации друг на друга и составим из них квантовую Вселенную.