В начале было ничто. Про время, пространство, скорость и другие константы физики

Чтобы поглубже проникнуть в суть этой симметрии, я хочу сделать одно замечание, но к нему понадобится небольшое вступление. Есть два способа смотреть на мир. Его можно описывать либо через положения предметов, либо через их количества движения (в главе 2 я ввел понятие количества движения как произведение массы на ускорение). До сих пор я описывал Ничто через положения: я говорил, что Ничто очевидным образом однородно – ведь невозможно представить себе холмы и впадины в абсолютной пустоте, это как минимум оксюморон. Однако представим себе, что мы сменили оптику и теперь смотрим на Ничто с точки зрения количества движения. Этот процесс вовсе не такой уж нелепый, каким может с первого взгляда показаться, – существуют методы исследования вещества, которые сводятся именно к этому. Таким путем, например, сделано множество великолепных открытий в биологии (таких, как определение структуры ДНК). Я имею в виду технику рентгеновской дифракции, когда пучок рентгеновских лучей проходит сквозь кристалл и рассеивается (а точнее, испытывает дифракцию) с образованием картины пятен, из которой можно извлечь информацию о пространственном распределении. Эти пятна по сути отражают структуру молекулы, рассматриваемую через призму количества движения[47].

Вероятно, вы согласитесь, что, когда вы рассматриваете Ничто через ваши новые очки, вы по-прежнему не увидите ничего. Это новое видение Ничего столь же однородно, как и прежнее, основанное на положениях. Раз это так, и если вы продолжаете соглашаться с тем, что при сотворении мира ничего особенного не произошло, тогда получается, что непосредственно после возникновения Вселенной она должна была оставаться однородной в смысле количества движения. Следствие этой однородности – независимость законов природы от скоростей чего бы то ни было. При условии, что наблюдатель и наблюдаемый объект движутся с одинаковой скоростью (так, что нам не надо беспокоиться об относительности), законы для них должны быть одинаковы. Например, качания маятника подчиняются одному и тому же закону, независимо от того, движутся ли часы, в которых установлен этот маятник, со скоростью 100 м/c или покоятся. (Отклонения появились бы, если бы часы находились в покое, а вы в движении, но это уже совсем другая история, здесь в игру вступает теория относительности: см. главу 9.)

Вселенная обладает глубокой симметрией, когда она описывается в терминах положений и количества движения. Эта симметрия проявляется в колебаниях маятника. Энергия качающегося маятника (а на самом деле любого осциллятора, например груза на конце пружины) состоит из двух эквивалентных частей, симметричных относительно пространства и количества движения. Когда маятник качается, энергия перетекает из его количества движения в смещение и обратно. Если вы снимете ваши повседневные очки и наденете другие, способные видеть количество движения, то поймете, что никакой разницы между этими способами видения не существует. Там, где раньше вы видели смещение, теперь вы увидите количество движения, и наоборот. Именно эта симметрия и лежит в основе ритмичных и непрестанных колебаний маятника, груза, подвешенного на пружине, или осцилляций часового маховика.

* * *

В этой главе неведение завело нас далеко, и вдруг оказалось, что, если оно направлено в верное русло, оно становится основой знания. Один из видов такого неведения – отсутствие знания о поведении индивидуальных сущностей. Оно вынуждает нас, подобно социологам, прибегать к оцениванию поведения толпы – в нашем случае молекул газа. В результате мы обнаруживаем, что газ подчиняется определенным законам, которые затем с большим успехом применяются к термодинамике. Затем мы столкнулись и с другим видом неведения, касающегося поведения сущностей, – я имею в виду не только маятники и пружины, но и многое другое. Будучи слегка смещенными из состояния покоя, все эти сущности, за исключением некоторых особых случаев, склонны вести себя одним и тем же характерным образом, и в этом проявляются законы, объясняющие такое их поведение. В качестве бонуса мы обнаруживаем, что в этом поведении проявляется еще одна глубокая симметрия Вселенной, которая порождена ее происхождением из однородного Ничего.

7 Атака легкой кавалерии

Законы электричества и магнетизма