Физика невозможного

Итак, в математике существуют вещи невозможные, но в физике очень опасно заявлять, что какое-то событие или действие абсолютно невозможно. Позвольте напомнить вам речь, которую произнес нобелевский лауреат Альберт Майкельсон в 1894 г. на церемонии открытия физической лаборатории Райерсона в Чикагском университете; Майкельсон заявил, что невозможно открыть какую бы то ни было новую физику: «Все самые важные фундаментальные законы и факты физической науки уже открыты и прочно утвердились; вероятность того, что их когда-нибудь в результате новых открытий сменят другие законы и факты, чрезвычайно мала… В будущем нам следует ожидать новых открытий лишь в шестом знаке после запятой».

Его замечания прозвучали буквально накануне величайших потрясений в истории науки — квантовой революции 1900 г. и открытия теории относительности в 1905 г. Дело в том, что события, которые мы сегодня считаем невозможными, нарушают известные нам законы физики — но ведь законы эти могут меняться.

В 1825 г. великий французский философ Огюст Конт в своем «Курсе философии» заявил, что наука никогда не сможет определить, из чего сделаны звезды. В то время это утверждение выглядело вполне резонным, ведь о природе звезд ничего не было известно. Ясно было, что находятся они очень далеко и добраться до них невозможно. Но всего через несколько лет после заявления Конта физики узнали (при помощи спектроскопии), что Солнце состоит из водорода. Более того, сегодня мы знаем, что путем анализа спектральных линий звезд, излучавших свет миллиарды лет назад, можно определить химический состав большей части Вселенной.

Конт бросил вызов научному миру, перечислив еще несколько «невозможных событий».

• Он утверждал, что «глубинная структура тел навсегда останется за пределами наших знаний». Другими словами, невозможно познать истинную природу материи.

• Он считал, что математика неприложима к биологии и химии. Он утверждал, что эти науки невозможно низвести до уровня математики.

• Он считал, что изучение небесных тел не может принести человечеству реальной пользы.

В XIX в. у философа были все основания для подобных заявлений, ведь фундаментальная наука тогда только зарождалась и мало что знала. Почти ничего не было известно о тайнах вещества и жизни. Но сегодня у нас есть атомная теория, открывшая новые просторы для научных исследований и изучения структуры вещества. Мы знаем о ДНК и квантовой теории, раскрывшей нам тайны жизни и химии. Мы знаем также о прилетающих из космоса метеоритах, которые не только оказали влияние на развитие жизни на Земле, но и, возможно, участвовали в ее зарождении.

Астроном Джон Барроу заметил: «Историки до сих пор обсуждают, не стали ли взгляды Конта одной из причин последовавшего вскоре упадка французской науки».

Математик Давид Гильберт, отвергая утверждения Конта, писал: «По-моему, подлинная причина того, что Конту не удалось найти ни одной действительно нерешаемой проблемы, заключается в том, что нерешаемых проблем не существует».

Но сегодня некоторые ученые пытаются составить новый список невозможных событий: мы никогда не узнаем, что происходило до Большого взрыва (или, скажем, что послужило его причиной); мы никогда не получим «теорию всего».

Физик Джон Уилер написал по поводу первого «невозможного» вопроса: «Двести лет назад можно было спросить у любого человека: „Сможем ли мы понять когда-нибудь, как возникла жизнь?“ — и услышать в ответ: „Абсурд! Это невозможно!“ Я примерно так же отношусь к вопросу „Поймем ли мы когда-нибудь, как возникла Вселенная?“».

Астроном Джон Барроу добавил: «Скорость света ограничена, поэтому ограничены и наши знания о структуре Вселенной. Мы не можем определить, конечна она или бесконечна, было ли у нее начало и будет ли конец, одинакова ли повсюду ее структура и вообще, в конце концов, упорядочена Вселенная или нет… На все принципиальные вопросы о природе Вселенной — от начала ее и до конца — оказывается, невозможно ответить».

Барроу прав в том, что мы никогда не узнаем с абсолютной точностью подлинную природу Вселенной во всем ее великолепии. Но мы вполне способны отщипывать по кусочку от этих вечных неисчерпаемых вопросов и постепенно приближаться к истине. Утверждения о невозможности чего бы то ни было следует, вероятно, рассматривать не как абсолютные пределы нашего знания, а как вызов следующему поколению ученых. Эти пределы, подобно корочке пирога, возникают, чтобы быть разрушенными.

Эпоха до Большого взрыва

Что касается Большого взрыва, то в настоящий момент создается новое поколение приборов, которые, возможно, помогут нам разрешить некоторые вечные вопросы. Сегодня наши космические детекторы излучения регистрируют только микроволновое излучение, возникшее через 300 000 лет после Большого взрыва, когда сформировались первые атомы. Это излучение не в состоянии помочь нам разобраться в том, что было до этого, потому что излучение первоначального огненного шара было слишком горячим и случайным, чтобы из него можно было извлечь какую-нибудь полезную информацию.