В этом смысле аргумент «что-то из ничего» действительно пытается сфокусироваться на начальном акте творения и спрашивает, может ли научное объяснение когда-либо быть логически законченным и полностью удовлетворительным при решении этой конкретной проблемы.
Получается, что, учитывая наше нынешнее понимание природы, существуют три различных, отдельных смысла вопроса «чего-то из ничего». Короткий ответ на каждый из них — «вполне вероятное да», и я буду рассматривать каждый по очереди в остальной части этой книги, пытаясь объяснить, почему (why), или, как я только что доказывал, еще лучше, как.
Бритва Оккама предполагает, что, если некоторое событие физически вероятно, нам не нужно прибегать к более экстраординарным его объяснениям. Конечно всемогущее божество, которое каким-то образом существует за пределами нашей Вселенной, или мультивселенной, одновременно управляя тем, что происходит внутри нее, является одним из таких объяснений. Таким образом, оно должно быть последним, а не первым, спасительным объяснением.
Я уже обсуждал в предисловии к этой книге, что просто определить «ничто» как «небытие» недостаточно, чтобы предположить, что физика, и наука в общем, непригодна для решения этого вопроса. Позвольте мне привести здесь дополнительные, более конкретные аргументы. Рассмотрим электрон-позитронную пару, которая спонтанно образуется из пустого пространства вблизи ядра атома и влияет на свойства этого атома в течение короткого времени, пока пара существует. В каком смысле электрон или позитрон существовали до этого? Конечно, по любому здравомыслящему определению они не существовали. Конечно, был потенциал для их существования, но он определяет бытие не более, чем потенциал рождения человека определяется тем, что я несу сперму в яичках поблизости от женщины, у которой овуляция, и мы с ней могли бы спариться. Действительно, лучший ответ, который я когда-либо слышал, на вопрос, на что похоже быть мертвым (то есть, пребывать в небытии) — это представить, как вы себя чувствовали, до того как были зачаты. В любом случае, если бы потенциал существования был бы то же самое, что существование, то я уверен, что к настоящему времени мастурбация была бы такой же больной темой, как аборт сейчас.
Проект «Происхождение» в университете штата Аризона, которым я руковожу, недавно провел семинар по происхождению жизни, и я не могу не рассматривать настоящее обсуждение космологии в этом контексте. Мы еще не в полной мере поняли, как возникла жизнь на Земле. Тем не менее, у нас есть не только правдоподобные химические механизмы, посредством которых это могло быть возможно, но мы также подходим каждый день всё ближе и ближе к конкретным путям, которые могли бы позволить биомолекулам, включая РНК, возникнуть естественным образом. Более того, теория эволюции Дарвина, основанная на естественном отборе, дает убедительно точную картину того, как сложная жизнь возникла на этой планете, независимо от того, какая конкретная химия создала первую точно самовоспроизводящуюся клетку с обменом веществ, который захватывал энергию из окружающей среды. (Наилучшее определение жизни, которое я могу придумать на данный момент.)
Так же, как Дарвин, хотя и неохотно, устранил необходимость божественного вмешательства в эволюцию современного мира, кишащего разнообразной жизнью повсюду на этой планете (хотя он и оставил открытую дверь для возможности того, что Бог помог вдохнуть жизнь в первые формы), наше современное понимание Вселенной, ее прошлого и ее будущего, сделало более правдоподобным, что «нечто» может возникнуть из ничего, без необходимости какого-либо божественного вмешательства. Из-за наблюдений и сопряженных с ними теоретических трудностей, связанных с разработкой деталей, я ожидаю, что мы, возможно, никогда не достигнем в этом отношении большего, чем правдоподобие. Но само правдоподобие, на мой взгляд, является огромным шагом вперед, поскольку мы продолжаем мобилизовать мужество жить полноценной жизнью во Вселенной, которая, скорее всего, появилась, и может исчезнуть, без цели, и, конечно, без нас в своем центре.
Давайте теперь вернемся к одной из самых замечательных особенностей нашей Вселенной: что она настолько близка к плоской, насколько мы можем измерить. Я напоминаю вам об уникальном аспекте плоской Вселенной, по крайней мере, в масштабах, где доминирует материя в виде галактик, и где ньютоновское приближение остается в силе: в плоской Вселенной, и только в плоской Вселенной, в среднем ньютоновская гравитационная энергия каждого объекта, принимающего участие в расширении, точно равна нулю.
Я подчеркиваю, что это был проверяемый постулат. Не обязательно должно быть так. Для этого не требуется ничего, кроме теоретических спекуляций, основанных на рассмотрении Вселенной, которая могла возникнуть естественным образом из ничего, или, по крайней мере, почти из ничего.
Я не могу переоценить ни важность того факта, что, как только в наше рассмотрение природы включается гравитация, больше нельзя считать полную энергию системы произвольной, ни того факта, что есть как положительные, так и отрицательные составляющие этой энергии. Общая гравитационная энергия объектов, разносимых расширением Вселенной, не подлежит произвольному определению, вопросом определения является лишь геометрическая кривизна Вселенной. Это свойство самого пространства, согласно общей теорией относительности, и это свойство пространства определяется энергией, которая в нем содержится.
Я это говорю, потому высказывалось мнение, что заявление о том, что средняя суммарная ньютоновская гравитационная энергия каждой галактики в плоской, расширяющейся Вселенной равна нулю, произвольно, и что любое другое значение было бы так же хорошо, но, что ученые «установили» нулевую точку, чтобы опровергнуть Бога. Во всяком случае, так утверждал Динеш Д'Соуза в дебатах с Кристофером Хитченсом о существовании Бога.
Ничто не может быть дальше от истины. Усилия, предпринятые для определения кривизны Вселенной, были реализованы более полувека назад учеными, которые посвятили свою жизнь выяснению подлинной природы Вселенной, не навязывая свои желания. Даже много лет после того, как были впервые предложены теоретические аргументы, почему Вселенная должна быть плоской, мои наблюдательные коллеги, в 1980-х и даже начале 1990-х, стремились доказать обратное. В конце концов, в науке можно произвести наибольшее впечатление (и часто попасть в наиболее громкие заголовки), не идя со стадом, а выступая против него.
Тем не менее, за этими данными было последнее слово, и последнее слово стало модным. Наша наблюдаемая Вселенная настолько близка к плоской, насколько мы можем измерить. Ньютоновская гравитационная энергия галактик, движущихся вместе с расширением Хаббла, равна нулю, нравится вам это или нет.
Теперь я хотел бы пояснить, почему, если наша Вселенная возникла из ничего, плоская Вселенная, Вселенная с нулевой суммарной ньютоновской гравитационной энергией каждого объекта — это именно то, что мы должны ожидать. Аргумент немного более утонченный — тоньше, чем я мог описать в моих популярных лекциях на эту тему — так что я счастлив, что здесь есть место, чтобы попытаться тщательно его изложить.
Во-первых, я хочу, чтобы вы поняли, какого рода «ничто» я обсуждаю в данный момент. Это самый простой вариант ничего, а именно пустое пространство. На данный момент я буду считать, что существует пространство, внутри которого нет абсолютно ничего, и в котором при этом существуют законы физики. Опять же, я понимаю это в модифицированной версии небытия, потому что тем, кто желает постоянно находить этому слову новое определение, дабы ни одно научное определение не нашло себе применения, эта версия «ничего» не подойдет. Тем не менее, я подозреваю, что, во времена Платона и Фомы Аквинского, когда они размышляли, почему было нечто, а не ничто, пустое пространство с ничем внутри было, вероятно, хорошим приближением того, о чем они думали.
Как мы видели в Главе 6, Алан Гут пояснил, как именно мы можем получить что-то из подобного рода ничего — совершенно бесплатный обед. Пустое пространство может иметь связанную с ним ненулевую энергию, даже в отсутствие какой-либо материи или излучения. Общая теория относительности говорит нам, что пространство будет расширяться в геометрической прогрессии, так что поначалу даже самая крошечная область вполне могла быстро достигнуть размера, достаточно большого, чтобы содержать всю нашу видимую Вселенную сегодня.
Как я указывал в этой главе, во время такого быстрого расширения область, которая в конечном итоге будет охватывать нашу Вселенную, будет становиться все более плоской, точно так же как энергия, содержащаяся в пустом пространстве, растет с ростом Вселенной. Это явление происходит без всяких фокус-покусов или чудесного вмешательства. Оно возможно потому, что гравитационное «давление», связанное с такой энергией пустого пространства, фактически отрицательно. Это «отрицательное давление» означает, что, когда Вселенная расширяется, расширение сбрасывает энергию в пространство, а не наоборот.
Согласно этой картине, когда заканчивается инфляция, энергия, запасенная в пустом пространстве, превращается в энергию реальных частиц и излучения, тем самым создавая прослеживаемое начало нашего нынешнего расширения Большого Взрыва. Я говорю прослеживаемое начало, потому что инфляция фактически стирает всякую память о состоянии Вселенной до ее возникновения. Все сложности и неровности на изначально больших масштабах (если изначальная вселенная, или метавселенная, была большой, даже бесконечно большой) сегодня сглаживаются и/или уносятся так далеко за пределы нашего горизонта, что после того, как произойдет достаточное инфляционное расширение, мы всегда будем видеть почти однородную Вселенную.
Я говорю почти однородную, потому что я уже описывал в Главе 6, как квантовая механика всегда будет оставлять некоторые остаточные колебания малой плотности, которые замораживаются во время инфляции. Это приводит ко второму удивительному проявлению инфляции, что колебания малой плотности в пустом пространстве, из-за правил квантовой механики, позже приводят к появлению всей той структуры, которую мы наблюдаем в сегодняшней Вселенной. Таким образом, мы, и всё, что мы видим, возникло благодаря квантовым флуктуациям практически из ничего почти с начала времен, а именно в период инфляционного расширения.