Почему существует наш мир? Экзистенциальный детектив

Само понятие непроницаемости, на котором основано наше повседневное понимание материального мира, оказывается чем-то вроде математической иллюзии. Почему мы не проваливаемся сквозь пол? Почему камень отскакивает, когда доктор Джонсон его пинает? Потому что два твердых объекта не могут проникнуть друг в друга, вот почему. Однако причина, по которой они этого не могут, не имеет никакого отношения к некой присущей материи внутренней твердости – скорее, дело в числах. Чтобы сжать два атома вместе, нужно поместить электроны в этих атомах в идентичные квантовые состояния, а в квантовой теории это запрещено принципом Паули, который разрешает двум электронам сидеть друг на друге, только если их спины противоположны.

Что касается устойчивости отдельного атома, то это тоже в основном математическая проблема. Что не позволяет электронам в атоме упасть на ядро? Если бы электроны находились на ядре, мы бы знали точное местоположение каждого из них (прямо в центре атома), а также их скорость (нулевую). И это нарушило бы принцип неопределенности Гейзенберга, который не позволяет одновременно определить координаты и количество движения частицы.

Таким образом, твердость обычных материальных объектов вокруг нас – столов, стульев, камней и так далее – является следствием принципа запрета Паули и принципа неопределенности Гейзенберга. Другими словами, она сводится к паре абстрактных математических отношений.

На самом фундаментальном уровне наука описывает элементы реальности в терминах их отношений друг с другом, игнорируя любые «материальные» черты, которыми могут обладать эти элементы. Например, наука говорит нам, что электрон имеет определенную массу и заряд, но они являются всего лишь свойствами, позволяющими другим частицам и силам действовать на электрон определенным образом. Наука говорит нам, что масса эквивалентна энергии, но не объясняет, что такое энергия – помимо того, что это некое число, которое, будучи правильно вычисленным, сохраняется во всех физических процессах. Как заметил Бертран Рассел в своей книге «Анализ материи», изданной в 1927 году, когда дело доходит до истинной природы сущностей, составляющих мир, наука хранит молчание. Она дает нам только гигантскую паутину взаимоотношений – только структура и никакой материи. Сущности, из которых состоит физический мир, подобны шахматным фигурам: значение имеет не материал, из которого она сделана, а роль, предопределенная для каждой фигуры системой правил, согласно которым она может двигаться.

С точки зрения физики реальность очень похожа на то, как Фердинанд де Соссюр, отец современной лингвистики, представлял себе язык больше века назад. Соссюр утверждал, что язык является лишь системой отношений, слова не имеют внутренней сущности. Сам по себе характер издаваемых нами звуков не имеет отношения к общению – важна система контрастов между этими звуками. Именно это имел в виду Соссюр, когда писал: «В языке существуют лишь различия без положительных элементов»¹³¹.

Утверждение Соссюром превосходства структуры над материей вдохновило движение структуралистов, которое смело экзистенциализм во Франции в конце 50-х годов. В антропологии сторонником этой идеи был Клод Леви-Стросс, в литературной теории – Ролан Барт. Ее расширение на Вселенную в целом вполне можно назвать «космическим структурализмом». Если реальность в самом деле лишь чистая структура, то ее можно описывать совершенно другими способами – например, способом Пенроуза и Тегмарка. С их точки зрения, реальность по сути своей является математической: ведь математика – это наука о структуре, она ничего не знает о материи и абсолютно в ней не нуждается. Структурно одинаковые миры, сделанные из разных субстанций, для математика идентичны. Такие миры называются изоморфными, от греческого «изос» (одинаковый) и «морф» (форма). Если Вселенная снизу доверху есть лишь структура, то она может быть полностью описана с помощью математики. И если математические структуры существуют объективно, то Вселенная должна представлять собой одну из таких структур. По крайней мере, именно это, видимо, имеет в виду Тегмарк, когда говорит, что «все математические структуры существуют физически»¹³². Если в действительности никакой материи нет, то математическая структура равнозначна физическому существованию. Кому нужна плоть, если достаточно костей?

Есть несколько отличающийся от этого взгляд на безматериальную реальность: мир состоит не из математики, а из информации. Этот взгляд физик Джон Арчибальд Уилер выразил чеканным лозунгом: «Все из бита». Уилер, который работал с Альбертом Эйнштейном и преподавал Ричарду Фейнману, обладал даром чеканить подобные фразы – именно он придумал «черную дыру», «кротовую нору» и «квантовую пену».