Аманда Гефтер - На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё

• Название: На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё
• Автор: Аманда Гефтер
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2016
• ISBN: 978-5-17-087484-2

Вселенная выглядит так, словно ее объем конечен, и время ее существования также конечно. Значит, вопрос о ее возникновении не лишен смысла: может быть, ей предшествовало ничто? Ни пространства, ни времени, ни материи, ни существования? Можно ли себе представить ничто? Такой неожиданный вопрос задал Аманде Гефтер ее отец Уолтер Гефтер, когда ей было всего пятнадцать лет. Так получилось, что этот странный вопрос определил всю ее дальнейшую судьбу. Аманда стала погружаться в пучину современной физики и разбираться в хитросплетениях современной философии. Принято считать, что современная физика делается так далеко за пределами обыденного опыта, что только строгость и мощь используемого ею математического аппарата может обеспечить физику-теоретику подобие путеводной нити в его исследованиях, а философия может ему только помешать. Аманда Гефтер блестяще опровергает оба тезиса: журналистская непосредственность и философская проницательность помогают ей научиться видеть смысл формул, почти не обращая внимания на сами формулы, благодаря этому она добивается признания лучших физиков планеты и разговаривает с ними на равных.

---

У идеализма Беркли был один фатальный – и, честно говоря, очевидный – недостаток: его зависимый от сознания мир сам зависел от сознания всех тех, кто его воспринимал, тех, кто поэтому должен быть каким-то образом отделен от воспринимаемого мира. В этом состоял категорийный дуализм наблюдателя и наблюдаемого. Две принципиально разные категории. Но чем тогда является наш мозг, если не физическим объектом, созданным из того же, что он симулирует? В конце концов, мы просто части Вселенной, наблюдающие сами себя, и если мы симуляция, то мы – симуляция, симулирующая самое себя. Итого: все это просто большой космический зеркальный зал? Зеркала, отражающие зеркала, бесконечный регресс изображений и больше ничего? Может, это и имел в виду Уилер, когда говорил о самонастраивающемся контуре? Или мой отец, когда садился в позу лотоса? Тебе, наверное, кажется, будто ты – это ты, и есть еще весь остальной мир вне тебя. Но это все только один единый мир.

Я уже была готова обречь себя на жизнь в платоновской пещере, путая тени с реальными предметами, когда меня осенило: мозг и сам по себе вселенная. Что бы мы ни думали, никакого «вне» не существует. Односторонняя монета, одна сторона вещей…

Смолин сказал, что первым принципом космологии следует считать утверждение, что нет ничего вне Вселенной. Может быть, нам было нужно аналогичное утверждение и здесь: нет ничего за пределами реальности. Внезапно проблема симуляции стала ужасно похожа на проблему наблюдателя в квантовой космологии, только в другом обличье. Вы не можете выйти за пределы Вселенной, вы не можете выйти за пределы вашего мозга, и вы не можете выйти за пределы реальности. Если я симуляция, то нет никакого способа заглянуть за пределы этой симуляции и посмотреть на нее с более высокого уровня реальности, я даже не могу выйти на следующий уровень самой симуляции. А если я не симуляция, то, аналогичным образом, я не могу выйти за пределы реальности и, оглянувшись, убедиться, что она реальна. Просто нет систем отсчета, которые позволили бы оценить реальность знакомой нам реальности. Рассуждения о симуляциях апеллируют к несуществующей богоподобной системе отсчета. Значит ли это, что мы никогда не узнаем истину? Или истина состоит в том, что реальность – это односторонняя монета?

Согласно Лейбницу: «…Даже если бы сказали, что вся эта жизнь не более чем сон, а наблюдаемый мир не более чем фантазма, то я бы ответил, что этот сон или эта фантазма были бы достаточно реальны, если бы мы, хорошо пользуясь разумом, никогда не обманывались ими»[17]. Ну, извините, господин Лейбниц, но я искала чего-то немного большего, чем то, что можно назвать «достаточно реальным»! Я ищу окончательную реальность и не собираюсь соглашаться ни на что меньшее.

Несколько месяцев спустя мне позвонили из New Scientist. Они хотели, чтобы я написала статью о группе физиков на Лонг-Айленде, которой удалось создать файербол. Я уже однажды писала для них статью о петлевой квантовой гравитации – по просьбе их главного редактора Майкла Брукса, с которым познакомилась в автобусе в Дейвисе. Несмотря на все предупреждения о почти неизбежном отказе принять статью, Брукс не только взял ее, но и вынес на обложку. А теперь меня просят написать еще одну? Слишком хорошо, чтобы быть правдой.

– Материал сложный, связан с физикой элементарных частиц, – пояснила редактор, с которой я никогда не встречалась. – Мы все решили, что вы относитесь к тем немногим авторам, которые могли бы с этим справиться. Вы готовы попробовать?

Мы все решили?

Я прокашлялась, чтобы скрыть волнение:

– Да, конечно.

– Они подозревают, что у них получилась кварк-глюонная плазма, – продолжила она.

– Ах да, кварк-глюонная плазма, – сказала я. – Очень интересно!

Положив трубку, я сразу же приступила к работе. Мне нужно было позвонить физикам на Лонг-Айленд и попросить их подробно рассказать об эксперименте. И мне необходимо было обсудить это с другими физиками, работающими в этой области, чтобы понять, насколько эти наблюдения важны для познания Вселенной. Но в первую очередь надо было разобраться, что это за чертовщина, кварк-глюонная плазма.

Эта ночь была самой сюрреалистической из всех моих сюрреалистических ночей.

Я уже свернулась калачиком в постели с книгой о кварках, когда зазвонил телефон. Это был отец, звонивший из гостиницы в Чикаго, где он посещал симпозиум радиологического общества.

Я заложила страницу и закрыла книгу:

– Что случилось?

– Меня пригласили на прием в Филдовский музей сегодня вечером, – сказал он. – Пока все занимались в атриуме коктейлями, я пошел посмотреть музей. Он был уже закрыт, так что посетителей не было. И оказалось, что сейчас там проходит выставка, посвященная Эйнштейну! Я был один в комнате, наполненной вещами Эйнштейна – его рукописями, фотографиями, письмами. Это было так странно. Было очень тихо, и я оставался наедине со всеми его вещами. Почему-то я не мог отвести глаз от его компаса. Мне захотелось схватить его и убежать.

– Могу себе представить! – сказала я.

Когда он повесил трубку, я улыбнулась: у меня перед глазами встала картина, как мой отец разбивает стеклянную витрину и, прихватив компас, убегает сквозь толпу растерянных врачей-радиологов, а рой музейных охранников гонится за ним, крича: «Держите его!» А потом он бы летел обратно на восточное побережье. И затем – это же все-таки были мои грезы – я представила, как он упаковывает компас в небольшую коробку, обернув его поклоном, и передает его мне.

Эйнштейну было всего четыре или пять лет, когда его отец подарил ему этот компас. Это был один из тех предметов, которым каким-то образом было суждено изменить мир. Наблюдая, как невидимая сила каждый раз снова направляла стрелку компаса на север, Эйнштейн убедился, что «в нем есть что-то глубоко скрытое». И он провел остаток своей жизни, пытаясь найти это.

Аналогичным образом мой отец тоже предложил мне впервые задуматься над тем, что реальность – это не то, что мы видим. Только в моем случае это был не компас, а идея, и вместо того чтобы стать Эйнштейном, я сделалась горе-журналистом, у которого больше вопросов, чем ответов. Все же – мне пришло в голову только сейчас – лучший подарок, который родители могут сделать своему ребенку, – это тайна.

Квантовая хромодинамика, или КХД, – это теория, описывающая, как глюоны связывают кварки друг с другом в группы по три, образуя протоны и нейтроны, которые можно найти в ядре каждого атома. Кварки, как я узнала, бывают трех возможных цветов (метафорически): красного, синего и зеленого. Если сложить все три цвета, то получится нейтральный белый. В нашем мире группы кварков всегда должны быть нейтрального цвета. Это означает, что они обязаны существовать только группами, связанные глюонами. В свободном виде одиночные кварки не встречаются. Все это верно до тех пор, пока вы не начали их подогревать. При экстремальных температурах, например тех, которые образовались после Большого взрыва, связи глюонов ослабевают, кварки высвобождаются, и материя растворяется в первичной плазме.

Для достижения таких экстремальных температур физики с помощью коллайдера для релятивистских тяжелых ионов, или RHIC, в Брукхейвенской национальной лаборатории разгоняют ядра золота почти до скорости света и затем сталкивают их вместе, высвобождая при этом сотню миллиардов электрон-вольт энергии, в результате чего образуется файербол в триста миллионов раз горячее, чем поверхность Солнца. Он живет всего 10—23 секунды. Но в эту долю секунды кварки пребывают в свободном состоянии.

Это было волнующее открытие, но плазма оказалась весьма непохожа на то, что физики ожидали. Вопреки их расчетам, кварки и глюоны двигались, по-видимому, упорядоченным образом. Это вовсе не было хаотическим свободным движением газа: они, скорее, плавали синхронно, что характерно для жидкости. Причем по своей вязкости эта жидкость ближе к идеальной, чем любая другая известная жидкость – она почти в двадцать раз более жидкая, чем вода.

Это было любопытно, но по-настоящему мое внимание зацепило сказанное Иоганном Рафельским. Он был экспертом по кварк-глюонной плазме, и я позвонила ему, чтобы обсудить скрытые смыслы открытия.

– Удержание кварков объясняется структурой вакуума, – сказал он мне. – Поэтому надо было расплавить вакуум, растворить связи между кварками, позволяя им свободно двигаться.

Расплавить вакуум? Эта фраза не выходила у меня из головы. Она была пугающе странной – как вы можете расплавить ничто? Ладно, я знала, что вакуум на самом деле не был «ничто». Ничто – это, по-видимому, состояние с нулевой энергией. Но ноль – слишком точное число для квантовой механики. Квантовое ничто активно бурлит благодаря соотношению неопределенности между энергией и временем: чем короче интервал времени, тем больше энергия, которая может спонтанно возникнуть из глубины вакуума только для того, чтобы в мгновение ока снова исчезнуть. Эта энергия может принять форму виртуальной пары частицы и античастицы, которые рождаются из кипящего вакуума и затем, встретившись, аннигилируют друг с другом. Но как же эти виртуальные флуктуации вакуума связывают кварки вместе? Мне придется еще разобраться в этом, – и побыстрее.