Детерминизм Лапласа был неполным в двух отношениях: он не объяснял, как следует выбирать законы природы, и не задавал начальную конфигурацию Вселенной. Два этих аспекта оставались прерогативой Бога. Творец решил, как должна начаться Вселенная, и определил законы, которым она должна подчиняться. При этом Он не вмешивался в дальнейший ход событий. В сущности, участие Бога ограничивалось сферами, которые находились вне пределов понимания науки XIX века.
Теперь мы знаем, что надеждам Лапласа построить детерминистскую картину мира – во всяком случае, в том виде, в каком он ее замыслил, – не суждено было сбыться. Принцип неопределенности квантовой механики постулирует, что некоторые пары величин, как, например, положение частицы и ее скорость, невозможно предсказать с абсолютной точностью. В квантовой механике эта ситуация разрешается посредством класса квантовых теорий, согласно которым частицы представляют собой волны, то есть не имеют четких положения и скорости. Эти квантовые теории детерминистичны в том смысле, что устанавливают законы эволюции волн со временем. Так, если нам известно состояние волны в некий момент времени, мы можем вычислить ее состояние в любой другой момент. Элемент непредсказуемости и случайности появляется только при интерпретации волны в терминах положений и скоростей частиц. Но, возможно, это как раз наша ошибка и никаких положений и скоростей частиц не существует, есть только волны. И проблема просто-напросто в том, что мы пытаемся «втиснуть» их в наши устоявшиеся представления, отталкивающиеся от положений и скоростей. То есть возникающая непредсказуемость есть результат несоответствия наших представлений о реальности.
Мы, в сущности, пересмотрели назначение науки – ей предписывается открывать законы, которые позволят предсказывать события с точностью, допускаемой принципом неопределенности. Однако остается открытым вопрос: как и почему были выбраны именно эти законы и именно это начальное состояние Вселенной?
В этой книге я особенно много внимания уделяю законам, управляющим тяготением, потому что именно оно определяет крупномасштабную структуру Вселенной. Хотя это и самое слабое из четырех видов взаимодействий. Законы тяготения оказались несовместимы с господствовавшим вплоть до недавнего времени представлением о том, что Вселенная не меняется во времени: под действием тяготения тела всегда притягиваются друг к другу, а значит, Вселенная либо расширяется, либо сжимается. Согласно общей теории относительности в некий момент в прошлом Вселенная должна была пребывать в состоянии с бесконечной плотностью, – это Большой взрыв, суть начало времен. Аналогично, если Вселенной предстоит сжаться, то в будущем она должна прийти в другое состояние с бесконечной плотностью – так называемое Большое сжатие, которое станет концом времен. Даже если Вселенной не суждено сжаться, в некоторых ее областях все равно будут находиться сингулярности – там, где произошел коллапс с образованием черной дыры. Эти сингулярности обозначают конец времени для любого, кто упал в черную дыру. И в момент Большого взрыва, и внутри других сингулярностей все законы природы перестают действовать: Бог волен определять ход событий и выбирать точку отсчета для Вселенной.
Сочетание квантовой механики с общей теорией относительности, похоже, открывает новую возможность, которой не было до сих пор: пространство и время могут совместно образовать конечное четырехмерное пространство-время без сингулярностей и границ, подобное поверхности Земли, но с бо́льшим числом измерений. Не исключено, что эта идея в состоянии объяснить многие из наблюдаемых свойств Вселенной, такие как однородность на больших масштабах и неоднородности на меньших масштабах – например, галактики, звезды и даже люди. Она может даже объяснить стрелу времени, которую мы наблюдаем. Но если Вселенная полностью самодостаточна, не имеет ни сингулярностей, ни границ и полностью описывается единой теорией, то это имеет глубокие последствия для роли Бога как Творца.
Эйнштейн однажды спросил: «Был ли у Бога выбор, когда он создавал Вселенную?» Если гипотеза об отсутствии у Вселенной границ верна, то у Бога не было никакой свободы выбора начальных условий. Бог, конечно, был волен выбирать законы, которым подчиняется Вселенная. Но это, вообще говоря, не очень-то можно назвать выбором; вполне возможно, что существует всего одна или несколько полных непротиворечивых единых теорий, например гетеротическая теория струн, допускающих существование структур настолько сложных, как человеческие существа, способные познавать законы Вселенной и задаваться вопросом о природе Бога.
Даже если есть всего одна возможная единая теория, это всего лишь набор правил и уравнений. Что же вдыхает жизнь в уравнения, из чего рождается Вселенная, которую они описывают? Традиционный научный подход, который состоит в создании математической модели, не может ответить на целый ряд вопросов: почему вообще должна существовать описываемая моделью вселенная? почему Вселенная вообще существует? действительно ли единая теория сама есть причина своего существования? или ей требуется творец? А если так, то оказывает ли он еще какое бы то ни было влияние на Вселенную? и кто создал творца?
До сих пор большинство ученых были слишком заняты построением новых теорий, должных указать, что есть Вселенная, и им совсем некогда было задуматься над вопросом, почему она именно такова. С другой стороны, те, кто должен был смотреть на проблему именно с этого угла, то есть философы, не могли поспеть за прогрессом научных теорий. В XVIII веке философы почитали все знания, включая научные, относящимися к сфере их компетенции и рассуждали о том, было ли у Вселенной начало. Но в XIX и XX веке наука стала слишком сложной для философов – и технически, и математически, – да и для всех, кроме немногих специалистов. Философы так ограничили круг своих интересов, что Людвиг Витгенштейн – самый известный философ XX века – сказал как-то: «Единственное, что остается философии, – это изучение языка». Вот уж действительно, куда все скатилось – от некогда великой традиции, от Аристотеля до Канта!
Но если мы все же построим полную теорию, то она со временем должна стать понятна – если не касаться частностей – всем, не только ученым. И тогда мы – философы, ученые и обычные люди – сможем принять участие в дискуссии о том, почему существует Вселенная и почему существуем мы сами. Если мы найдем ответ на этот вопрос, это ознаменует триумф человеческого разума: ведь мы поймем, чего хочет Бог.
Альберт Эйнштейн
Связь Эйнштейна с политикой, а в частности с созданием атомной бомбы, хорошо известна: он подписал знаменитое обращение к президенту Франклину Рузвельту, призывающее руководство Соединенных Штатов серьезно отнестись к этой идее. После Второй мировой войны ученый также прилагал активные усилия по недопущению ядерной войны. Но то были не отдельные меры и поступки человека науки, втянутого в политику. Вся жизнь Эйнштейна, по его собственным словам, «разделилась между политикой и уравнениями».
Эйнштейн всерьез обеспокоился политической ситуацией еще во время Первой мировой войны, когда занимал должность профессора в Берлине. Ужаснувшись, что люди тратят жизни на столь бессмысленные вещи, он стал участвовать в антивоенных демонстрациях. Его одобрение гражданского неповиновения и публичная поддержка тех, кто уклонялся от призыва, не очень-то способствовали хорошему отношению со стороны коллег. Уже после войны он направил свои усилия на примирение сторон и улучшение международных отношений. И так Эйнштейн тоже не снискал популярности. Более того, вскоре из-за его взглядов ему стало сложно выезжать в США, даже если целью визита были академические лекции.
Вторым по важности для Эйнштейна был сионизм. Несмотря на свое еврейское происхождение, Эйнштейн отвергал библейское представление о Боге. Но под все нарастающей угрозой антисемитизма до, во время и после Первой мировой войны Эйнштейн постепенно стал ощущать себя частью еврейского народа и впоследствии стал решительным защитником идей сионизма. Он открыто высказывался и на эту тему, хотя многим это было не по душе. Его теории пытались оспорить, была даже создана «антиэйнштейновская» организация. Имел место случай, когда некто был осужден за подстрекательство к убийству Эйнштейна (и наказан штрафом в жалкие шесть долларов). Но Эйнштейн сохранял невозмутимость. В ответ на публикацию книги «Сто авторов против Эйнштейна» он сказал: «Если бы я был неправ, то достаточно было бы и одного!»
В 1933 году к власти пришел Гитлер. Тогда Эйнштейн находился в Америке и объявил, что не намерен возвращаться в Германию. Нацистская полиция пришла с обыском в его дом и заблокировала его банковский счет. В одной из берлинских газет тогда вышла статья с заголовком: «Хорошие новости от Эйнштейна – он не вернется». Перед лицом нацистской угрозы Эйнштейн отступил от пацифизма и, опасаясь, что немецкие ученые смогут создать ядерную бомбу, предложил правительству Соединенных Штатов заняться разработкой собственного ядерного оружия. Однако Эйнштейн публично предупреждал об опасностях ядерной войны и настаивал на международном контроле над ядерными арсеналами еще до того, как взорвалась первая атомная бомба.
Миротворческие усилия Эйнштейна, по-видимому, не имели никаких далеко идущих последствий и, кроме прочего, лишили его поддержки многих современников. Впрочем, его гласная оборона сионизма была должным образом вознаграждена в 1952 году: ученому предложили пост президента Израиля. Эйнштейн отказался, сославшись на то, что он слишком неопытный политик. Но похоже, что в действительности причина была иной. По словам физика, для него важнее были уравнения, «потому что политика – для настоящего, а уравнения – для вечности».
Галилео Галилей
Галилею, пожалуй, больше, чем кому бы то ни было другому, мы обязаны рождением современной науки. Известный конфликт с католической церковью как нельзя лучше характеризует его мировоззрение: ученый был первым, кто высказал мысль о том, что человек в состоянии понять устройство мира, и более того, это возможно благодаря одному только наблюдению за окружающими явлениями.