Краткие ответы на большие вопросы

Какова вероятность того, что мы создадим такую всеобщую теорию в ближайшее тысячелетие? Я бы сказал, что она весьма высока, но я неисправимый оптимист. В 1980 году я говорил, что есть шансы «пятьдесят на пятьдесят», что в ближайшие двадцать лет мы создадим единую теорию всего. За прошедшие годы мы добились значительного прогресса, но до единой теории, похоже, всё так же далеко. Неужели Священный Грааль физики так и останется недостижимым? Думаю, нет.

В начале ХХ века у нас было представление о процессах, происходящих в природе, на уровне масштабов классической физики, минимальные значения которых составляют сотые доли миллиметра. Работы по атомной физике первого тридцатилетия ХХ века приблизили нас к пониманию процессов в масштабах до одной миллионной миллиметра. Затем исследования в области ядерной физики и физики высоких энергий приблизили нас к расстояниям, измеряемым уже миллиардными долями. Казалось, мы можем идти всё дальше и дальше, обнаруживать структуры всё меньших и меньших размеров. Однако у этого процесса есть предел, как у русской матрёшки. Постепенно ты добираешься до самой маленькой куколки, которую уже нельзя разобрать. В физике такая самая маленькая куколка называется планковской длиной и равняется примерно 1,6×10⁻³⁵ м, или миллиметру, разделённому на 100 000 миллиардов миллиардов миллиардов. Мы не готовы построить ускоритель частиц, который смог бы измерить столь малые расстояния. По размерам он должен быть больше Солнечной системы, и вряд ли его создание реально при нынешней финансовой ситуации. Однако следствия наших теорий можно проверить на более скромных приборах.

Ни в одной лаборатории невозможно эмпирически измерить планковскую длину, хотя мы можем изучать Большой взрыв, чтобы получить экспериментальные данные об уровне энергии и расстояниях в масштабах, недоступных на Земле. Впрочем, при создании полной теории всего нам следует в основном полагаться на красоту и непротиворечивость математики.

Картина будущего, изображённая в «Звёздном пути», в которой мы находимся на продвинутом, но стационарном уровне, может оказаться справедливой с позиции наших знаний об основных законах, что правят Вселенной. Но не думаю, что мы когда-нибудь остановимся в постижении этих законов. Всеобщая теория не будет устанавливать ограничений по сложности систем, которые мы в состоянии создать, и с этой сложностью, на мой взгляд, и будут связаны самые важные достижения ближайшего тысячелетия.

* * *

Общепризнанно, что самая сложная система, которая у нас есть, — это человеческий организм. Жизнь, судя по всему, зародилась 4 миллиарда лет назад в первичных океанах, покрывающих Землю. Как это произошло, мы не знаем. Возможно, случайные столкновения атомов привели к образованию макромолекул, которые обладали способностью к самовоспроизводству и могли выстраиваться в более сложные структуры. Но мы знаем, что 3,5 миллиарда лет назад возникла чрезвычайно сложная молекула — ДНК, основа жизни на Земле. Структура её выглядит как двойная спираль и чем-то напоминает винтовую лестницу. ДНК открыли в 1953 году Френсис Крик и Джеймс Уотсон из Кавендишской лаборатории в Кембридже. Линии этой двойной спирали связаны парами азотистых оснований, как ступени винтовой лестницы. Их четыре: цитозин, гуанин, аденин и тимин. Порядок, в котором различные азотистые основания, а точнее — нуклеотиды, выстраиваются на этой винтовой лестнице, является генетической информацией, дающей возможность молекуле ДНК репродуцироваться и выстраивать организм вокруг себя. Когда клетка создаёт копии ДНК, могут возникать случайные ошибки в порядке расположения нуклеотидов вдоль спирали. В большинстве случаев ошибки при копировании лишают ДНК возможности к самовоспроизводству. Такие генетические ошибки, или, как их ещё называют, мутации, обречены на гибель. Но в отдельных случаях ошибки или мутации повышают шансы ДНК на выживание и воспроизводство. Информация, содержащаяся в последовательности нуклеотидов, постепенно увеличивается и усложняется. О естественной селекции мутаций впервые заговорил другой учёный из Кембриджа, Чарльз Дарвин, в 1858 году, однако он не знал стоящий за этим механизм.

Поскольку биологическая эволюция, в принципе, случайное блуждание в пространстве генетических возможностей, она происходит очень медленно. Сложность, или количество бит информации, закодированной в ДНК, приблизительно определяется количеством нуклеотидов в молекуле. Каждый бит информации можно представить в виде ответа «да — нет».