Брайан Грин — автор мировых бестселлеров «Элегантная Вселенная» и «Ткань космоса» — представляет новую книгу, в которой рассматривается потрясающий вопрос: является ли наша Вселенная единственной?
Было время, когда слово «вселенная» означало «все сущее». Абсолютно все. Однако сейчас мы не склонны так думать. Современные исследования по физике и космологии наталкивают ученых на мысль, что наша Вселенная может быть далеко не единственной в просторах космоса. Идеи о множественности миров подпитываются разносторонними научными исследованиями как на микроуровне субатомных частиц, так и на гигантских масштабах манящего космоса. Может так случиться, что эти строки вместе с вами читают ваши многочисленные двойники в других вселенных; или, возможно, просторы космоса заполнены дочерними вселенными; или существуют вселенные, которые пульсируют в бесконечных циклах времени; а вдруг совсем рядом c нами парят другие мультивселенные, нам, увы, невидимые; а что если все возможности, допускаемые квантовой механикой, на самом деле превращаются в реальность, но каждая в своей отдельной вселенной? И, как бы странно это ни звучало, как вам нравится мультивселенная, сотворенная из чистой математики?
В своем блестящем стиле, усыпанном красивыми аналогиями и яркими примерами, Брайан Грин — один из всемирно признанных физиков — рисует удивительно богатый мир мультивселенных и предлагает читателям проследовать вместе с ним через параллельные вселенные по пути, ведущему к познанию истины.
Но пусть читателя не пугает высота горы, на которую ему предлагают взобраться и обозреть с этой высоты реальность. С присущей ему элегантностью Грин мастерски обсуждает сложнейший научный материал на живом динамичном языке, без привлечения абстрактного языка формул, показывая читателю красоту науки на передовых рубежах исследования. Автор также поднимает острейший вопрос о том, как может развиваться научное знание в условиях, когда только малая толика реальности доступна нам для изучения.
Эта яркая книга является, безусловно, событием в жанре научно-популярной литературы. «Скрытая реальность» — это умный и захватывающий рассказ о том, насколько невероятной может быть реальность и как нам проникнуть в ее тайны.
Предисловие
Если на пороге двадцатого столетия ещё и оставались сомнения, то в двадцать первом вывод был предрешён — в вопросах познания истинной природы реальности наш повседневный опыт вводит нас в заблуждение. Если вдуматься, это не так уж странно. Когда наши дальние предки охотились в саванне и собирали лесные дары, умение рассчитывать квантовое поведение электрона или определять космологическую роль чёрных дыр вряд ли могло быть подспорьем в выживании вида. Однако увеличившийся размер мозга действительно стал преимуществом, и за ростом наших интеллектуальных способностей открылись и новые возможности для более глубокого исследования окружающего мира. Одни представители вида создали инструменты, расширяющие сферу восприятия наших органов чувств, другие овладели методом систематического выявления и описания закономерностей — математикой. Вооружённые этим арсеналом, мы стали заглядывать за границы повседневного опыта.
То, что мы при этом обнаружили, потребовало масштабных перемен в нашей картине космоса. Путём интуитивных озарений в понимании физических явлений и строгих математических рассуждений, вдохновляемые экспериментами и подтверждающими наблюдениями, мы выяснили, что поведение пространства, времени, материи и энергии может разительно отличаться от всего, с чем мы непосредственно сталкивались. Теперь же, вдумчиво анализируя эти открытия и связанные с ними находки, мы приближаемся к тому, что может вызвать новый переворот в нашем понимании реальности, — мы допускаем возможность, что наша Вселенная — не единственная. В книге «Скрытая реальность» исследуется это предположение.
Работая над этой книгой, я исходил из того, что её читатели могут не иметь специальной подготовки в области физики или математики. Как и в предыдущих своих книгах, вместо формул я прибегаю к помощи метафор и аналогий, перемежающихся историческими отступлениями, чтобы в общедоступной форме рассказать о некоторых весьма странных и удивительных (если их правильность подтвердится) положениях современной физики. Многие из представленных здесь идей потребуют от читателя готовности отбросить привычный образ мышления и посмотреть на реальность с весьма необычной стороны. Но путь нам будут освещать научные достижения, так что путешествие будет ясным и захватывающим. Я придирчиво отобрал самые впечатляющие идеи на пути, ведущем от повседневного к неизведанному.
В этой книге, в отличие от предыдущих, нет вводных глав, где систематически излагались бы предварительные сведения по специальной и общей теории относительности и квантовой механике. Вместо этого я ввожу элементы этих теорий по мере необходимости; если я вижу, что в том или ином месте книга потеряет самодостаточность без подробного технического изложения, я предупреждаю об этом более подготовленных читателей и отмечаю те разделы, которые они могут пропустить без опасений. А вот последние страницы различных глав, наоборот, ведут к углублённому рассмотрению материала, который может оказаться сложным для некоторых читателей. Когда мы переходим к таким разделам, я предлагаю менее искушённым читателям краткое резюме и возможность перескочить вперёд, не потеряв при этом из виду целостную картину. Вместе с тем я хотел бы призвать всех читателей попытаться вникнуть в материал этих разделов настолько глубоко, насколько позволит любопытство и терпение. Несмотря на всё сказанное выше, этот материал предназначен для широкой аудитории, и единственным предварительным требованием для его освоения по-прежнему является лишь наличие у читателя упорства.
Примечания с этой точки зрения составлены иначе. Читатель-новичок может полностью пропустить их; читатель, обладающий более серьёзной подготовкой, найдёт в примечаниях дальнейшее развитие высказанных идей или те пояснения, которые я счёл важными, но слишком громоздкими для включения в основной текст книги. Многие из примечаний предполагают наличие у читателя специального образования в области математики или физики.
Глава 1. Границы реальности
О параллельных мирах
Если бы, когда я был ребёнком, в моей комнате было лишь одно зеркало, мои детские мечты были бы, вероятно, совсем другими. Но зеркал было два. И каждое утро, когда я открывал шкаф, чтобы достать одежду, зеркало в дверце шкафа оказывалось напротив зеркала на стене, порождая бесконечную череду отражений всего, что попадало в пространство между зеркалами. Это было чарующее зрелище. Я восхищённо наблюдал за картинами, заполнявшими параллельные зеркальные плоскости и уходившими вглубь, насколько хватало взгляда. Казалось, что все отражения двигаются в такт, — но я понимал, что причиной тому является ограниченность человеческих органов чувств: с довольно юных лет я знал о том, что скорость распространения света конечна. А потому мысленным взором я видел, как свет путешествует взад-вперёд — туда, обратно и снова туда. Бесшумное эхо от кивка головы, от взмаха руки носилось между зеркалами, поочерёдно отражавшими образы. Порой я воображал, что одно из моих далёких отражений дерзко отказывается встать на место и ломает строгий ряд, творя новую реальность, которая формирует все следующие за ней. А когда на уроке в школе вдруг наступало затишье, я иногда задумывался о том луче света, который покинул меня этим утром и до сих пор скачет между зеркалами, и мысленно присоединялся к одному из своих отражений, входя в воображаемый параллельный мир, созданный светом и оживлённый моей фантазией.
Конечно, отражения сами по себе не стоят особого упоминания. Но полёты детской фантазии в воображаемых параллельных реальностях перекликаются с одной научной темой, звучащей всё громче и громче, — с идеей о том, что за пределами известного нам мира могут существовать другие миры. Эта книга представляет собой исследование такой возможности — вдумчивую экскурсию в теорию параллельных вселенных.
Вселенная и вселенные
Когда-то слово «вселенная» означало «всё сущее». Абсолютно всё. Всё и всякую всячину вокруг нас. Упоминание о более чем одной вселенной, более чем одном «всём» выглядело бы терминологическим противоречием. Однако постепенно исследователи в своих теоретических изысканиях понемногу уточняли интерпретацию слова «вселенная». Значение этого слова стало зависеть от контекста. Иногда «вселенной» по-прежнему называли всё. Иногда под этим понимали только ту часть всего, до которой кто-либо вроде вас или меня может так или иначе добраться. А иногда это понятие применяют, чтобы обозначить самостоятельные области реальности, которые частично или полностью, временно или навсегда недоступны для нас; в таком значении это слово низводит нашу Вселенную до положения одной из широкого (возможно, бесконечно широкого) набора других.
Лишённое своего господствующего положения, слово «вселенная» открыло путь другим терминам, охватывающим то более обширное полотно, на котором можно разместить картину всей полноты реальности.
Параллельные миры
, или
параллельные вселенные
, или
множественные миры
, или
альтернативные вселенные
, или
метаверс, мегаверс
либо
мультиверс, мультивселенные
— всё это синонимы в ряду тех слов, с помощью которых люди стремятся охватить не только нашу Вселенную, а весь спектр других вселенных, возможно, существующих за пределами известного.
Вы можете заметить, что эти термины несколько расплывчаты. Из чего в точности составлен мир, или Вселенная? По какому критерию мы можем отличить разные области одной вселенной от самостоятельных вселенных? Возможно, в один прекрасный день наше понимание того, что такое множественные вселенные, станет достаточно полным, чтобы мы смогли дать точные ответы на эти вопросы. Пока же мы не станем сражаться с абстрактными определениями, а используем подход, который с успехом применил судья Поттер Стюарт, — когда Верховный суд США бился над выработкой стандарта для определения порнографии, Стюарт провозгласил: «Если я её увижу, то сразу узнаю».
В конечном итоге вопрос о том, назвать ли ту или иную область реальности параллельной вселенной, — исключительно лингвистический. Действительно важный вопрос, который является средоточием проблемы, звучит так: существуют ли такие области, которые бросают вызов устоявшимся взглядам и заставляют нас предположить, что то, что мы до сих пор считали
Разнообразие параллельных вселенных
Поразительный факт (послуживший одним из толчков к написанию этой книги) состоит в том, что многие из магистральных разработок в фундаментальной теоретической физике — в релятивистской физике, квантовой физике, космологии, теории объединения, вычислительной физике — приводят к размышлениям о той или иной разновидности параллельных вселенных. Маршрут нашего повествования в последующих главах проходит через девять вариаций на тему мультивселенной. В каждой из них наша Вселенная предстаёт как часть неожиданно более масштабного целого, но сложность этого целого и природа составляющих его вселенных весьма отличаются от главы к главе. В одних картинах параллельные вселенные разделены колоссальными расстояниями или промежутками времени; в других они ведут призрачное существование в считанных миллиметрах от нас; в третьих же сама попытка говорить об их местоположении наивна и лишена всякого смысла. Подобное многообразие возможностей обнаруживается и в тех законах, которые управляют этими параллельными вселенными. Где-то эти законы — такие же, как в нашей Вселенной; в других вселенных они выглядят иначе, но имеют похожую родословную; в третьих они по форме и структуре не похожи ни на что из того, с чем нам доводилось иметь дело прежде. Попытки представить себе, насколько разнообразной и необъятной может быть реальность, заставляют чувствовать одновременно и восторг, и покорность перед её величием.
Первые ранние научные вылазки в параллельные миры начались в 1950-х годах. Их предприняли исследователи, ломавшие голову над некоторыми вопросами квантовой механики — теории, призванной объяснить те явления, которые происходят на микроскопическом уровне — в царстве атомов и субатомных частиц. Квантовая механика сокрушила прежний каркас физики — классическую механику, — установив, что научные предсказания являются с неизбежностью вероятностными. Мы можем предсказать шансы одного исхода событий, мы можем предсказать шансы другого, но мы, вообще говоря, не можем с уверенностью сказать, какой из них действительно произойдёт. Этот хорошо известный отход от многовековых наработок научной мысли сам по себе поразителен. Но есть ещё более изумительный аспект квантовой теории, на который обращают мало внимания. После десятилетий пристального изучения квантовой механики, имея в распоряжении богатейший набор данных, накопленных за это время и подтверждающих её вероятностные предсказания, никто не в состоянии объяснить, почему в каждой конкретной ситуации в действительности случается только один из многих возможных исходов. Когда мы ставим эксперименты, когда мы исследуем наш мир, мы все сходимся в том, что имеем дело с единственной вполне определённой реальностью. Однако спустя более столетия после квантовой революции среди учёных-физиков нет согласия относительно того, как этот основополагающий факт согласуется с математической формулировкой квантовой теории.
С течением времени этот существенный пробел в нашем понимании породил множество творческих гипотез, но самая поразительная возникла одной из первых. Возможно, утверждает эта гипотеза, привычное представление о наличии одного и только одного исхода у любого эксперимента — в корне неверно. Математика, лежащая в основе квантовой механики, допускает (по крайней мере под некоторым углом зрения), что случаются
В последние десятилетия этот интригующий подход к квантовой механике, опирающийся на
Несмотря на столь неопределённое положение в науке, эта ранняя версия гипотезы о параллельных вселенных перекликается с идеями о затерянной земле или альтернативной истории, которые проникли в литературу, телесериалы, фильмы и которые продолжают творчески переосмыслять и в наши дни. (Среди моих любимых с детства произведений на эту тему — «Волшебник страны Оз», «Эта прекрасная жизнь», эпизод «Город на краю вечности» из сериала «Звёздный путь», рассказ Борхеса «Сад расходящихся тропок» и, из более позднего, «Осторожно, двери закрываются» и «Беги, Лола, беги».) Благодаря этим и многим другим творениям массовой культуры тема параллельных реальностей стала частью духа нашего времени и обрела притягательность для широкой публики. Однако квантовая механика — лишь один из многочисленных путей, на которых в современной физике возникает понятие параллельных вселенных. И этот путь мы будем обсуждать даже не в первую очередь.
Космический порядок
Обсуждение параллельных вселенных в большой степени умозрительно. Нет никаких экспериментов или наблюдений, свидетельствующих о том, что какой-либо из вариантов этой идеи реализуется в природе. Поэтому при написании этой книги я не ставил перед собой задачу убедить вас, что мы — часть мультивселенной. Я не убеждён (и, вообще говоря, никто не обязан быть убеждённым) ни в чём, что не подкреплено надёжными данными. В то же время я нахожу одновременно занятным и интригующим тот факт, что многие направления развития физики, если следовать по ним достаточно далеко, упираются в ту или иную вариацию на тему параллельных вселенных. Не то чтобы физики стояли наготове с мультиверсными сетями, отлавливая любую проходящую мимо теорию, которую можно с грехом пополам втиснуть в парадигму параллельных вселенных. Вовсе нет: все гипотезы о параллельных вселенных, которые мы принимаем всерьёз, пришли к нам непрошеными гостями из математических выкладок тех теорий, которые разрабатывались для объяснения вполне традиционных данных и наблюдений.
Моё намерение, таким образом, состоит в том, чтобы ясно и сжато описать те интеллектуальные шаги и цепочки теоретических озарений, которые вынудили физиков с разных точек зрения рассматривать возможность того, что наша Вселенная — лишь одна из многих. Я хочу, чтобы вы увидели, как эта поразительная возможность возникает не в безудержных фантазиях вроде моих детских отражательных иллюзий, а в современных научных исследованиях. Я хочу показать, как некоторые сбивающие с толку результаты наблюдений могут стать совершенно понятными в контексте той или иной конструкции параллельных вселенных; вместе с тем я опишу не решённые до сих пор критические вопросы, которые удерживают нас от того, чтобы в полной мере принять такие объяснения. Моя цель состоит в том, чтобы к последней странице этой книги ваша точка зрения на возможное, ваше представление о том, в какой степени границы реальности могут быть однажды полностью пересмотрены благодаря уже идущим научным исследованиям, стали более насыщенными и яркими.
Некоторых людей пугает одно лишь упоминание о параллельных мирах; им кажется, что если мы вдруг окажемся частью мультивселенной, наше значение и наше место в космосе станут ничтожными. У меня иной взгляд на вещи. Я не нахожу особой доблести в том, чтобы измерять нашу значимость относительной плотностью. Скорее радость быть человеком, восторг от занятий научной деятельностью возникают благодаря нашей способности применять аналитическое мышление, чтобы охватить безбрежные пространства, проникнуть во внешние и внутренние области реальности и — если подтвердятся какие-то из идей, изложенных в этой книге, — возможно, даже выйти за границы нашей Вселенной. На мой взгляд, именно то, что мы, затерянные посреди чернильно-чёрной тишины холодного и равнодушного космоса, обладаем таким глубоким пониманием, и есть знак нашего присутствия, отражённый необъятными просторами реальности.
