Я до некоторой степени согласен с Полкинхорном в том, что наука ограничила свои устремления и занялась более простыми вопросами. Скажем честно, что доказать Великую теорему Ферма легче, чем понять поведение моей кошки или предсказать, что в следующий момент предпримет Полкинхорн. Но это не означает, что наука не может надеяться в конце концов понять все сложности поведения кошки или причуд человеческих желаний.
На мой взгляд, спор о науке и религии пал жертвой нашей ужасной тяги к категоризации всего на свете, зашоренного мышления, которое говорит: «Это вот наука, а это теология, а это искусство, а это психология…» Радует в этом то, что мы разработали множество разных языков, на которых можем говорить об окружающем нас мире. Возможно, все процессы во Вселенной, включая решение Полкинхорна вскипятить чайник, и можно свести к решению волнового уравнения Шредингера. Но, хотя этот язык прекрасно подходит для описания поведения урана в моей банке, он не годится для объяснения миграции стаи птиц, для выражения восторга от музыки Моцарта или для обсуждения безнравственности пыток.
Полкинхорн также признает опасность слишком редукционистских воззрений на реальность: «Иногда, когда я спорю со своими друзьями, придерживающимися твердых редукционистских взглядов и утверждающими, что физика охватывает все на свете, я спрашиваю сначала: “А как насчет математики?” А потом: “А как же музыка?” Разумеется, музыка сводится к вибрациям в ухе, но это и все, что наука может сказать о музыке, – но конечно же далеко не все, что вообще можно сказать о ней. На мой взгляд, очень важно не хвататься то и дело за редукционистский топор, пытаясь порубить все на мелкие кусочки».
Я вернул Полкинхорна к его первому примеру вопроса, на который не может ответить наука. В самом ли деле он верит, что квантовая физика не позволяет мне узнать, когда моя банка урана испустит следующую частицу? Неужели это действительно чистая случайность?
«Вся эта лотерея очень неприятна. Как в казино, по сути дела. Большинство специалистов по квантовой физике просто привыкли к такому положению вещей и заняты своими подсчетами, но мне оно не кажется удовлетворительным. Вопрос в том, какое оно – эпистемологическое или онтологическое.
Эпистемологическая задача имеет ответ – просто мы его не знаем. В онтологической ситуации мы и не можем его знать. И именно такова традиционная интерпретация квантовой теории: мы не можем знать.
Мы знаем, что казино по существу эпистемологично. На происходящее влияют микроскопические эффекты. Мне кажется, что, если проблемы квантовой теории эпистемологичны, нужно составить себе какое-то представление о том, как возникает такое эпистемологическое отчаяние, что мешает нам решить эту задачу. С онтологической точки зрения, по-моему, имеет смысл продолжать упорствовать, пока это вообще возможно. Мы еще не дошли до предела».
Принятый большинством подход к проблемам квантовой физики сводится к тому, что до наблюдения частица представляет собой суперпозицию состояний, описываемую волновой функцией, а наблюдение макроскопическими средствами вызывает скачкообразное изменение ее поведения. Теперь частица имеет всего одно состояние, а волновая функция содержит информацию о вероятности обнаружения частицы в том или ином конкретном состоянии. Объяснить такой скачок никто не пытается. Это воззрение называется копенгагенской интерпретацией, по имени места жительства его главного сторонника, датского физика Нильса Бора. В сущности, это школа квантовой физики под лозунгом «Заткнись и считай».
«Хотя я согласен с копенгагенской интерпретацией квантовой теории, я не считаю ее интеллектуально удовлетворительной. В конечном счете все сводится к тому, что кто-то говорит: “…и потом это происходит”.
Это вызвано вмешательством макроскопических средств. И все – конец разговора. Но это просто победа по определению. В этом и заключается проблема. Загадки остаются неразгаданными».
Учитывая веру Полкинхорна в то, что Бог существует и действует в нашем мире, я спросил, не думает ли он, что неизвестное такой редуцирующейся волновой функции – это то место, в котором может действовать Бог.
«Я не думаю, чтобы Бог решал, распадаться ли ядру вашего урана. Там есть какой-то механизм… нет, “механизм” – не вполне то слово… какое-то влияние, которое устанавливает порядок. Один из парадоксов квантовой теории состоит в том, что и сейчас, 80 лет спустя, мы все еще ее не понимаем».
Исследуя теорию хаоса на первом «рубеже», я прочитал, что Полкинхорн верит, что Бог может влиять на неизвестные нам знаки после запятой. Я поинтересовался, почему он считает тем неизвестным, через которое может действовать Бог, именно теорию хаоса, а не свою собственную область квантовой физики.
«Лет десять назад было такое время, когда научные и богословские сообщества бились над этими формами влияния на мир. Они, разумеется, не разрешили эту проблему – это был бы слишком амбициозный проект. Многие, особенно на Западном побережье Америки, ставили на то, что квантовая теория объяснит все. Мне такая идея казалась чересчур поверхностной. В противовес этому я, может быть, зашел слишком далеко в противоположном направлении. Я не думаю, что все решение сводится только к теории хаоса. Это лишь предположение о том, что физическая Вселенная упорядочена, но порядок ее менее жесткий, чем считал Ньютон».
Но он ни в коем случае не сбрасывает со счетов следствия квантовой физики.
«Открытие фундаментальной непредсказуемости в квантовой теории показывает нам, что мир точно не механистичен, а следовательно, и мы не являемся автоматами в некотором тривиальном и невероятном смысле этого слова».
Интересно, что агент, пытающийся диктовать ход будущего при помощи неизвестного квантовой физики, может действовать, только когда производятся измерения. До тех пор пока измерение не вызовет фазовый переход, уравнения квантовой физики полностью детерминистичны и развиваются линейным, нехаотическим образом, не оставляя никакого места для вмешательства такого агента. В этом заключается одна из причин, по которым религиозно настроенных физиков вроде Полкинхорна, пытающихся найти тот просвет, через который может действовать такой агент, не особенно привлекает неизвестное, следующее из квантовой физики.
Когда я возвращался из Кембриджа, вопрос о соотношении эпистемологии и онтологии казался мне центральным для понимания того, что квантовая физика сообщает нам о непознаваемом. Подобна ли эта ситуация тому, что происходит с игральной костью? Хотя мы не можем точно определить начальные условия броска кости, мы не сомневаемся в их существовании. Квантовая же физика ставит под вопрос саму возможность говорить о точно определенном начальном состоянии моей банки с ураном.
Господствующая сегодня в физике интерпретация утверждает, что нельзя считать, будто бы частицы внутри урана могут одновременно иметь положение и импульс. Такая интерпретация превращает эпистемологию в онтологию. То есть наша неспособность узнать их выражает истинную природу вещей. Как сказал Гейзенберг, «сами атомы или элементарные частицы не реальны; они образуют мир потенциалов и возможностей, а не вещей и фактов».
Что-то из ничего
Хотя кажется, что принцип неопределенности Гейзенберга создает неизвестное или пробел, через которые в мир может вернуться Бог, возможно, что на самом деле он заполняет другой пробел, служащий для большинства источником веры в Бога. Одно из крупнейших неизвестных сводится к вопросу: почему в мире что-то существует? Моя банка урана попала ко мне из компании Images Scientific Instruments на Статен-Айленде через интернет-магазин Amazon. Но если пойти еще дальше, пытаясь определить изначальное происхождение этого урана, мы в конце концов упремся в неизвестность. Потребность в каком-то объяснении этой неизвестности лежит в основе концепций Бога многих культур. Бог является ответом на этот вопрос. Но что это за ответ? Возможно, он просто подчеркивает веру многих в то, что мы не можем знать истинного ответа.
Мне кажется, что большинство ученых, говорящих о Боге, имеют в виду нечто, что давало бы ответ на этот, по-видимому, неразрешимый вопрос: откуда берется все? Они охотно применяют свой научный разум к исследованию того, как устроена уже существующая и работающая Вселенная. Они не ищут в мире следов божественного вмешательства. Такое мировоззрение часто называют деизмом в отличие от теизма. Такого Бога, в сущности, можно приравнять к «тому, чего мы знать не можем».
Разумеется, если попытаться описать, как может выглядеть такой ответ, сталкиваешься с проблемой бесконечной регрессии. Если предположить, что нечто ответственно за создание Вселенной, то, спрашивается, кто создал это нечто? Разумеется, такое «кто» – тоже часть проблемы, потому что мы испытываем непреодолимое стремление персонифицировать эту концепцию.
Именно поэтому многие говорят о трансцендентных определениях, о том, чего нельзя выразить, – чтобы избежать проблемы бесконечной регрессии. Они уклоняются даже от попыток выразить, каким может быть такой ответ. Просто нечто неизвестное и превосходящее наши попытки его познания. Именно таков Бог, определение которого пытался сформулировать ведущий североирландской воскресной утренней радиопередачи, с которым я вступил в спор.
В данном случае Бога определяют как нечто, что не может быть выражено. Но какую силу может иметь такая концепция? Если он не может вмешиваться, не может влиять, не может быть выражен и описан, – то зачем он нам нужен? Именно поэтому все мифотворцы вынуждены отливать своих богов в формы, которые можно выразить, узнать и зачастую персонифицировать. Слишком трансцендентный Бог теряет свое могущество и постепенно исчезает. Именно это случилось с верховными богами или небесными богами многих религий. Религиовед Карен Армстронг пишет в своей книге «Биография Бога» (The Case for God): «Он превратился в Deus otiosus[67], в “бесполезное”, или “излишнее”, божество, и постепенно исчез из сознания своего народа».
Как заявляет теолог Герберт Маккейб: «Утверждать существование Бога значит утверждать, что существуют не получившие ответа вопросы об устройстве Вселенной». Но он же предостерегает, что порок религий всегда состоит в представлении Бога не как философской идеи, а как конкретного объекта. По его мнению, проблема заключается в том, что религия слишком часто впадает в идолопоклонничество, пытаясь установить слишком личные отношения с такой концепцией Бога.
Трудность состоит в том, что неопределенная, непознаваемая, трансцендентная концепция слишком абстрактна, чтобы многие могли установить с ней какие-то отношения. Она не может предложить того утешения, которого многие ищут в Боге. Поэтому его могущество, возможно, неизбежно должно быть основано на несколько меньшей трансцендентности, несколько большей ощутимости, даже если это и противоречит исходному определению и порождает парадоксальный вопрос о том, «кто создал создателя».
0 = 1–1
Однако вопрос о том, почему существует нечто, а не ничто, может быть не таким уж и непознаваемым. И именно непознаваемое третьего «рубежа» может предоставить способ получения чего-то ex nihilo, из ничего. Как только у нас оказывается кусочек пустого пространства, квантовая физика начинает заполнять его чем-то. Тот вариант принципа неопределенности Гейзенберга, который мы до сих пор рассматривали, касается отношений между положением и импульсом. Но есть и другие физические величины, связанные между собой подобным образом.
Например, принцип неопределенности Гейзенберга связывает энергию и время: если посмотреть, что происходит в, по-видимому, пустой области пространства, то уменьшение временного промежутка исследования такой области приводит к росту неопределенности ее энергетического содержания, что означает, что пустое пространство никогда не может быть действительно пустым. На коротких временных промежутках существует возможность флуктуаций энергии. Поскольку энергия может преобразовываться в массу, это приводит к спонтанному рождению в вакууме частиц. В большинстве случаев они аннигилируют друг с другом и снова обращаются в ничто, но некоторые из них все же выживают. И это дает нам механизм получения чего-то из ничего.
Но откуда берется эта энергия? Не противоречит ли ее внезапное появление закону сохранения энергии, столь милому физике? Кое-кто считает, что суммарное энергетическое содержание Вселенной равно нулю, а потому никакого обмана тут нет. Важно учитывать, что гравитация создает отрицательное энергосодержание. Поэтому Вселенная может возникать из нулевой энергии – из ничего, – поскольку при этом возникает сочетание положительной и отрицательной энергии. Мы попросту наблюдаем действие уравнения 0 = 1–1. 0 есть ничто; 1 плюс –1 – это, соответственно, материя и гравитация, притягивающая эту материю.
Представление гравитации в виде отрицательной энергии может показаться несколько странным, но представим себе крупную массу – например астероид – вблизи Земли. Падая на Землю, астероид увеличивает свою кинетическую энергию, но гравитационное притяжение также возрастает, так как сила гравитационного притяжения увеличивается по мере уменьшения расстояния между двумя массами. Поэтому закон сохранения энергии требует, чтобы гравитационная потенциальная энергия была отрицательной и уравновешивала прирост кинетической энергии.
В соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга, из самого факта существования пространства следует, что частицы могут возникать из ничего. Никакой необходимости в создателе нет. Квантовые флуктуации приводят к тому, что мы постоянно видим, как из ничего возникает нечто. Как мы увидим на пятом «рубеже», именно этим Хокинг объяснил испускание частиц черными дырами. Ничто превращается в частицу и античастицу: одна из них оказывается захвачена черной дырой, а вторая улетает прочь. Таким образом, квантовая физика дает частичный ответ на вопрос о получении чего-то из ничего.
Однако нужно по меньшей мере иметь сцену для такой квантовой игры, и здесь на передний план, в свою очередь, выходит вопрос создания пустого пространства. Возможно, именно тут и возникает путаница. Некоторые считают, что пустое пространство и есть ничто. Но это ошибка. Трехмерное пустое пространство, вакуум, есть нечто. Это та арена, на которой могут действовать геометрия, математика, физика. В конце концов, уже тот факт, что мы имеем именно трехмерное, а не четырехмерное пустое пространство, указывает на то, что оно представляет собой нечто. Ничто размерности не имеет.
Сейчас существуют теории, позволяющие объяснить, как пространство и время могут возникать подобно частицам, в качестве флуктуаций квантовой гравитации. Кажется, что их математический аппарат достаточен для того, чтобы создать нечто – чтобы создать Вселенную – из ничего. В конечном счете может оказаться, что уран в моей банке происходит не из магазина Amazon, а из математических выкладок.
Рубеж четвертый: Бумажная Вселенная
7
Меня всегда занимал вот какой вопрос: существует ли физическая бесконечность? Мои попытки создать бесконечность путем деления игральной кости на бесконечно малые части потерпели неудачу, когда я добрался до неделимых кварков. Похоже, что даже пространство невозможно делить бесконечно, так как пространство квантуется. Поэтому теперь я собираюсь обратить свои поиски существования бесконечности в другую сторону – не внутрь, а наружу.
Что произойдет, если постоянно двигаться по прямой? Можно ли бесконечно продолжать такое движение? Я думаю, что этот вопрос хоть раз в жизни задавал себе всякий, кто когда-нибудь смотрел в пространство. Если бросить нашу игральную кость в космос, вернется ли она когда-нибудь в начальную точку, или натолкнется на космическую стену и отскочит обратно, или же так и будет вечно лететь, кувыркаясь в вакууме? Вопрос о том, бесконечно ли продолжается Вселенная, оказывается на удивление непрост и связан с тем обстоятельством, что само пространство не статично. Даже если Вселенная и бесконечна, могут существовать теоретические ограничения размеров пространства, доступного для нашего исследования. Возможно, мы никогда этого не узнаем.
Для помощи в путешествии в бесконечность я обзавелся своей собственной Вселенной – точнее, той ее частью, которую я могу увидеть. Я склеил себе звездный глобус, скачанный с веб-сайта Европейского космического агентства. Собственно говоря, это не вполне глобус. Он сделан из двух листов бумаги формата А4, из которых я вырезал и склеил одно из моих любимых геометрических тел – икосаэдр, состоящий из двадцати равносторонних треугольников. Как и кубик из казино, он является одним из пяти Платоновых тел, из которых получаются хорошие игральные кости.
Если ясной ночью посмотреть на небо, кажется, что все звезды нарисованы на огромной черной сфере, охватывающей Вселенную. Именно такую модель Вселенной использовали многие древние культуры. Они верили, что Земля находится в центре этой сферы, которая вращается вокруг оси, проведенной через Полярную звезду, единственную из звезд ночного неба, которая кажется неподвижной, в то время как все прочие звезды обращаются вокруг нее.