A Universe from Nothing: Why There Is Something Rather Than Nothing

Цель этой книги проста. Я хочу показать, как современная наука в разных ее ипостасях может ответить – и отвечает – на вопрос, почему на свете есть нечто, а не ничего. Ответ на него дают и головокружительно прекрасные данные наблюдений и экспериментов, и теории, лежащие в основе большей части современной физики, – все они демонстрируют, что получить нечто из ничего можно без каких-либо затруднений.

Наука хорошо зарекомендовала себя в расширении нашего понимания природы, поскольку дух научного исследования основан на трех основных принципах: (1) следуй за фактами, куда бы они ни вели, (2) если у кого-то есть теория, надо, чтобы он готов был опровергнуть ее с тем же старанием, с каким доказывает, что она верна, и (3) мерило истины – эксперимент, а не утешение, которое черпаешь в своих априорных убеждениях, и не красота и элегантность, которую видишь в своих теоретических моделях.

Этот порядок создан Божественным разумом, благодаря которому существует не только Вселенная, но и мы. Другой вывод – что не существует ничего, кроме самих законов. Эти законы сами потребовали, чтобы возникла наша Вселенная, чтобы она развивалась и эволюционировала, и мы – неизбежный побочный продукт действия этих законов. Может быть, эти законы и вечны, а может быть, и они когда-то возникли – в результате какого-то пока не известного, но, вероятно, чисто физического процесса. О том, который из этих сценариев верен, и по сей день спорят философы и теологи, а иногда и ученые. Мы не можем сказать наверняка, какой из них описывает нашу Вселенную, и, возможно, так этого и не узнаем. Все дело в том, как я уже говорил в начале книги, что окончательно решать этот вопрос будут не надежды, стремления, откровения или отвлеченные размышления. Если нам вообще удастся получить ответ, его даст исключительно исследование окружающего мира.

Ведь физика – наука прежде всего эмпирическая, движимая экспериментами и наблюдениями. Если бы мы не вывели существование темной энергии из наблюдений, сомневаюсь, что у какого-нибудь теоретика хватило бы сегодня храбрости заявить о ее существовании.

Существование или отсутствие Творца не зависит от наших предпочтений. Мир без Бога и без цели может казаться неприятным и бессмысленным, но одно лишь это не требует существования Бога.
Подобным же образом наш разум не может с легкостью представить себе бесконечность (хотя математика, плод нашего разума, запросто с ней управляется), тем не менее из этого не следует, что бесконечности не существует.

В этом и состоит интеллектуальная несостоятельность большей части теологии, равно как и отдельных направлений современной философии. Ведь «ничто» обладает точно таким же физическим смыслом, что и «нечто», особенно если приходится определять его как «отсутствие чего-то». Следовательно, нам надлежит точно понимать физическую природу и того и другого. А любое определение без научной базы – пустые слова.

Теперь религиозные критики указывают мне, что нельзя называть пустое пространство «ничем» – скорее это «квантовый вакуум», в отличие от религиозного или философского идеализированного «ничего».
Хорошо, да будет так. А если, допустим, мы хотим описать «ничто» как отсутствие самого пространства и времени? Этого достаточно? Опять же я думаю, что когда-то этого было достаточно – но прошли те времена. Мы узнали, и об этом мы еще поговорим, что время и пространство способны возникать спонтанно, и теперь нам твердят, что и это «ничто» – совсем не то «ничто», которое требуется. Нам говорят, что избавление от «настоящего ничего» требует Божественной воли, а следовательно, «ничто» должно определяться как «то, из чего только Бог может создать нечто».

Моя истинная цель – продемонстрировать, что наука действительно изменила правила игры, так что все эти отвлеченные и бесполезные дебаты о природе небытия сменились полезными и практическими попытками понять, откуда на самом деле могла взяться наша Вселенная.

«Как так получилось, что на свете есть нечто, а не ничего» На самом деле мы можем дать определенные ответы на основе изучения природных явлений только на вопросы типа «как так получилось?»

Для ответа на столь плодотворные вопросы необходимы теоретические предсказания, которые можно проверить экспериментально, чтобы более целенаправленно расширять наши практические представления о Вселенной.

Согласно бритве Оккама, если какое-то событие физически возможно, нам не требуется прибегать к более экстраординарным объяснениям, чтобы его обосновать. Очевидно, что требование существования всемогущего божества, которое каким-то образом существует вне нашей Вселенной (или мультивселенной) и при этом управляет всем, что в ней происходит, – это и есть экстраординарное объяснение. Следовательно, обращаться к нему следует в последнюю, а не в первую очередь.

Очевидно, вводить «Бога», чтобы уйти от трудных вопросов «каким образом?», – это просто интеллектуальная лень.

Стоит обратить внимание, что нечто может возникнуть в пустом пространстве именно потому, что энергетика пустого пространства в присутствии гравитации совсем не такая, как мы могли бы предполагать, руководствуясь здравым смыслом, пока не открыли основополагающие законы природы.

Но никто никогда не говорил, что Вселенная руководствуется тем же, что когда-то казалось разумным нам, близоруко глядящим на нее из нашего уголка пространства и времени. Конечно, априори кажется разумным вообразить, что вещество не может возникать спонтанно из пустого пространства, то есть что нечто не может возникнуть из ничего. Но когда мы принимаем в расчет динамику гравитации и квантовую механику, то обнаруживаем, что точка зрения здравого смысла уже не верна. В этом и состоит красота науки, и бояться этого не следует. Просто наука заставляет нас пересмотреть то, что кажется разумным и очевидным, чтобы привести свои взгляды в соответствие с устройством Вселенной, а не наоборот.

Несомненно одно. Метафизический «закон», в существовании которого безусловно убеждены все те, с кем я обсуждал вопрос о сотворении мира, – что «из ничего ничего и не получится», – с научной точки зрения не обоснован. Утверждать, будто это самоочевидная, непоколебимая, неоспоримая истина, – все равно что ошибочно заявлять вслед за Дарвином, что происхождение жизни лежит вне сферы компетенции науки, на том основании, что вещество не может быть ни создано, ни уничтожено, что также неправда. Подобные высказывания свидетельствуют лишь о нежелании признавать простой факт, что природа, скорее всего, умнее философов и богословов.

Я убежден – и рассказываю об этом в книге, – что намного полезнее основывать наши определения на эмпирически открытых фактах, чем на абстрактных философских заповедях. Для меня, вне зависимости от вопроса «несуществования», который уводит нас ко множеству потенциально глубоких философских вопросов, но довольно беспомощных физических идей, по-настоящему чудесным аспектом нашей Вселенной, вдохновившим, я уверен, на протяжении столетий множество споров на эту тему, представляется вопрос о том, как все, что мы видим вокруг, возникло из Вселенной, где ничего этого еще не существовало. Казалось бы, это противоречит по меньшей мере закону сохранения энергии и, что еще важнее, здравому смыслу. Но в этом и состоит одно из великолепных свойств науки, которое я хочу донести до читателей: здравый смысл – не обязательно хороший ключ к пониманию природы на переднем крае науки. Наш здравый смысл должен делать выводы из Вселенной, а не наоборот. И замечательное нечудесное чудо состоит в том, что сочетание квантовой механики и гравитации и правда разрешает ситуацию, когда какое-то вещество возникает из отсутствия всякого вещества.

Вселенная – гораздо более странная, богатая и восхитительная, чем может представить себе скудная человеческая фантазия. Современная космология заставляет нас рассматривать идеи, которые 100 лет назад не могли быть даже сформулированы. Великие открытия ХХ и ХХI вв. не просто изменили мир, в котором мы живем и действуем, но и произвели переворот в нашем понимании устройства мира или миров, которые существуют или могут существовать прямо у нас под носом, – реальности, которая таится от нас, покуда мы не наберемся храбрости и не отправимся ее искать.

Вот почему философия с теологией в принципе не способны самостоятельно найти ответы на подлинно фундаментальные вопросы о нашем существовании, которые нас терзают. Пока мы не откроем глаза и не позволим самой природе направлять наши исследования, мы обречены вязнуть в болоте собственной близорукости.

Более того, те, кто утверждают, что из ничего ничего и не получится, похоже, ничуть не возражают против наивного представления о том, будто Бог каким-то образом обходит это ограничение. Но опять же если предположить, что идея подлинного несуществования не требует даже потенциала для возникновения чего-то, то Бог не может творить свои чудеса, поскольку, если он создает нечто из ничего, значит, потенциал для возникновения чего-то все же был. Просто утверждать, что Бог может делать то, чего не может природа, – это все равно что утверждать, что сверхъестественный потенциал для возникновения чего-то отличается от обычного природного потенциала для возникновения чего-то. Однако все это на первый взгляд надуманные семантические различия, придуманные теми, кто заранее (как теологи) решил, будто сверхъестественное (то есть Бог) должно существовать, и поэтому определяет свои философские идеи (опять же никак не связанные ни с какими эмпирическими основами) так, чтобы они исключали все, кроме возможности существования Бога.

Однако я исхожу из предположения, что читатели этой книги не склонны делать из Бога к каждой бочке затычку и упоминать его всякий раз, когда наши наблюдения дают парадоксальную или не совсем понятную картину.

Если мы хотим сделать какие-то философские выводы относительно собственного существования, собственной значимости и значимости Вселенной, надо строить свои выводы на эмпирических знаниях. Подлинная широта кругозора – это когда подгоняешь свои фантазии под объективные данные о реальности, а не наоборот, даже если выводы тебе не по душе.

Без науки все на свете – чудо. А с наукой остается возможность того, что чудес вообще не бывает.

Мы живем в мире, насквозь пронизанном наукой, в мире целостном и реальном. И невозможно превратить его в игру, встав на чью-то сторону.

В предисловии к этой книге я уже упоминал, что недостаточно просто определить «ничто» как «несуществование», чтобы заявить, что физика – как и наука в целом – не может ответить на этот вопрос. Приведу дополнительный, более конкретный довод. Рассмотрим пару «электрон – позитрон», которая спонтанно возникла из пустого пространства поблизости от ядра какого-то атома и в течение того краткого времени, пока она существует, влияет на свойства этого атома. Можно ли сказать, что электрон и позитрон в каком-то смысле существовали и до этого? Разумеется, при любом сколько-нибудь осмысленном определении они не существовали. Их существование было потенциально возможно, что да, то да, но это не определяет существование частиц пары в большей степени, чем потенциальное существование человеческого существа на том лишь основании, что у меня имеются сперматозоиды, а поблизости находится женщина, у которой сейчас овуляция, и мы с ней в принципе могли бы вступить в сексуальные отношения. По-моему, лучший ответ на вопрос, каково это, когда ты умер (то есть не существуешь), – это предложение представить себе, каково тебе было, когда тебя еще не зачали.

Пустое пространство – штука очень сложная. Это бурлящее варево из виртуальных частиц, которые то возникают, то исчезают так быстро, что мы не можем непосредственно их зарегистрировать.

Виртуальные частицы – это проявление фундаментального свойства квантовых систем. В самой основе квантовой механики лежит правило, которым руководствуются некоторые политики и генеральные директора: пока никто не видит, можно делать все что угодно. Системы проходят все возможные состояния, пусть и за кратчайший миг, в том числе и состояния, которые были бы недопустимы, если бы систему измеряли. Эти «квантовые флуктуации» – самая суть квантового мира: из ничего постоянно получается нечто, пусть и на мгновение.

В квантовой гравитации вселенные могут и, более того, всегда будут спонтанно возникать из ничего. Подобные вселенные не обязаны быть пустыми, они могут иметь вещество и излучение, но лишь при условии, что полная энергия с учетом отрицательной энергии, связанной с гравитацией, будет равна нулю.

Мораль ясна: квантовая гравитация не только допускает возникновение вселенных из ничего – в данном случае это, подчеркиваю, означает отсутствие пространства и времени – она может требовать этого. «Ничто» в этом смысле – то есть отсутствие пространства, времени и чего-либо вообще! – нестабильно.

Доказывает ли это, что наша Вселенная возникла из ничего? Нет, конечно. Но это позволяет еще на шаг приблизиться к принятию такого сценария. А кроме того, оно снимает еще одно возражение против идеи создания из ничего, как было написано в предыдущей главе. Там «ничто» означало пустое, но уже существующее пространство в сочетании с определенными и хорошо известными законами физики. Теперь же необходимость в пространстве отпала.

Как я уже писал, по мере того как мы понемногу разбирались в устройстве Вселенной, менялся и эволюционировал самый смысл этих вопросов. «Почему на свете есть нечто, а не ничего?» следует понимать в контексте миропорядка, где эти слова звучат уже совсем не так, как раньше, где размываются границы между «нечто» и «ничто», где при разных условиях одно не просто может, но и должно переходить в другое.

Вот почему, думается мне, очень важно, что Вселенная, которая возникает из ничего, – так, как я старался это описать, – возникает естественным и даже единственно возможным образом, все больше и больше соответствует всем нашим знаниям о мире. Эти знания – результат не философских или богословских размышлений о морали, не каких-то спекуляций о доле человеческой. Нет, они основаны на поразительных, увлекательных достижениях эмпирической космологии и физики элементарных частиц, и об этих достижениях мы с вами поговорили.

Стоит предположить, что у Вселенной был создатель и был план, как люди превращаются в объект жестокого эксперимента, в ходе которого нас создали больными, а потом повелели выздороветь. Кристофер Хитченс

Если Вселенной правят незыблемые законы, то мифические боги Древней Греции и Рима бессильны. Они не могут по своей воле менять мир, чтобы чинить человечеству хитроумные препятствия. И это относится не только к Зевсу, но и к ветхозаветному Богу. Разве можно остановить Солнце в небе, если оно не обращается вокруг Земли, а его движение по небу на самом деле объясняется вращением Земли? Если бы Земля внезапно остановилась, на ее поверхности возникли бы такие силы, которые уничтожили бы все творения рук человеческих, да и самих людей заодно.

Разумеется, сверхъестественные действия – это ровно то же самое, что чудеса. То есть именно то, что обходит законы природы. Бог, способный создать законы природы, предположительно должен быть способен и игнорировать их при желании. Правда, несколько настораживает тот факт, что законы очень часто обходились тысячи лет назад, до изобретения современных технических средств, которые могли бы это задокументировать, а в наши дни такого почему-то не случается.

А еще я писал: то, что для кого-то мечта, запросто может быть кошмаром для другого. Кого-то сама идея того, что во Вселенной нет высшей цели и высшего руководства, лишит смысла жизни. А для кого-то, и для меня в том числе, такая Вселенная становится источником вдохновения. Ведь из-за этого еще удивительнее, что мы вообще существуем, и у нас появляется стимул искать смысл в собственных делах и поступках и как можно лучше использовать тот краткий миг под солнцем, который нам доведется прожить, – просто потому, что мы существуем и нам посчастливилось не только жить, но и обладать разумом.

Мы от природы устроены так, что считаем, будто все, что с нами происходит, исполнено значения и смысла.

Вопрос «почему?» подразумевает некоторую цель, которая вовсе не обязательно существует. В конечном итоге вопрос «почему?» можно задавать до бесконечности, а ответом на него может быть простое «потому что», но такой ответ ничего особенно не проясняет.

-Мне приходилось встречать утверждения, что фундаментальные законы природы ничего не говорят о том, откуда взялись наблюдаемые нами силы, или почему мир должен непременно состоять именно из таких частиц и полей, из которых состоит, или почему вообще должен существовать какой бы то ни было мир. Можете ли вы прокомментировать это?
-На самом деле понимание того, что все вокруг: свойства Вселенной, которые мы наблюдаем, силы, которые в ней действуют, конкретные типы полей, которые могут существовать на наблюдаемых масштабах, а также то, какие частицы обладают массой, а какие нет, – могло возникнуть спонтанно в результате случайного стечения обстоятельств, это одно из величайших достижений в физике элементарных частиц в последние сорок лет. Это явление, называемое «спонтанным нарушением симметрии», по существу, говорит о том, что по мере эволюционирования и остывания Вселенной какое-то фоновое поле может развиваться в пространстве – в точности так же, как ледяные кристаллы спонтанно образуются на стекле вашего окна, – что произошло, согласно предсказаниям, с полем Хиггса. (Природа конкретного узора на вашем стекле в морозный день не предопределена в самом начале времен, но складывается динамически.)
Что же до того, почему мир вообще может существовать, то опять же, все дело в спонтанном нарушении симметрии – в данном случае включая возможное действие гравитации, – оно может привести к тому, что некоторые вселенные будут расширяться бесконечно и жить долго, тогда как другие исчезнут в мгновение ока. Таким образом можно объяснить также, почему некоторые миры существуют достаточно долго, чтобы задаться вопросом: «Почему существует не только ничто, но и нечто?»

8. Не слишком ли самонадеянно утверждать, что мы точно знаем, что Вселенная произошла из ничего, и что наука уже ответила на все главные вопросы космологии?
Забавно читать подобную критику – обычно она идет со стороны людей, которые книгу не читали. Одно из центральных утверждений моей книги состоит в том, что мы не знаем всех ответов, но то, что мы уже знаем, выглядит очень и очень соблазнительно – и в то же время приводит нас к некоторым глубоким фундаментальным вопросам, которые, возможно, никогда не станут по-настоящему фальсифицируемыми эмпирически.

9. Совместима ли наука с религией? В конце концов, и то и другое занято поиском ответов на одни и те же вопросы, разве нет?
Наука совместима с некоторой базовой формой деизма – а именно, мы не можем утверждать, что Вселенная, даже если она возникла из ничего посредством естественных природных процессов, не была создана с некоторой изначальной целью, возможно неочевидной. (Тот факт, что нет никаких свидетельств такой цели, затрудняет аргументацию в пользу ее существования, но это неважно.) Но, сказав это, скажу и другое: наука несовместима со строгими доктринами всех главных мировых религий, включая христианство, иудаизм и ислам, а также некоторых менее крупных, таких как мормонство и буддизм. И тому есть серьезная причина: эти доктрины были записаны людьми, которые не понимали, как устроен мир. За исключением мормонства, которое возникло недавно, все они были записаны в те времена, когда мы не знали даже, что Земля обращается вокруг Солнца!

10. Вы атеист?
Не в том смысле, что я могу уверенно заявить, что не существует ни Бога, ни цели существования Вселенной. Я не могу уверенно заявить, что вокруг Юпитера не летает фарфоровый чайник, как однажды сказал Бертран Рассел. Разумеется, это очень маловероятно. Но что я могу заявить с уверенностью, так это то, что я не хотел бы жить во Вселенной, где есть Бог, – это делает меня антитеистом, каким был и мой друг Кристофер Хитченс.