О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

В то же время, если бы надежды Стивена и Хойера на создание черной дыры вдруг каким-то образом сбылись, это было бы концом продолжавшихся уже много десятилетий попыток физиков изучать природу на все меньших и меньших масштабах путем сталкивания частиц со все большими и большими энергиями. Ускорители частиц – это микроскопы для разглядывания Вселенной. Но гравитация фундаментальным образом ограничивает их разрешение – ведь как только, пытаясь заглянуть во все меньший объем, мы сосредотачиваем в нем слишком много энергии, гравитация запускает образование черной дыры. И если это происходит, то даже добавляя еще больше энергии, мы, вместо того чтобы поднять увеличение нашего коллайдера, получим лишь черную дыру еще большего размера. Складывается забавная ситуация: гравитация и черные дыры полностью переворачивают обычные представления о том, что большие энергии позволяют нам проникать на более короткие расстояния. И оказывается, что конечная цель строительства все больших и больших ускорителей – это не мельчайший фундаментальный строительный кирпичик материи, золотая мечта любого редукциониста, но возникающее в них макроскопически искривленное пространство-время. Закольцовывая короткие расстояния с длинными, гравитация обращает в насмешку глубоко укорененную в нашем сознании идею, что архитектура физической реальности представляет собой стройную систему вложенных друг в друга масштабов, а мы, углубляясь в нее слой за слоем, приближаемся к мельчайшему фундаментальному пределу. Похоже, что гравитация – а значит, и само пространство-время – содержат несовместимый с редукционизмом элемент. К этой трудной для восприятия, но важной идее я вернусь в главе 7. На каком же микроскопическом масштабе физика частиц без гравитации переходит в физику частиц с гравитацией? (Другими словами, во что бы обошлось осуществление мечты Стивена о производстве черных дыр?) Этот вопрос сводится к проблеме унификации всех сил природы – главной теме этой главы. Найти единую схему, которая охватывала бы все основные законы природы, – это уже мечта Эйнштейна. Ответ на него прямо зависит от того, способна ли космология мультивселенной предложить альтернативную точку зрения на благоприятное для жизни устройство нашей Вселенной. Ведь только понимание того, как именно все частицы и силы Природы гармонично сочетаются друг с другом, может пролить новый свет на однозначность фундаментальных физических законов – или отсутствие таковой, – а значит, и понять, до какой степени мы можем ожидать их изменчивости в мультивселенной.

МЫ ОБЫЧНО ПРЕДСТАВЛЯЕМ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ В ВИДЕ СКОЛЛАПСИРОВАВШИХ ОСТАТКОВ МАССИВНЫХ ЗВЕЗД. ЭТОТ ВЗГЛЯД, ОДНАКО, СЛИШКОМ ОГРАНИЧЕН – ЛЮБОЕ ТЕЛО МОЖНО ПРЕВРАТИТЬ В ЧЕРНУЮ ДЫРУ, ЕСЛИ СЖАТЬ ЕГО КАК СЛЕДУЕТ.

Большая часть видимого вещества состоит из атомов, а те, в свою очередь, – из электронов и крошечного ядра – конгломерата протонов и нейтронов. Атомные ядра удерживаются вместе ядерными силами, так называемым сильным взаимодействием, которое действует на кварки – частицы, из которых составлены протоны и нейтроны. Сильное взаимодействие и в самом деле очень сильное, но действует только на очень коротких расстояниях, резко падая до нуля на расстояниях выше примерно одной десятитриллионной доли сантиметра. Вторая ядерная сила – она называется «слабым взаимодействием» – действует и на кварки, и на другой класс частиц вещества, в который входят электроны и нейтрино: эти частицы называют лептонами. Слабое взаимодействие отвечает за превращения некоторых ядерных частиц в другие. Например, изолированный нейтрон неустойчив и за несколько минут распадается на протон и два лептона – а вызывают этот распад именно силы слабого взаимодействия. Третья и последняя сила, воздействующая на частицы, электромагнитная сила, знакома нам лучше всех остальных. В отличие от сильного и слабого взаимодействий электромагнетизм, как и гравитация, действует на очень больших расстояниях. Он проявляется не только на атомных и молекулярных масштабах, привязывая электроны к атомным ядрам и связывая атомы в молекулы, – он действует и на макроскопических расстояниях. Поэтому неудивительно, что, наряду с гравитацией, электромагнетизм управляет большинством ежедневных явлений и имеет множество применений и проявлений – от устройств связи и МРТ-сканеров до радуги и полярного сияния.