А потом настал знаменательный день.
Через девять месяцев после моего прибытия в Кембридж профессор Стивен Хокинг, один из самых известных (и блестящих) физиков нашего времени, предложил мне стать его аспирантом в исследовании черных дыр и происхождения Вселенной. Глубокие размышления входили в обязательную программу. Так что следующее лето я провел, получив совершенно другой взгляд на все, с чем мог познакомиться, ну хорошо, абсолютно на все – и в значительной степени достиг той точки, которой достигли и вы на настоящее время в книге. Имея такого научного руководителя, как Хокинг, я собирался собрать все изученное воедино и достичь гораздо большего. Теперь ваша очередь сделать то же самое. И что осталось увидеть?
Хорошо, вот вам затравка.
В 1979 году специальная Нобелевская премия по физике была присуждена трем ученым-теоретикам: американцам Шердону Ли Глэшоу, Стивену Вайнбергу и ученому из Пакистана Абдусу Саламу.
В течение многих лет ученые пытались понять некоторые весьма специфические аспекты слабого ядерного взаимодействия, которое вы недавно наблюдали. Глэшоу, Салам и Вайнберг обнаружили нечто невероятное: электромагнитные и слабые взаимодействия являются не чем иным, как двумя аспектами другого взаимодействия, другого поля, существовавшего давным-давно. Они обнаружили, что в первые дни существования Вселенной по крайней мере два из невидимых квантовых морей, наполняющих нашу действительность, являлись одним, так называемым электрослабым полем.
Открытие само по себе стало экстраординарным прорывом (отсюда и Нобелевская премия), но при этом проложило путь к чему-то гораздо большему: заманчивой перспективе объединения всех известных сил природы в одну (а следовательно, и к созданию объединенной теории).
Стремление к такому объединению скрывается за всем, что вы испытаете с настоящего момента до конца данной книги. Имея в виду данную цель, вы попадете к истокам пространства и времени, внутрь черной дыры и даже покинете пределы Вселенной.
Однако, чтобы попасть туда, сначала нужно выяснить, что останется, если убрать все ее содержимое.
Глава 2Нет такой вещи, как ничто
Вы все еще на кухне.
Ночь темна и тиха.
Если раньше вы думали, что мир прекрасен, то с багажом полученных во время путешествий знаний все совершенно изменилось. И кажется каким-то более глубоким, заряженным силой и тайной.
Даже ваша скромная кухня.
Воздух вокруг наполнен плавающими атомами, скользящими вниз по кривой земного пространства-времени.
Атомами, изначально создающимися в ядрах давно умерших звезд.
Атомами внутри вас, везде, разделяющимися в результате радиоактивных распадов.
Под ногами пол, электроны которого отказываются пропускать внутрь ваши, в результате чего вы можете стоять, ходить и бегать.
Земля, ваша планета, комок материи, созданной из трех известных человечеству квантовых полей, удерживается воедино гравитацией, так называемой четвертой силой (хотя она и не сила), плывет внутри и сквозь пространство-время.
Все это звучит настолько абсурдно или чудесно, что вы решили сварить себе еще одну чашку кофе и отправиться в гостиную на уютный, твердый, успокаивающе старый диван.
Вы пытаетесь навести порядок во всех мыслях, роящихся в вашем уме. Может быть, где-то за пределами того, где мы с вами уже побывали, спрятан смысл жизни? И действительно ли то, с чем вы познакомились до сих пор, имеет смысл?
Перед тем как отправиться в места еще более отдаленные, чем виденные до сих пор, позвольте мне сказать следующее: разгадка тайн мира – далеко не завершенная работа. Наука не может получить ответы на все вопросы, хотя у нее их много. На самом деле они зависят от того, каковы ваши ожидания, поэтому здесь я должен предупредить вас – в конце может оказаться меньше смысла, чем в начале. Американский физик-теоретик Эдвард Виттен однажды сказал: «Исключая безопасность вашего дома, Вселенная не создана для вашего удобства».[41]
Вероятно, стоит иметь эту фразу в виду, отправляясь в абсолютно неизведанное плавание, потому что, как ни унизительно звучит данное заявление, но оно предлагает всем нам необыкновенную свободу интерпретировать то, что мы видим, по-своему. И это хорошо. Чем больше различных точек зрения, тем лучше для человечества и для науки.
Теперь, как я и намекнул в конце последней главы, прежде чем мы уверенно откроем дверь в неизвестное, для начала необходимо ознакомиться с концепцией того, что ученые называют вакуум. Он является основой того, как наша квантовая реальность в настоящее время понимается физиками-теоретиками – это ментальная конструкция, которая помогла нам сделать невероятно точные, неоднократно проверенные бесчисленным множеством экспериментов предположения.
Возьмем любое место, область Вселенной и избавимся от всего его содержимого. И я имею в виду от всего вообще.
Как ни странно, то, с чем вы остались, – не пустота, даже если вы тщательно убрали все имеющееся там.
Имеет ли это смысл? Едва ли. Но природу не волнует то, что считаем разумным мы, люди.
Теперь закройте глаза.
Зачем?
Потому что некоторые вещи вокруг нас не выносят наблюдателей, а вакуум, с которым вы собираетесь познакомиться, как раз одна из них.
Чтобы убедиться, что вы готовы, на минуту расслабьтесь и вспомните о самолете, летящем домой с прекрасного тропического острова.
Вы, возможно, помните, что заснули сразу после взлета. И правда, если спросить об этом странно выглядящего соседа, то он, вероятно, сообщил бы, что большую часть полета вы громко храпели.
Так что же именно произошло во время полета, пока вы проспали восемь часов? Какие часовые пояса вы пересекли на своем пути? Интересно, а какой путь проделывает любой летящий в небе самолет, когда никто не следит за ним?
Все, что вы знаете о полете, это то, что вы наблюдали перед засыпанием и после пробуждения. Вы смотрели в иллюминатор и видели, как самолет оторвался от взлетно-посадочной полосы далекого острова, а позже – благополучно приземлился на родине. В промежутке между этими событиями в вашем мозгу не сохранилось абсолютно никаких отпечатков маршрута полета. Вы просто не знаете, что произошло.
Теперь, а что если кто-то сказал вам, что самолет проделал весьма неожиданный маршрут? Через Юпитер, например. Или сквозь Землю, как нейтрино, или вперед и назад во времени? Я предполагаю, что было бы трудно в это поверить.
Однако во сне или нет, но вы совершили в третьей части такое странное путешествие на 400 лет вперед, в будущее Земли, за восемь часов вашего собственного времени. Таким образом, мы должны взглянуть на произошедшее более пристально.
Сейчас вы знаете, что если бы это произошло на самом деле, то вашему самолету пришлось бы лететь чрезвычайно быстро. Более того, он был бы вынужден отправиться далеко в космос на околосветовой скорости, прежде чем вернуться на Землю почти через 400 лет.
В реальной жизни вы можете найти убедительные аргументы против такого маршрута или иных подобных странных путей следования самолета. Но все-таки: а что, если бы я сказал, что, пока вы спали, самолет не только совершил полет туда и обратно в космос, но и одновременно проделал все возможные и невозможные пути оттуда и с того момента, как вы заснули, до того момента, где и когда вы проснулись? Через всю Землю и обратно. Вокруг Юпитера и обратно. Все возможные.
Вы, вероятно, больше никогда не станете воспринимать мои слова серьезно, правда?
Хорошо.
Это означает, что вы наконец-то готовы взглянуть на вакуум.
Кофе, вазы, диван, дом – все пропадает.
Вы вернулись в мир, который может посетить только разум, а вы являетесь чем-то немного больше тени: полностью прозрачной и едва ли имеющей очертания. Не поддающимся воздействию и не влияющим на окружающее нечто.
Однако то, что вас окружает, не совсем понятно.
Насколько вы можете сказать, здесь нет ничего.
Повсюду только темнота, уходящая в бесконечность.
Уже привыкший к такой резкой смене декораций, вы неспешно плывете по тому, что очень напоминает Вселенную, очищенную от всего содержимого.
Вначале вид довольно успокаивающий. Но вскоре, признайтесь, становится скучно. От нечего делать вы начинаете переосмысливать только что рассказанное мной о сне в самолете.
Может ли самолет, может ли реальный самолет действительно полететь полностью непредсказуемым образом? Непредвзятое суждение о разнообразных петляющих маршрутах – это одно. Но реальный полет через центр Земли? Или туда и обратно во времени? Ну давай же!
Что ж, вы правы. «Давай же!» – единственная естественная реакция на такую нелепую мысль.
И все же вы должны оставаться непредвзятым, так как то, что может показаться сумасшедшим для самолета, может быть весьма реальным для частицы.
Так давайте начнем думать вместо него о частице, за которой никто не наблюдает. Представьте ее перемещающейся из одного места в другое и обнаруживаемой вами только в конечных точках отправления и прибытия. Теперь снова тот же вопрос: если не видеть, то какую траекторию проделает частица, чтобы добраться от одной точки в другую?
Конечно, это зависит от…
Нет, не зависит. Для самолета идея может показаться абстрактной, но для частицы она – факт. Частица действительно проделывает все вообразимые пути, рациональны они или нет, до тех пор пока никто за ней не наблюдает. Частицы двигаются и ведут себя совсем иначе, чем все, что вы когда-либо видели или ощущали в повседневной жизни. Наверное, вы уже получили представление об этом во время наблюдений за внутренним устройством атома, увидев, что электроны и все остальное не просто сферические комочки материи. Теперь мы подходим к еще более глубокой истине: квантовые поля делают с частицами странные вещи.
Принадлежность к квантовому полю означает, что частицы действительно занимаются тем, что все время делятся на множество изображений самих себя. И выбранные всеми этими образами маршруты заполняют все место в пространстве и времени, и у вас имеется лишь шанс, в действительности, лишь вероятность найти частицу в