Теория всего (Происхождение и судьба Вселенной)

Помимо вопроса о числе измерений пространства-времени в теории струн существует и несколько других проблем, не решив которых её нельзя признать окончательной объединённой теорией физики. Мы всё ещё не знаем, сокращаются ли все бесконечности и как в точности соотнести волны, расходящиеся по струнам, с конкретными типами наблюдаемых частиц. Тем не менее похоже на то, что эти вопросы будут разрешены в ближайшие годы и к концу века [2] мы узнаем, действительно ли теория струн представляет собой объединённую теорию физики, способную выдержать испытание временем.

Можно ли вообще создать объединённую теорию всего? Не гоняемся ли мы за миражом? Похоже, существуют три возможности.

1. Создание полной объединённой теории возможно, и когда-нибудь мы её создадим, если хватит ума.

2. Нельзя создать окончательную теорию Вселенной — только бесконечную последовательность теорий, описывающих Вселенную всё более и более точно.

3. Нельзя создать какую-либо теорию Вселенной. События могут быть предсказаны лишь до известного предела, они происходят случайным, произвольным образом.

Некоторые выскажутся в пользу третьей возможности, основываясь на том, что существование полного набора физических законов ограничило бы свободу Бога изменять Его замысел и вмешиваться в ход мироздания. Это отчасти напоминает старый парадокс: под силу ли Богу создать такой тяжёлый камень, что у Него не хватит сил этот камень поднять? Но идея о том, что Бог способен переменить свой замысел, есть пример заблуждения, на которое указывал Блаженный Августин: Бог мыслится как нечто существующее во времени. Время — это лишь свойство созданной Богом Вселенной. Наверное, Он отдавал Себе отчёт в Своих намерениях при сотворении мира.

С появлением квантовой механики мы пришли к осознанию того, что события нельзя предсказать с абсолютной точностью, поскольку всегда будет оставаться элемент неопределённости. При желании эту неопределённость можно приписать вмешательству Бога. Но это было бы очень странное вмешательство. Нет никаких свидетельств того, что оно преследует некую цель. Иначе оно не было бы случайным. Сегодня мы отклонили третью возможность, заново определив цель науки. Наша цель — сформулировать набор законов природы, позволяющих предсказывать события в пределах, допускаемых принципом неопределённости.

Вторая возможность, предполагающая выработку бесконечной последовательности всё более и более точных теорий, пока согласуется с нашим опытом. Во многих случаях, повысив точность измерений и разработав новые методы исследования, мы обнаруживали новые явления, не предусмотренные существующими теориями. Для объяснения таких явлений нам приходилось создавать более совершенные теории. Поэтому не следует удивляться, если наши современные великие объединённые теории будут опрокинуты испытаниями на более крупных и более мощных ускорителях частиц. Конечно, если бы мы не ожидали ниспровержения теорий, не стоило бы тратить массу денег на создание новых, более мощных устройств.

Похоже, впрочем, что гравитация способна положить предел череде упрятанных друг в друга «коробочек». Если бы существовала частица с энергией, превышающей так называемую энергию Планка (10¹⁹ ГэВ), концентрация её массы была бы столь высока, что частица отсекла бы себя от остальной Вселенной и образовала небольшую чёрную дыру. Таким образом, создание всё более и более совершенных теорий, кажется, получает предел при переходе к очень высоким энергиям. Должна существовать некая окончательная теория Вселенной. Разумеется, энергия Планка очень далека от энергий порядка одного гигаэлектронвольта, предельных для наших нынешних лабораторий. Чтобы перекинуть мост через эту пропасть, потребовался бы ускоритель, размерами превосходящий Солнечную систему. Вряд ли его создание финансировали бы при нынешнем экономическом положении.

Однако на самых ранних стадиях развития Вселенной такие энергии могли существовать. Думаю, есть неплохие шансы на то, что изучение ранней Вселенной и необходимость в математической согласованности приведут нас в конце столетия к созданию полной объединённой теории — если мы, конечно, доживём до тех пор [3].

А что означало бы создание окончательной теории Вселенной? Оно завершило бы долгую и славную главу в истории нашей борьбы за постижение мира. При этом совершился бы и переворот в обыденных представлениях о законах, управляющих Вселенной. Во времена Ньютона образованный человек был в состоянии овладеть всеми знаниями человечества, по крайней мере в основных чертах. Но с тех пор темпы развития науки сделали такое невозможным. Теории всегда изменялись, чтобы соответствовать новым наблюдениям. Их невозможно было подстроить или упростить таким образом, чтобы они были понятны обычному человеку. Для понимания их надо быть специалистом, да и тогда можно надеяться на овладение лишь малой частью научных теорий.

Более того, скорость прогресса столь велика, что знания, полученные в школе и университете, всегда оказываются слегка устаревшими. Лишь немногие люди могут оставаться на переднем крае науки, который быстро раздвигается. Причём они должны посвятить этому всё своё время и специализироваться в узкой области. Все прочие едва ли имеют представление о достижениях современной науки или о том волнении, которое возбуждается этими достижениями.

Семьдесят лет назад, если верить Эддингтону, всего два человека в мире понимали общую теорию относительности. Сегодня её понимают десятки тысяч выпускников университетов, и многие миллионы людей хотя бы знакомы с этой идеей. Если окончательная объединённая теория будет создана, приведение её к виду, доступному для понимания многих, сокращённому и упрощённому, станет лишь вопросом времени. После этого её можно будет преподавать в школах (по крайней мере, в общем виде). И все мы получим представление о том, какие законы правят Вселенной и ответственны за наше существование.

Эйнштейн как-то задал вопрос: «Широк ли был выбор у Бога при создании Вселенной?» Если справедливо предположение об отсутствии границы, то у Бога не было никакой свободы выбора начальных условий. Разумеется, Он всё же был волен выбирать законы, которым подчиняется Вселенная. Только этим, однако, выбор мог и не ограничиваться. Возможно, существует лишь одна или небольшое число полных объединённых теорий, которые внутренне непротиворечивы и допускают существование разумной жизни.

Мы можем задаваться вопросом о природе Бога, даже если существует всего одна объединённая теория, представляющая собой просто набор правил и уравнений. Что вдохнуло пламя жизни в уравнения и создало Вселенную, которую они описывают? Обычный научный подход — построение математической модели — не даёт ответа на вопрос о том, почему должна существовать моделируемая Вселенная. Почему Вселенная должна нести бремя существования? Неужели объединённая теория так необорима, что вызывает к жизни самое себя? Или всё-таки нужен Творец, а если так — имеет ли Он влияние на Вселенную или всего лишь несёт ответственность за её сотворение? И кто создал Создателя?

До настоящего времени большинство учёных были слишком заняты развитием новых теорий, описывающих, какова Вселенная, чтобы задаться вопросом, почему она такова. С другой стороны, люди, обязанные по роду занятий задавать вопрос «почему» (то есть философы), не поспевали за прогрессом научных теорий. В XVIII в. философы считали областью своей деятельности всё человеческое знание (включая научное). Они обсуждали такие проблемы, как имела ли Вселенная начало. Однако в XIX–XX вв. наука стала изъясняться на языке техники и математики, непонятном для философов, за небольшим исключением. И они настолько сократили область своих исследований, что самый знаменитый философ XX в., Людвиг Витгенштейн, заявил: «Единственная задача, оставшаяся для философии, — это анализ языка». Какой упадок великой философской традиции, продолжавшейся от Аристотеля до Канта!