За прошедшее с 2009 года время я успел гораздо лучше обдумать многие идеи и предпосылки, составляющие основу моей аргументации, обсудил их с разными людьми, которые восприняли мысль о написании книги, можно сказать, с энтузиазмом, причем заразительным. Я глубже изучил влияние, которое эти открытия оказали на развитие физики элементарных частиц, в особенности на вопрос о происхождении и природе нашей Вселенной. А затем я представил некоторые свои доводы самым яростным противникам – и благодаря этому у меня возникли некоторые существенные соображения, которые помогли отточить аргументацию.
Когда я пытался облечь в слова все то, что постараюсь здесь изложить, мне невероятно помогли беседы с некоторыми коллегами-физиками, наделенными талантом очень глубоко мыслить. Особенно я признателен Алану Гуту и Фрэнку Вильчеку, которые не пожалели времени на продолжительные дискуссии и переписку со мной, помогли разобраться с путаницей в моей собственной голове и в некоторых случаях отточили мои интерпретации.
Лесли Мередит и Доминик Анфузо из издательства «Simon & Schuster» проявили интерес к публикации книги, это придало мне храбрости, и я обратился к своему другу Кристоферу Хитченсу, который не только входит в число самых блестящих и образованных среди моих знакомых, но и пользуется некоторыми доводами из моей лекции в своем цикле интереснейших бесед о науке и религии. Несмотря на тяжелую болезнь, Кристофер согласился написать послесловие к моей книге – со свойственной ему добротой, щедростью и отвагой. Я вечно благодарен ему за этот поступок, свидетельствующий о теплых дружеских чувствах и доверии. К несчастью, в дальнейшем недуг одолел Кристофера настолько, что о написании послесловия уже не могло быть и речи, несмотря на все его старания. Однако на выручку мне пришел другой мой добрый друг – великий ученый и оратор Ричард Докинз: он когда-то согласился написать послесловие к какой-нибудь моей книге. Когда я показал ему черновик, он тут же составил текст поистине ошеломляющей красоты и ясности – и при этом удивительной скромности. Я просто потрясен. Я искренне благодарю Кристофера, а затем и Ричарда и всех вышеперечисленных за поддержку и вдохновение – и за то, что заставили меня снова сесть за компьютер и начать писать.
Глава 1. Сага о тайнах Вселенной. Начало
В любом путешествии всегда есть изначальная тайна: как путешественник очутился в пункте отправления?
Ненастной темной ночью в начале 1916 года Альберт Эйнштейн завершил величайший труд своей жизни, на создание которого у него ушло десять лет неустанной интеллектуальной работы, – новую теорию гравитации, которую он назвал «общая теория относительности». И это была не просто новая теория гравитации – это была еще и новая теория пространства и времени. Первая научная теория, которая могла объяснить не только движение тел во Вселенной, но и развитие самой Вселенной.
Была здесь, однако, одна тонкость. Когда Эйнштейн начал применять свою теорию к описанию Вселенной в целом, стало очевидно, что теория описывает не ту Вселенную, где мы, по всей видимости, обитаем.
Сейчас, по прошествии ста лет, трудно в полной мере оценить, насколько изменилось наше представление о Вселенной на протяжении одной человеческой жизни. С точки зрения научного сообщества 1917 года Вселенная была вечна и статична и состояла из одной галактики – нашего Млечного Пути, – окруженной бесконечным темным и пустым пространством. Примерно так все и видится, если взглянуть в ночное небо невооруженным взглядом или в небольшой телескоп, поэтому в те времена не было особых оснований думать иначе.
Согласно теории Эйнштейна, как и согласно теории всемирного тяготения Ньютона, гравитация – это сила притяжения (и только притяжения!) между двумя телами. Это значит, что несколько масс в пространстве не могут вечно находиться в состоянии покоя. Взаимное притяжение заставит их устремиться друг к другу и схлопнуться – а это явно противоречит очевидной статичности Вселенной.
То, что общая теория относительности Эйнштейна не соответствовала тогдашней картине Вселенной, было для ученого тяжким ударом – читатель едва ли представляет себе, насколько тяжким. Выяснив причины этого, я смог развенчать один миф об Эйнштейне и общей теории относительности, который всегда вызывал у меня сомнения. Принято считать, что Эйнштейн долгие годы работал в полном уединении, в закрытом кабинете, не пользуясь ничем, кроме собственных размышлений и рассуждений, и эта прекрасная теория получилась у него вне связи с реальностью (чем-то это напоминает нынешних ученых, работающих над теорией струн!). А на самом деле все было наоборот.
Эйнштейн всегда опирался на эксперименты и наблюдения. Многие эксперименты он и правда проделывал «мысленно» – и он и правда трудился больше десяти лет, – но при этом изучал новые математические методы и в процессе несколько раз заходил в теоретические тупики, и лишь после этого ему удалось создать теорию, отличавшуюся подлинной математической красотой. Однако главным условием для налаживания близких отношений с общей теорией относительности должны были стать наблюдения. За последние недели лихорадочной работы, когда Эйнштейн дорабатывал свою теорию, соперничая с немецким математиком Давидом Гильбертом, он на основании своих уравнений рассчитал прогноз для загадочного астрофизического явления – небольшой прецессии в перигелии (ближайшей к Солнцу точке) орбиты Меркурия.
Астрономы давно заметили, что орбита Меркурия немного отклоняется от траектории, которую предсказывают законы Ньютона. Она представляет собой не идеальный эллипс, замкнутый сам на себя, а отличается прецессией (то есть планета, совершив один оборот по орбите, возвращается не в ту же самую точку, а с каждым оборотом ориентация эллипса чуть-чуть сдвигается, и в результате получается траектория, напоминающая спираль). Величина этой прецессии ничтожно мала – около 43 угловых секунд (примерно одна сотая градуса) за сто лет.
Когда Эйнштейн рассчитал орбиту Меркурия на основе своей общей теории относительности, то получил именно это число. Как писал биограф Эйнштейна Абрахам Пайс: «Пожалуй, ни одно из событий в научной деятельности, да и в жизни, не потрясло Эйнштейна сильнее, чем это открытие (здесь и далее пер. В. и О. Мацарских)». Эйнштейн уверял, что «это открытие вызвало у него учащенное сердцебиение», как будто «внутри у него что-то оборвалось». Месяц спустя, когда он рассказывал об этой теории другу и называл ее несравненно прекрасной, было совершенно очевидно, что эта математическая модель доставляет ему много радости, но ни о каком сердцебиении уже не упоминалось.
Впрочем, довольно скоро очевидные противоречия между общей теорией относительности и данными наблюдений, которые указывали на то, что Вселенная статична, были улажены, хотя это и заставило Эйнштейна ввести в свою теорию поправку, которую он позднее называл своей величайшей ошибкой (но об этом позже). В наши дни уже все, кроме некоторых школьных учителей в США, знают, что Вселенная не статична – она расширяется, и началось это расширение примерно 13,72 миллиарда лет назад в момент Большого взрыва, когда она была очень плотной и горячей. Не менее важно и другое: теперь мы знаем, что наша Галактика – всего лишь одна из примерно 400 миллиардов галактик в наблюдаемой Вселенной. Мы как первые картографы – только начинаем составлять полную карту крупномасштабной структуры Вселенной. Неудивительно, что в последние десятилетия наша картина Вселенной претерпела революционные изменения.
Открытие, что Вселенная не статична, а расширяется, играет огромную роль и в философии, и в религии, поскольку предполагает, что у Вселенной было начало. А если начало – значит, акт творения, а идея акта творения всегда вызывает бурю эмоций. Хотя расширение Вселенной было открыто в 1929 году, потребовалось несколько десятков лет, чтобы независимо подтвердить его эмпирическими данными, однако уже в 1951 году папа Пий XII объявил это открытие доказательством Сотворения мира. Вот как он сказал:
По всей видимости, современная наука, сумев за единый миг заглянуть на многие века в прошлое, стала свидетельницей божественного мгновения – первичного «Fiat Lux» [Да будет свет!], когда одновременно с веществом из ничего вырвался целый океан света и излучения и химические элементы, сгорая и расщепляясь, создали миллионы галактик. И таким образом со всей конкретностью, свойственной физическим доказательствам, наука подтвердила, что Вселенная возникла обусловленно, и проследила ее существование в прошлое до той эпохи, когда мир вышел из рук Творца. Итак, мир был сотворен. А посему, говорим мы, Творец существует – а значит, Бог есть!
На самом деле все было немного интереснее. Первым предложил идею Большого взрыва бельгийский священник и физик по имени Жорж Леметр. Леметр был человек удивительно многогранный, прошедший извилистый профессиональный путь. Начал он исследования как инженер, во время Первой мировой прославился как артиллерист, а затем переключился на математику, параллельно готовясь к рукоположению – это было в начале двадцатых. Затем он увлекся космологией и сначала учился у знаменитого английского астрофизика сэра Артура Стэнли Эддингтона, впоследствии перебрался в Гарвард, а в конце концов получил вторую докторскую степень, по физике, в Массачусетском технологическом институте.
В 1927 году, перед тем как во второй раз получить степень доктора, Леметр решил уравнения общей теории относительности Эйнштейна и показал, что теория предсказывает нестатичную Вселенную, более того, из нее следует, что Вселенная, в которой мы живем, расширяется. Эта мысль показалась всем настолько возмутительной, что даже сам Эйнштейн ответил Леметру афоризмом «Математика у вас точна, зато физика отвратительна».
Леметра это, впрочем, не остановило, и в 1930 году он предположил, что на самом деле расширение Вселенной началось с крошечной точки, которую он назвал «первичным атомом», и что это начало – вероятно, это была аллюзия на сотворение мира – было «днем без вчера».