Великий замисел. Стивен Хокинг

– створіння допитливі. Ми ставимо питання. Шукаємо відповідей. Прийшовши у величезний світ, то добрий, то злий до нас, вглядаючись у неозоре небо над головою, люди завжди замислювалися над питаннями: як зрозуміти світ, у якому ми опинилися? Як влаштовано Всесвіт? Що є реальністю? Звідки все взялося? Чи можливий Всесвіт без Бога? Ми не думаємо про це постійно, але кожна людина час від часу задається такими питаннями.

      Заведено, що цими питаннями займається філософія, але вона мертва. Філософія безнадійно відстала від сучасної науки, особливо від фізики. Естафету знань тепер несуть науковці, а не філософи. Мета нашої книжки – дати відповіді на ці питання, спираючись на останні наукові відкриття й теорії[1]. Вони приводять нас до нової картини світу, яка дуже відрізняється від традиційної, навіть тієї, що ми малювали десять-двадцять років тому.

      Однак перші ескізи цієї картини накреслено майже століття тому.

      У традиційній концепції Всесвіту всі тіла рухаються по чітких траєкторіях і мають конкретну історію. Ми можемо визначити їхнє точне розташування в будь-який момент часу. Такий підхід цілком задовольняє наші повсякденні потреби, але у 1920-х роках з’ясувалося, що в «класичну» картину не вписуються дивні явища, які спостерігаються на атомному і субатомному рівнях. Довелося сформулювати іншу теорію, яку назвали квантовою фізикою. Квантові теорії дивовижно точно передбачали події у мікросвіті й водночас давали ті самі прогнози, що й старі класичні теорії, коли йшлося про звичайний макроскопічний світ. Та квантова й класична фізика спираються на абсолютно різні уявлення про фізичну реальність.

      «…І це моя філософія».

      Квантові теорії можна формулювати по-різному, але найбільш влучно їх підсумував Річард Фейнман, дуже колоритна особистість. Він працював у Каліфорнійському технологічному інституті й любив пограти на барабанах у місцевому стрип-клубі. Згідно з Фейнманом, будь-яка система має не одну історію, а всі можливі історії. У пошуках відповідей на наші питання, ми докладно пояснимо, що Фейнман мав на увазі, і розглянемо ідею, що у Всесвіту немає однієї-єдиної історії, немає навіть незалежного існування. Навіть для багатьох фізиків це звучить радикально. Багато ідей у сучасній науці, здається, суперечать здоровому глузду, так і ця. Але здоровий глузд спирається на повсякденний досвід; у Всесвіту, про який ми дізнаємося завдяки дивовижним технологіям, що дозволяють зазирнути всередину атома або в початки часів, глузд зовсім інший.

      До виникнення сучасної фізики вважалося, що джерело знань про світ – спостереження, тобто речі такі, якими виглядають, якими ми їх сприймаємо через органи чуття. Але успіхи сучасної фізики, яка спирається на концепції типу фейнманівської і, здається, суперечить здоровому глузду, показали, що це не так. Простодушне сприйняття реальності не узгоджується з сучасною фізикою. Щоб якось дати раду таким парадоксам, ми будемо триматися підходу, який назвемо модель-залежним реалізмом. Річ у тому, що наш мозок інтерпретує сигнали органів чуття і будує модель світу. Коли така модель задовільно пояснює події, ми схильні наділяти її, а також елементи й концепції, з яких ця модель складається, властивостями реальності, абсолютної істини. Але ж одне фізичне явище можна змоделювати по-різному, виходячи з різних фундаментальних засад і концепцій. Якщо дві фізичні теорії однаково точно передбачають одні й ті самі події, то чому одна реальніша за іншу? Ми цілком можемо використовувати ту, що зручніша.

      Історія науки – це ланцюжок дедалі кращих теорій: від Платона до класичної фізики Ньютона і сучасних квантових теорій. Виникає питання: чи дійдемо ми коли-небудь до кінця ланцюжка, до фінальної теорії Всесвіту, яка охопить усі фізичні взаємодії і передбачить усі спостереження, чи будемо нескінченно покращувати теорії та наближатися до досконалої? Остаточної відповіді поки що немає, але є кандидат на фінальну теорію всього, якщо така існує, – це так звана М-теорія. Наразі це тільки модель, але вона має всі властивості, які мусить, на нашу думку, включати в себе фінальна теорія, – саме на М-теорію спирається більша частина цієї книжки.

      М-теорія – не теорія у звичному значенні цього слова. Це комплект різних теорій, кожна з яких добре описує окремий клас фізичних явищ. Щось схоже на карту. Всі знають, що достовірно показати земну поверхню на одній карті неможливо. Звична проекція Меркатора, яку використовують на картах світу, перебільшує площі (що далі на північ або південь, то більше), а полюсів і зовсім не показує. Щоб правильно показати земну поверхню, знадобиться набір карт – за фрагментами. Аркуші перекриватимуться і в місцях стиків показуватимуть один і той самий ландшафт. Так само й М-теорія: хай там як сильно відрізняються її складові, можна вважати, що все це різні іпостасі однієї загальної теорії, справедливі тільки в певному діапазоні величин, наприклад при малих енергіях. Ці теорії теж перекриваються, мов аркуші в проекції Меркатора, і передбачають однакові явища. Але як пласка карта не може правильно показати всю поверхню землі, так і одна теорія не може описати всі можливі спостереження.

      Карта

1

Слово «теорія» у повсякденному житті та в науці має різні смислові обертони. У звичному лексиконі теорія – це щось «відмінне від практики», «недоведене», синонім гіпотези. Теорія в науці – це система найбільш достовірних уявлень про світ, яка виростає з гіпотез, перевірена експериментально і дає надійні передбачення; тобто наукова гіпотеза – не синонім наукової теорії. Простих людей збиває з пантелику слово «закон»: у Ньютона закон (щось твердо установлене), а в Дарвіна теорія (читай – щось недоведене). Тим часом закони Ньютона – це окремий випадок квантово-механічної теорії, а теорію Дарвіна (вона лежить в основі синтетичної теорії еволюції) підтверджує маса доказів, від палеонтологічних до молекулярно-генетичних. (Тут і далі прим. перекл.)