Основы реальности. 10 фундаментальных принципов устройства Вселенной

Видимая Вселенная отличается однородностью. Она состоит из одинаковой материи, подчиняющейся единым законам, организованной схожим образом, равномерно распределенной повсюду. Другой вопрос заключается в том, распространяется ли эта «универсальная» модель на те части Вселенной, которые пока недоступны для нашего взора. Или на самом деле наш мир — мультивселенная, в основе которой много разных структур и законов?

Лучшим способом узнать это было бы наблюдение каких-то странных вещей, происходящих где-то очень далеко. Так, при помощи фактов, указывающих на другие фундаментальные законы и другую космологию, мы могли бы установить существование мультивселенной экспериментально. Как ни печально, эти факты также могут указать на то, что «другие» части мультивселенной станут видимыми только в отдаленном будущем, а пока остаются за горизонтом. Я говорю «печально», поскольку лично для меня это выводит познание мира, где мы живем, на более высокий уровень. Но именно там происходит чудо. Кроме того, поиск истины помогает нам быть честными.

Частицы пространства?

Евклид полагал, что, используя одни и те же концептуальные инструменты, можно измерять расстояние все точнее и точнее. Он ничего не знал об атомах, об элементарных частицах и квантовой механике. Теперь наши знания богаче. Когда мы делим материю на очень маленькие части, все существенно меняется! Капля воды, кажущаяся цельной и спокойной, распадается на атомы и даже на более фундаментальные частицы, исполняющие рок-н-ролл на мотив квантовой механики.

Для измерения межатомных расстояний необходимы устройства, сильно отличающиеся от тех несгибаемых линеек, которыми располагал Евклид. Адаптировать подобные инструменты для новых целей просто невозможно, несмотря на то, что в наших фундаментальных уравнениях геометрия Евклида продолжает свое триумфальное шествие. В рамках этих уравнений элементарные частицы и соответствующие им поля занимают целостный континуум, эквивалентный во всех своих частях, где, как и предполагал Евклид, могут быть измерены длины и углы и где работает теорема Пифагора. Просто поразительно, что природа столь снисходительна к нам. По крайней мере, до сей поры.

Но, возможно, так будет не всегда. В соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна пространство — своего рода материя, динамическая сущность, которая может изгибаться и двигаться. Далее мы поговорим еще о множестве фактов, подтверждающих это мнение. В соответствии с принципами квантовой механики все, что может двигаться, спонтанно движется. В результате расстояние между двумя точками флуктуирует. Комбинируя общую теорию относительности и квантовую механику, мы получим, что само пространство — своего рода подрагивающее желе, находящееся в постоянном движении.

Когда расстояние между частицами не слишком мало, такие предсказываемые квантовые флуктуации составляют ничтожную часть всего расстояния. С практической точки зрения мы смело можем ими пренебречь и вернуться к привычной геометрии Евклида. Но когда мы «опускаемся» до расстояния порядка 10^-33 сантиметров, крошечного расстояния, известного как планковская длина, характерные флуктуации расстояния между двумя точками могут быть сравнимы с самой этой длиной. На ум приходят апокалиптические строчки Уильяма Батлера Йейтса:

…держать не может центр;
Анархия распространилась в мире…[25]

Извивающиеся линейки и пляшущие компасы подрывают основы подхода к геометрии как Евклида, так в конечном счете и Эйнштейна. В мире таких малых длин не работают идеи, на которых основана GPS, поскольку на размерах порядка планковской длины орбиты спутников будут зашумлены и непредсказуемы. Что их сменит? Точно сказать не может никто. Надежды на помощь эксперимента нет: планковская длина в тысячи триллионов раз меньше расстояний, которые ученые уже могут «увидеть». Лично мне трудно сопротивляться желанию воспринимать пространство-время как нечто вроде материи, которую мы понимаем существенно лучше. Если принять эту точку зрения, пространство будет состоять из невероятно большого числа одинаковых объектов — частиц. Все они будут рождаться, контактировать с несколькими соседями, обмениваться посланиями, объединяться, расходиться в разные стороны и погибать.

Глава 2. Здесь много времени

ПРЕЛЮДИЯ: ИЗМЕРЕНИЕ И СМЫСЛ

Фрэнк Рамсей (1903–1930) — ярко вспыхнувшая, но быстро погасшая звезда. В 26 лет он умер от болезни печени, но до этого очень многое успел сделать в математике, экономике и философии. Несмотря на молодость, в 1920-х годах он был центральной фигурой интеллектуальной жизни Кембриджа. Рамсей сотрудничал и спорил с такими гигантами, как Джон Мейнард Кейнс и Людвиг Витгенштейн, которых многие признают величайшим экономистом и величайшим философом двадцатого столетия. «Теория Рамсея» — необычный раздел математики, выросший из его работ[26].