Краткие ответы на большие вопросы

Наши современные научные представления сформировались примерно в то время, когда в Северной Америке появились первые поселения европейцев, и к концу XIX века, похоже, мы достигли полного понимания устройства Вселенной в рамках так называемых классических законов. Но, как известно, наблюдения, сделанные в ХХ веке, показали, что энергия распространяется дискретными порциями, которые получили название квантов. Макс Планк и другие начали создавать теорию под названием квантовая механика. Она представляет совершенно иную картину реальности, в которой объекты имеют не единую уникальную историю, а множество историй, каждую со своей степенью вероятности. Если посмотреть на отдельные частицы, их вероятные истории должны включать траектории, в которых возможно движение со сверхсветовой скоростью, и траектории, которые уходят назад, в прошлое. К тому же траектории, уходящие в прошлое, – это не какие-то черти, уместившиеся на кончике иглы. Они оказывают реальное, измеримое влияние. Даже то, что мы считаем пустым пространством, полно частиц, движущихся в замкнутых петлях пространства и времени. То есть на одной стороне петли они движутся вперед во времени, а на другой – в противоположном направлении.

Сложность в том, что в пространстве и времени бесконечное количество точек, а следовательно, бесконечное количество возможных замкнутых петель частиц. А бесконечное количество замкнутых петель частиц должно иметь бесконечное количество энергии и сворачивать пространство и время в одну точку. Даже научная фантастика не в состоянии представить столь причудливого положения. Изучение такой бесконечной энергии требует поистине творческого подхода, и большинство работ в области теоретической физики за последние двадцать лет посвящены поиску теории, в которой бесконечное количество замкнутых петель в пространстве и времени полностью взаимоуничтожается. Только тогда мы сможем объединить квантовую теорию с общей теорией относительности Эйнштейна и получить полную теорию основных законов Вселенной.

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, все 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 все дальше и дальше, обнаруживать структуры все меньших и меньших размеров. Однако у этого процесса есть предел, как у русской матрешки. 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, разделенному 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, изображенная в «Звездном 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.

* * *