Реалисты полагают, что законы природы существуют независимо от наших формулировок и определений. Они реальны, как стулья, полемически писал в своей книге «Мечта о единстве Вселенной» Стивен Вайнберг.
Разумеется, законы природы заслуживают куда большего уважения, чем любые предметы. Ведь последние все же не могут ускользнуть из-под нашей власти. Мы вольны переставить стул, передвинуть стрелку часов, раздробить каменную глыбу, а вот повлиять на законы природы не можем. Сколько мы ни наблюдаем за Солнцем, мы не в силах изменить, например, силу его притяжения. Мы зависим от законов природы, а они от нас – нет. Эти законы не выдуманы нами, а открыты. И подобно тому, как пустынный остров, затерянный в океане, существовал задолго до того, как его увидел человек, так и законы природы излагались на языке математики еще во время оно, а не только с тех пор, как их открыли. В этом убеждены и некоторые другие современные ученые, например, Александр Виленкин: «Надо полагать, что законы физики существовали “еще до того”, как возникла Вселенная». По его мнению, сам факт рождения Вселенной априори предполагает наличие определенных законов, по которым будет протекать ее развитие. Эта точка зрения близка традиции Платона, который верил в то, что за пределами видимого нами мира реально существует мир идей.
Позитивисты и номиналисты убеждены в обратном. «Физические теории – это лишь математические модели, которые мы конструируем, – заявляет Стивен Хокинг. – Мы не можем задаться вопросом, что такое действительность, ведь мы не в силах проверить, что реально, а что нет, не прибегая к помощи разного рода моделей». Подобное мнение не ново. Физик и философ Эрнст Мах, ставший когда-то объектом нападок первого классика ленинизма, призывал ограничиваться лишь простыми математическими описаниями эмпирических процессов, а философ Людвиг Витгенштейн в «Логико-философском трактате» полемично заявлял, что «в основе всего современного мировоззрения лежит ошибочное убеждение в том, что так называемые законы природы суть объяснения явлений природы».
Прагматики, избегая крайностей, присущих сторонникам обоих научных лагерей, считают законы природы неким полезным подспорьем, помогающим довольно точно описать природные феномены. «Меня интересует модель, которая наиболее эффективно объяснит наблюдаемые факты, – подчеркивает Пол Стейнхардт. – Соответствует ли она реальности, это пустой вопрос. Модели всегда упрощают реальность. По сути дела, нам не очень даже важна реальность сама по себе. Мы нуждаемся, прежде всего, в модели, которая описывает многообразие сложных феноменов с помощью самых простых концепций, понятных нашему разумению и позволяющих прогнозировать происходящее». Выступая перед студентами, Стейнхардт часто приводит следующий пример. По телевизору идет трансляция футбольного матча. В таком случае, пробуя предсказать, что произойдет в следующий момент, лучше всего полагать, что красочные пятна на экране – это подобия футболистов, и дальше руководствоваться знанием футбольных правил, нежели вспоминать об электронных схемах, электромагнитных полях – обо всем том, что порождает цветовые сигналы на экране монитора. «Реальность – это не всегда то, что вам хотелось бы, а вам хотелось бы понимания».
Простейшие законы природы – такие, как «зависимость силы тяготения от квадрата расстояния», – мы еще можем представить себе чисто геометрически. Но что прикажете делать с общей теорией относительности или квантовой физикой? С какой стати Матушке-Природе ведомы столь сложные конструкции, что они не доступны разумению большинства людей? Что если мы заблуждаемся, считая, что природа следует каким-то формулам? Закономерности ведь можно разглядеть в любом нагромождении случайных фактов.
Возможно, многие закономерности, принимаемые нами за неумолимые законы, являются лишь следствием нашей способности отыскивать определенные схемы в наблюдаемых процессах. На практике мы вынуждены пренебрегать многими факторами, мешающими проявлению этих законов. Зачастую законы идеализируют природу и следуют особенностям нашего мышления. Порой мы готовы скорее придумать их, чем открыть.
Что будет, если «закон сохранения энергии» перестанет вдруг соблюдаться – в Микромире ли, в Макромире? Нас это не смутит. В его незыблемости мы уверены. Мы тут же, походя, выдумаем новую форму энергии – какую-нибудь «энергию темного вакуума», – избавляющую нас от любых сомнений. И вот энергетический баланс восстановлен.
Так уже было недавно, когда масса видимой Вселенной оказалась недостаточной, чтобы соблюдались известные нам законы. Тогда логика рассуждений заставила нас признать, что мироздание на 95 % состоит из темного вещества и темной энергии. Подобные открытия побуждают некоторых заявлять, что вся физика – фикция.
На фоне этих сомнений наиболее практичными выглядят соображения «реалистов». Ведь, с их точки зрения, можно объяснить, почему одни научные теории являются истинными, а другие – ложными. Природа – вот безжалостный, неподкупный судья, решающий, верна теория или нет. Не бывает нескольких отличных друг от друга, но одинаково истинных теорий, описывающих некий феномен. Непременно одна из них берет верх, а другие, несмотря на всю свою убедительность, оказываются ложными.
Мир фундаментальных констант
Фундаментальные константы – основа теоретической физики, но их природа загадочна. Если бы хоть одна из них немного изменилась, в нашей Вселенной никогда бы не зародилась жизнь. Неужели мы живем в космосе, который и впрямь создан неким Творцом? А может, нам повезло, и мир случайно возник таким, каков он есть? Или наша Вселенная окружена мириадой параллельных миров, наделенных самыми разными свойствами?
Открытия, сделанные в последние десятилетия, заставляют говорить о невероятно точной юстировке «вселенского хаоса», сравнимой, хотя бы приближенно, с настройкой концертного рояля, где многие десятки струн должны издавать гармонично сплетающиеся звуки. О, если бы речь шла только о десятках струн, а не о протянувшемся в бесконечность мироздании! Итак, что было бы…
Если бы число пространственных и временных измерений было иным, то траектории движения планет и электронов стали бы неустойчивыми, а скорость распространения электромагнитных волн изменилась бы.
Если бы сильное взаимодействие, скрепляющее атомные ядра, оказалось на несколько процентов слабее или сильнее, то процесс термоядерной реакции в недрах звезд прекратился бы и не произошел синтез тяжелых элементов, не образовался углерод – основа всей известной нам жизни, а возможно, и не возникло никаких звезд.
Если бы слабое взаимодействие было несколько сильнее или слабее, то почти весь водород вскоре после Большого взрыва превратился бы в гелий, перестали взрываться сверхновые звезды, а ведь благодаря этим взрывам происходит синтез тяжелых элементов – основного сырья для новых звезд и планет.
Если бы электромагнитное взаимодействие, удерживающее, в частности, электроны возле атомных ядер, было в десятки раз сильнее, то атомы утратили бы стабильность, перестали существовать макроскопические тела, а химические реакции, обуславливающие зарождение жизни земного типа и ее эволюцию, протекали слишком медленно.
Если бы сила гравитации была несколько сильнее или слабее, то Вселенная давно бы пережила коллапс или настолько быстро расширилась, что такие звезды, как Солнце, просто не успели бы зародиться или срок их жизни не превысил бы миллиона лет.
Все чаще слышатся разговоры об «антропном принципе», о том, что мир устроен так, чтобы здесь мог жить человек. Если бы не было этой изначальной мировой гармонии, то Вселенная была бы «безвидна и пуста». Ученые не хотят верить в странное совпадение, в «ее величество Случайность», а потому ищут разгадку чуда. Чем объяснить согласие «космического оркестра»? У всякой случайности должна быть подоплека! Есть разные объяснения точной настройке «вселенского механизма».
Теория «мировой формулы». Все предопределено некой фундаментальной теорией – «формулой мироздания», обуславливающей все и вся. Мир – лишь форма проявления той изначальной сущности, что диктует константам их значения.
Теория «мирового ансамбля». Есть множество параллельных Вселенных, имеющих свои специфические параметры. Среди них – наша, чего доброго, единственная, где могла зародиться жизнь. «В физике допустимо, например, существование Вселенных, которые расширяются в любом направлении с разной скоростью или вращаются и ведут себя хаотично. Наша Вселенная, к счастью, довольно проста, – пишет Джон Бэрроу, профессор Кембриджского университета и автор книги «1 × 1 мироздания». – Она расширяется во все стороны с одной и той же скоростью».
Теория «Творца». Образ нашего мироздания предначертан свыше – Природой или некой сознательной силой, диктующей миру его свойства.
В каком-то роде эти объяснения даже не противоречат друг другу. Например, может существовать множество Вселенных, обладающих самыми разными свойствами, причем все их создал Бог, что, впрочем, не в силах доказать ни современные ученые, ни, может быть, и Он сам – что ж, на все воля и неволя Господня!
Однако на проблему можно взглянуть и с другой стороны. Что если мы живем в одном из множества миров – в лучшем из лучших/худших, которые все возникали совершенно случайно? Быть может, Природа необычайно расточительна в своих свершениях и наряду с нашим мирозданием породила мириаду миров, устроенных по другим принципам? И что если наша Вселенная приспособлена для жизни лишь потому, что наряду с ней есть бессчетное число миров, где не найти и следа человека, где он просто не мог появиться?
Гипотеза «параллельных Вселенных» – «Мультивселенной» – заставляет нас по-новому взглянуть на поразительно точное соответствие физических констант. Это чудо точности объяснимо лишь нашим положением наблюдателей. Находясь в том мироздании, где жизнь возможна, мы видим и впрямь, что она возможна, что этому благоволят законы физики – законы, действующие только в том «подлунном мире», где мы родились. Точно так же, если мы внезапно перенеслись хотя бы на Меркурий или Плутон, у нас вряд ли возникло бы желание говорить об «антропном принципе» – о «лучшем из миров». Лишь Земля точнехонько затесалась в ту область, где только и возможна жизнь. Природа сотворила бесчисленное множество «декораций», но наша жизненная драма будет сыграна на одних-единственных подмостках – там, где мы имели счастье родиться.