Но она не устраняет тот приводящий в расстройство факт, что, в отличие от эксперимента со стрелами, у вас есть только одна Вселенная. Вы не можете попробовать создать вторую, с другими начальными условиями, чтобы проверить, что из этого выйдет. Не в лаборатории, во всяком случае.
Но что, если наша Вселенная – не единственная? Что если мы были частью еще одной Мультивселенной, отличающейся от той, с которой вы познакомились в конце второй части? Не может ли наша реальность оказаться лишь одной из множества возможных реальностей, которые все имеют разные начала, может быть, даже разные законы и, следовательно, очень разное настоящее?
Гипотеза о такой Мультивселенной – вопрос, с которым вам скоро придется столкнуться, потому что она является частью ответа, придуманного современной теоретической физикой для тайн, с какими вы поэкспериментируете в этой части.
На самом деле этот раздел книги будет немного отличаться от предыдущих. В первой и второй частях вы путешествовали по мегамиру. Вы узнали о гравитации. В третьей части вы увидели, на что становится похожа наша реальность при очень быстром перемещении по ней, а затем в четвертой части вы попали в микромир. Короче говоря, до сих пор вы знакомились с относительностью времени и пространства и с квантовой физикой. Но нигде до сих пор вы не смешивали гравитационную и квантовую теории вместе. Это то, что станет теперь вашей целью.
Для этого нужно будет немного поупражнять свой ум, точно так же, как вы поступили бы со своим телом в спортзале.
Смешивание гравитационной теории и квантовой физики означает смешивание микро– и мегамира. И, чтобы подготовиться, вашему разуму придется научиться постоянно перепрыгивать туда и обратно в обоих направлениях.
Поступая таким образом, вы увидите, что не в порядке с рассмотренными до сих пор теориями.
Сделав это, вы отправитесь в сопровождении робота к тому месту, где действуют одновременно и гравитация, и квантовые эффекты.
Сейчас, однако, давайте взглянем на тайны современной науки вдвоем, только вы и я.
Можно утверждать, что в физике существуют три вида тайн.
Первые присущи самим теориям; они являются теоретическими. Вторые коренятся в наблюдениях и экспериментах. Они обычно, но не всегда поддаются исследованиям. Третий тип тайн возникает, когда никто ничего больше не может понять. Черные дыры и физика предсуществования пространства-времени относятся ко всем трем типам. Они – одновременно мосты и препятствия, лежащие между нами и святым Граалем современных исследований: теория, соединяющая квантовый мир и динамические аспекты пространства-времени, открытые Эйнштейном. Вот почему они так интересны.
И именно поэтому робот намерен забрать вас к черной дыре.
Но почему черная дыра? Почему не истоки самой Вселенной?
Потому что как в случае черной дыры, так и при рождении Вселенной огромное количество энергии ограничено довольно небольшим объемом. В обоих случаях очень большое сжимается в очень маленькое, а также нельзя проигнорировать ни гравитацию, ни квантовые эффекты.
В этом смысле черные дыры и происхождение Вселенной выглядят очень похоже.
Хотя, конечно же, никто не может взглянуть на Вселенную снаружи. Экспериментальным путем, даже если бы у нас был закон, регулирующий поведение всего видимого или невидимого, мы не смогли бы проверить, дают ли различные начальные настройки разные эволюционные модели для Вселенной в целом. Мы не можем создать Большой взрыв в лабораторных условиях, и мы не видим, а значит, не можем проанализировать новые вселенные, появляющиеся там, в ночном небе.
Вот почему черные дыры полезны.
Начнем с того, что их много. Возьмите практически любую галактику во Вселенной, и в ее центре, вероятно, обнаружится сверхмассивная черная дыра. Там могут оказаться и несколько дыр поменьше, с массами в несколько раз меньше нашей звезды, разбросанные повсюду. По состоянию на 2016 год самая большая обнаруженная черная дыра в 23 миллиарда раз превышает массу Солнца. Она находится от него на расстоянии примерно 12 миллиардов световых лет, в очень молодой галактике на то время, когда она испускала улавливаемое нами сегодня излучение. С другой стороны, теоретически даже самые маленькие черные дыры можно измерить по так называемой платовской системе единиц, справедливой для среды, где учитываются как гравитационные, так и квантовые характеристики. В цифровом выражении планковская длина соответствует примерно 1,6·10-35 метра. Крошечная длина, так что черные дыры могут оказаться вообще практически любого размера.
ПО СОСТОЯНИЮ НА 2015 ГОД САМАЯ БОЛЬШАЯ ОБНАРУЖЕННАЯ ЧЕРНАЯ ДЫРА В 23 МИЛЛИАРДА РАЗ ПРЕВЫШАЕТ МАССУ СОЛНЦА. ОНА НАХОДИТСЯ ОТ НЕГО НА РАССТОЯНИИ ПРИМЕРНО 12 МИЛЛИАРДОВ СВЕТОВЫХ ЛЕТ.
Как черные дыры, так и очень юная Вселенная имеют некоторые важные общие черты. И те и другие предусматривают границы, за пределами которых гравитация не может быть использована без включения квантовых эффектов. Этой границей является стена Планка, стена, которую вы видели, путешествуя назад во времени за пределами Большого взрыва в конце последней части. В момент рождения Вселенной эта стена существовала повсюду. Что касается черных дыр, как правило, скрытых от взора, то за их воротами открывается только один путь: горизонт событий. Вы пересечете его в конце этой части.
Это путешествие станет ключом, открывающим доступ к седьмой части, где вы отправитесь в последнее путешествие: в экскурсию по Вселенной с точки зрения самых популярных современных теорий, в теорию всего как стремления к объединению пространства, времени и квантовых полей. Но эти теории, называемые теориями струн, такие сумасшедшие и сочетающие в себе мультивселенные, параллельные вселенные, сверхразмеры и все прочее, что вы вполне можете начать думать, что ученые действительно свихнулись.
И если бы не тайны, разгадываемые ими, то так бы оно и было.
После всего, что вы испытали, прежде чем достичь этой страницы, может показаться забавным узнать, что далекие от разгадки почти всего физики двадцатого века оставили нам картину Вселенной по большей части заполненной глубокими и темными неизвестными. Что, однако, не стоит считать разочарованием. Эти неизвестные являются (непрозрачными) окнами в науку завтрашнего дня. И, между нами говоря, видя, насколько менее чем за столетие выросло понимание человечества практически обо всем, наблюдая озадачивающие идеи, прорастающие сегодня в умах физиков-теоретиков, мало кто сомневается в грядущих революциях сознания. Некоторые из них уже созрели или готовы пышно расцвести, пока им просто не хватает нужного эксперимента, готового наполнить наше сознание обещанием странной, магической новой реальности.
Итак, вот что произойдет с вами сейчас.
Во-первых, вы еще раз взглянете на квантовые поля, заполняющие Вселенную, и увидите, что, несмотря на все сказанное мной до сих пор, они абсолютно не имеют смысла. Затем вы повторно рассмотрите все частицы этих полей в контексте квантовой гравитации и поймете, что они также бессмысленны. Потом вы встретитесь с котом, одновременно живым и дохлым, и напоследок, ознакомившись со всем, перестанете понимать что-либо вообще.
Воодушевившись такими успехами, вы услышите о параллельных вселенных, отщепляющихся от нашей, подобно ветвям дерева.
Убедившись, что квантовый мир точно лежит за гранью того, что здравый смысл говорит нам о реальности, вы захотите возвратиться на более знакомую территорию. Стремясь в конечном счете преодолеть разрыв между микро– и мегамиром, вы опять-таки вернетесь к общей картине мира, по-новому взглянув на теорию Эйнштейна, на галактики Вселенной, на ее расширение, в надежде отыскать успокаивающе четкие формулировки. Как ни странно, вы их не найдете. Вы своими глазами увидите, что большая часть содержимого Вселенной не только невидима для телескопов, но и неизвестна. Вселенная в мегамасштабах наполнена тайнами, куда ни посмотри, что так же справедливо и для микроскопических масштабов.
Вольно или невольно, вам придется переварить тот факт, что, какой бы мощной ни была и навсегда останется теория относительности Эйнштейна, но в отношении искривленного пространства-времени она является неполной, что даже предсказывает ее собственное поражение, а следовательно, невозможность быть теорией всего. Внутри нашей Вселенной существуют места, где она не может быть использована. Что означает, что если человечество намеревается объяснить все, то необходимо найти другую, более полную теорию.
И в каких местах теория Эйнштейна бессильна?
Вы уже, наверное, догадались: внутри черных дыр и перед Большим взрывом, где-то на пути к стене Планка.
До сих пор вы путешествовали по лучшим теориям человечества, созданным когда-либо для описания окружающего нас мира. На практике это означает, что теперь вы знаете о Вселенной столько же, сколько примерный студент магистратуры любого из лучших университетов мира. Конечно, не с точки зрения технического образования, но точно в плане знакомства с гипотезами. Это уже более чем достаточно, чтобы стать звездой любой вечеринки.
Теперь наступило время отправиться дальше и посмотреть, что же не работает. И тогда вы не только будете звездой, но и заставите ваших друзей в недоумении чесать затылок.
Глава 2Квантовая бесконечность
Вы еще помните, как «в действительности» выглядит космический вакуум? То, что до сих пор казалось пустотой, превратилось в буйство пульсирующих полей. Пульсация происходит из-за частиц, вылетающих изо всех вакуумов полей.
В квантовом мире если что-то возможно, то обязательно произойдет. Так что на мгновение забудьте о своем обычном повседневном размере и о гравитации и представьте себе, как ваша мини-копия погружается в квантовые поля, в микромир, сидя на мини-кресле. Вы похожи на спортивного судью, наблюдающего, как два электрона взаимодействуют друг с другом, точно так же, как могли бы следить за игрой в теннис, где игроками были бы электроны, а шарами – виртуальные фотоны, танцующие между ними.