На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё Гефтер Аманда

Квантовая хромодинамика, или КХД, – это теория, описывающая, как глюоны связывают кварки друг с другом в группы по три, образуя протоны и нейтроны, которые можно найти в ядре каждого атома. Кварки, как я узнала, бывают трех возможных цветов (метафорически): красного, синего и зеленого. Если сложить все три цвета, то получится нейтральный белый. В нашем мире группы кварков всегда должны быть нейтрального цвета. Это означает, что они обязаны существовать только группами, связанные глюонами. В свободном виде одиночные кварки не встречаются. Все это верно до тех пор, пока вы не начали их подогревать. При экстремальных температурах, например тех, которые образовались после Большого взрыва, связи глюонов ослабевают, кварки высвобождаются, и материя растворяется в первичной плазме.

Для достижения таких экстремальных температур физики с помощью коллайдера для релятивистских тяжелых ионов, или RHIC, в Брукхейвенской национальной лаборатории разгоняют ядра золота почти до скорости света и затем сталкивают их вместе, высвобождая при этом сотню миллиардов электрон-вольт энергии, в результате чего образуется файербол в триста миллионов раз горячее, чем поверхность Солнца. Он живет всего 10^—23 секунды. Но в эту долю секунды кварки пребывают в свободном состоянии.

Это было волнующее открытие, но плазма оказалась весьма непохожа на то, что физики ожидали. Вопреки их расчетам, кварки и глюоны двигались, по-видимому, упорядоченным образом. Это вовсе не было хаотическим свободным движением газа: они, скорее, плавали синхронно, что характерно для жидкости. Причем по своей вязкости эта жидкость ближе к идеальной, чем любая другая известная жидкость – она почти в двадцать раз более жидкая, чем вода.

Это было любопытно, но по-настоящему мое внимание зацепило сказанное Иоганном Рафельским. Он был экспертом по кварк-глюонной плазме, и я позвонила ему, чтобы обсудить скрытые смыслы открытия.

– Удержание кварков объясняется структурой вакуума, – сказал он мне. – Поэтому надо было расплавить вакуум, растворить связи между кварками, позволяя им свободно двигаться.

Расплавить вакуум? Эта фраза не выходила у меня из головы. Она была пугающе странной – как вы можете расплавить ничто? Ладно, я знала, что вакуум на самом деле не был «ничто». Ничто – это, по-видимому, состояние с нулевой энергией. Но ноль – слишком точное число для квантовой механики. Квантовое ничто активно бурлит благодаря соотношению неопределенности между энергией и временем: чем короче интервал времени, тем больше энергия, которая может спонтанно возникнуть из глубины вакуума только для того, чтобы в мгновение ока снова исчезнуть. Эта энергия может принять форму виртуальной пары частицы и античастицы, которые рождаются из кипящего вакуума и затем, встретившись, аннигилируют друг с другом. Но как же эти виртуальные флуктуации вакуума связывают кварки вместе? Мне придется еще разобраться в этом, – и побыстрее.

Из всего, что я узнала о квантовой хромодинамике, в которую по уши погрузилась, именно вакуум, как и сказал Рафельский, удерживает кварки, не позволяя им удаляться друг от друга. Благодаря квантовой неопределенности в глюонном поле рождаются виртуальные глюоны. Но дело в том, что глюоны – даже виртуальные – несут заряд. Задача глюонов – склеивать кварки за счет так называемого сильного взаимодействия. Глюоны распознают кварки по их цветовому заряду. Фотоны действуют аналогичным образом, перенося электромагнитное взаимодействие между электронами, которые они определяют по их электрическому заряду. Но, в отличие от фотонов, которые не переносят никакого электрического заряда, глюоны имеют цвет и, помимо кварков, взаимодействуют и сами с собой, и с другими глюонами. В кипящем вакууме виртуальные глюоны прилипают друг к другу, скручиваются и деформируются, образуя сложные структуры – структуры, которые создают для кварков барьер, делая невозможным их свободное существование в вакууме. Стиснутые в кипящем море виртуальных глюонов, кварки жмутся друг к другу – красный, синий и зеленый. Отсутствие цвета защищает их от опасных клейких глюонов. Бесцветный конгломерат из трех кварков образует протон или нейтрон, а из них, в свою очередь, составляются массивные ядра атомов. Если бы не структура вакуума, атомы бы развалились.

Сила виртуального глюонного поля препятствует движению кварков; если вы попытаетесь ухватить один из кварков и сдвинуть с места, ничего не выйдет. Как будто бы он тяжелый. Таким образом, виртуальное глюонное поле вакуума обеспечивает кваркам 95 % их массы, что, в свою очередь, обеспечивает протоны и нейтроны их массой, а это, в свою очередь, определяет 99 % массы атомов… Все это означает, что масса всего, что нас окружает, включая наши собственные тела, не сильно отличается от массы самого вакуума. Материальный мир состоит из ничего. Лукреций сказал, что «ничто из ничего не родится». Квантовая хромодинамика это опровергает.

Чтобы сделать кварки свободными, вы должны растворить виртуальные глюонные структуры вакуума. Позаботьтесь, чтобы температура и энергия были повыше, поближе к тем, что были в условиях Большого взрыва, и вакуумные структуры расплавятся. По мере того как исчезают замысловатые формы, вакуум начинает все больше и больше походить на ничто. Становится гладкий и простой. Недифференцированный. Симметричный.

Как я выяснила, у симметрии есть важное свойство, которое всегда необходимо иметь в виду – она имеет тенденцию нарушаться. Как объясняется в любой из прочитанных мной книг, карандаш, балансируя на кончике своего грифеля, обладает идеальной осевой симметрией – обходя его по окружности на 360, мы будем видеть одно и то же. Но положение его очень неустойчиво. Хотя карандаш находится в равновесии, он в любой момент готов упасть, потому что существует состояние с более низкой энергией: состояние, в котором он принимает горизонтальное положение. Малейшего ветерка будет достаточно, чтобы опрокинуть его. И хотя любой угол, под которым он может упасть, имеет одни и те же шансы, карандаш выберет только один. Когда он перейдет в горизонтальное положение, исходная симметрия нарушится.

Один из способов нарушить симметрию – понизить температуру. Лужа воды обладает высокой симметрией. На нее можно смотреть под любым углом, и она выглядит всегда одинаково. Но если ее охладить, она замерзает, в ней образуются кристаллы льда, обладающие большей структурой и меньшей симметрией.

Как я выяснила, физики аналогично рассуждают о Вселенной. При высоких температурах Большого взрыва вакуум был симметричен. По мере расширения и остывания Вселенной ее структура застывала, подобно сложным формам виртуального глюонного поля. Со структурой пришла масса. С массой пришло все остальное. Мир, который мы видим вокруг нас, и люди, которых мы видим, не представляют собой ничего большего, чем осколки нарушенной симметрии. Осколки ничто.

Я взяла книгу «Тоска по гармонии» Фрэнка Вильчека, лауреата Нобелевской премии по физике за его выдающийся вклад в создание КХД. Он пояснял, что спонтанное нарушение симметрии возникает всегда, когда для одного состояния с более высоким уровнем энергии существует бесконечное множество одинаковых состояний вакуума – как континуум возможных горизонтальных положений, которые может принять падающий карандаш.

«Наиболее симметричное состояние Вселенной, как правило, получается наименее устойчивым, – писал он. – Можно предположить, что Вселенная образовалась в самом симметричном из возможных состояний и что в таком состоянии не существовало материи, Вселенная представляла собой очень пустой вакуум, лишенный как частиц, так и полей. Для нее доступно и другое состояние на более низком энергетическом уровне, в котором фоновые поля заполняют пространство. В конце концов, если не по какой-либо иной причине, то в результате квантовых флуктуаций возникает клочок пространства с менее симметричным состоянием поля, который, в силу благоприятной энергетики, начинает расти. Высвобождаемая при этом энергия расходуется на рождение частиц. Это событие может соответствовать Большому взрыву… Наш ответ на знаменитый вопрос Лейбница „почему существует нечто, а не ничто?“ звучит так: „ничто неустойчиво“».

Но симметрия в действительности не нарушена, говорит Вильчек. Она просто скрыта. Вы всегда можете отыскать ее снова, если достаточно внимательно поглядите, скажем, на фундаментальные уравнения или внутрь файербола.

Наблюдение кварк-глюонной плазмы на RHIC свидетельствовало в пользу того, что в исходном состоянии вакуум был более симметричным. Но все же вакуум оказался более упругим, чем кто-либо ожидал. Слитное, как у жидкости, поведение кварков проявляло, скорее, какую-то остаточную асимметрию, а не свободное хаотичное движение частиц в газе. Чтобы достичь ничто, физики вставали перед необходимостью расплавить вакуум еще больше.

Когда я брала интервью у разных физиков, я обнаружила, что никто, казалось, не знает, что делать с этим неожиданным результатом. Но когда я искала в интернете, я наткнулась на незнакомое понятие – «AdS/CFT соответствие», с помощью которого можно было объяснить наблюдение ультражидкой плазмы. У меня не было достаточно времени, чтобы выяснить, что конкретно под этим имелось в виду, и не хватило места в статье, чтобы упомянуть о нем, но я записала в моем блокноте, чтобы потом не забывать: «Разобраться с AdS/CFT соответствием… что-то из области теории струн… объясняет жидкий файербол?»

Я написала статью и отправила ее в журнал незадолго до истечения срока. Но идея Вильчека о том, что ничто нестабильно, не выходила из моей головы. Это была какая-то удивительная мысль, и она обещала прояснить ужасно много чего. Мы с отцом провели много времени, размышляя над тем, почему ничто – бесконечное однородное и неограниченное состояние – когда-либо изменяется. С какой стати что-то совершенно однородное, абсолютно симметричное должно когда-нибудь начать разрушаться? Почему оно когда-нибудь должно стать Вселенной? Вильчек, казалось, дал на это ответ. Ничто было нестабильным. Эта загадка Вселенной решена.

Почти. Проблема с привлечением механизма спонтанного нарушения симметрии для объяснения изначальной алхимии, превращения ничто в нечто, симметрии в структуру, заключается в том, что он требует некоторой внешней силы, легкого ветерка, который подтолкнет Вселенную к изменениям. Но вне Вселенной ничего нет. Вильчек высказал предположение, что квантовые флуктуации могли бы обеспечить такой легкий бриз, но от этого легче не становилось. Если вы используете законы квантовой механики для того, чтобы объяснить возникновение Вселенной, вы оставляете факт существования самих законов необъяснимым. Гут признавал это: «Я предполагаю, без особых на то оснований, но я предполагаю, что законы физики существовали и до рождения Всленной. Если мы не предположим это, то мы не сможем продвинуться дальше в теории».

Это обескураживало. Настоящее решение проблемы существования должно начинаться с ничего и объяснить, как возникают законы физики. Мы не можем просто предположить существование квантовой механики, а затем использовать ее для объяснения всего остального – например, возникновения Вселенной. Нам нужно объяснить квантовую механику. Почему квант?

История, в которой Вселенная рождается из абсолютно симметричного состояния, при условии, что симметрия спонтанно нарушается, создавая богатый, замороженный мир, не может быть настоящей историей, потому что в этом мире нет никого, кто бы мог ее рассказать. Это такая история, которая требует всеведущего повествователя, богоподобного рассказчика, а существование такого строго запрещено принципом Смолина. Проклятое уравнение Уилера – Девитта не работало, потому что вы в конечном итоге придете к Вселенной, замороженной во времени, Вселенной, где ничто никогда не происходит – никакого Большого взрыва, ни кварк-глюонной плазмы, ни компьютерного моделирования. Мне сейчас пришло в голову, что, возможно, H-состояние, предложенное моим отцом, сталкивается с той же проблемой. Ничто никогда не может измениться, потому что не существует системы отсчета, относительно которой оно изменяется. Нам понадобятся системы отсчета вне ничего, чего, по определению, не может быть, так как ничто безгранично и бесконечно. Ничто – это монетка с одной стороной.

Я осознала, что мы отчаянно нуждаемся в истории, рассказанной здесь, внутри Вселенной. Здесь, внутри ничего, если Гут был прав. Нечто – это ничто. И если Вселенная – ничто, то ничто, возможно, никогда и не меняется. Может быть, Вселенная на самом деле никогда и не была рождена. Может быть, ничто просто выглядит как нечто, когда вы находитесь внутри него.

Если ничто по определению безгранично, подумала я, то, чтобы сделать его похожим на что-то, нужна граница. Маркопулу говорила, что, если вы находитесь внутри Вселенной, вы не можете видеть ее всю – она доступна только в пределах вашего светового конуса. Может ли световой конус обеспечить границы, которые превратят ничто во что-то? Я в этом не уверена. В конце концов, площадь светового конуса растет со временем. В лучшем случае он может представлять собой временные границы. Я не была уверена, что этого будет достаточно. Кроме того, световой конус нематериален; это просто разграничение системы отсчета. Как вообще он может произвести какую-нибудь физическую работу, например создать Вселенную?

Сделав стремительный набег на симметрию и квантовую хромодинамику, я наконец получила возможность отдохнуть. Вместо этого я по-мазохистски принялась искать на просторах интернета что-нибудь про Ника Бострома и его симуляционный кошмар. В самый разгар моего экзистенциального самобичевания я наткнулась на сайт, который называется Edge.org.

Как я не видела его раньше?

Сайт представлял собой интеллектуальный салон, род виртуального Алгокинского круглого стола[18], на котором наиболее выдающиеся ученые, писатели и мыслители обсуждали все, начиная от сознания и происхождения жизни до теории игр и параллельных вселенных. На сайте велись новейшие научные дискуссии, как если бы они разворачивалась в реальном времени, таким образом, что любой мог понять их содержание.

Покопавшись, я обнаружила, что основателем Edge.org был Джон Брокман, литературный агент и успешный импресарио культурных мероприятий. Карьера Брокмана началась на Манхэттене в шестидесятые, когда ему было двадцать пять, с кино и авангардной живописи. Он тусовался с Энди Уорхолом, Джоном Кейджем, Робертом Раушенбергом и Бобом Диланом, занимался организацией мероприятий для мультимедиа-художников и Нью-Йоркского независимого кинофестиваля.

Однажды Кейдж одолжил ему копию «Кибернетики» и книги Джеймса Джинса и Георгия Гамова, которые рекомендовал Раушенберг. После этого Брокман стал интересоваться наукой и обдумывать идею об использвании ученых в качестве публичных интеллектуалов, которые, как и художники авангарда, могли бы формировать общественное мнение, побуждая людей задумываться о самых насущных проблемах нашего мира. Этого нельзя было осуществить до тех пор, пока у ученых не было прямого доступа к широкой общественной аудитории. Итак, в 1973 году Брокман основал свое литературное агентство, которое специализировалось на привлечении ученых к написанию научно-популярных книг.

Пять лет спустя, совместно с физиком Хайнцем Пегельсом, Брокман основал реалити-клуб, интеллектуальный салон, члены которого встречались в ресторанах, музеях и гостиных на Манхэттене. Клуб существовал пятнадцать лет, пока Брокман не превратил его в онлайн-группу Edge.org. Между тем, он полностью преобразил мир научной литературы, клиентами его агентства были такие известные ученые, как Ричард Докинз, Стивен Пинкер, Мартин Рис, Дэниел Деннет, Джаред Даймонд, Крейг Вентер, Брайан Грин. И хотя встречи членов реалити-клуба переместились в виртуальное пространство, Брокман поддерживал деятельность еще нескольких «живых» салонов. Раз в год он приглашал небольшую группу ученых и писателей на свою просторную ферму в Западный Коннектикут.

Реалити-клуб? Это и в самом деле был реалити-клуб? Как можно было стать членом такого клуба? – недоумевала я. Я не была ни ученым, ни публичным интеллектуалом. Я был вообще никем – ну, разве что меня можно было считать мошенником, пролезшим в научные журналисты. Но мне наплевать. Я знала, что хочу стать членом этого клуба. Я хотела участвовать в интеллектуальной дискуссии на Edge.org. Я хотела поехать на ферму Брокмана. И самое главное, я хотела, чтобы Джон Брокман стал издателем нашей книги о природе окончательной реальности, которую мы с отцом когда-нибудь напишем. К сожалению, мир Брокмана не был похож на то место, куда можно было пролезть, кем-то притворившись.

Я кликнула мышкой на фото Брокмана. Он выглядел грубоватым и импозантным, в полотняном костюме и панаме, напоминая одновременно главаря мафиози и члена клуба «Буэна Виста».

Ник Бостром был членом сообщества Брокмана. Это было осмысленно, учитывая его склонность обращаться с реальностью как с пластилиновой фигуркой. Я посмотрела его биографию: любопытно, что привело его в клуб к Брокману? Очевидно, он получил степень доктора философии в Лондонской школе экономики, где он изучал философию, логику, искусственный интеллект и когнитивные науки. Но до этого, согласно информации на сайте Edge.org, Бостром был артистом-комиком.

Вы взорвали мне мозг, подумала я, глядя на его суровое лицо. Очень смешно.

Несколько недель спустя я снова оказалась в пригороде Филадельфии, чтобы провести несколько дней с родителями.

– Теперь, когда ты стала писать больше статей, ты, наверное, думаешь, что это позволит тебе сделать настоящую карьеру? – спросила мать за ужином.

Я отложила вилку.

– Карьеру журналиста? Не знаю. Может быть. Но дело не в этом.

– А в чем? – спросила она.

– Моя цель – выяснить природу окончательной реальности. Как получить что-то из ничего. Журналистика – это просто вывеска. Это средство достижения цели.

В поисках поддержки я посмотрела на отца. Он одобрительно кивнул.

– Ну, я не знаю, как там в окончательной реальности, – сказала мать, – но в этой реальности ты безработная гардеробщица.

– Это совсем не моя вина, – сказала я. – Сейчас август. Все ходят без пальто.

– Пусть так, – сказала она. – Но я думаю, что сейчас самое время задуматься о планах на жизнь.

Она была, конечно, права. Я не могла всю жизнь изучать физику в гардеробе. К счастью, у меня созрел план.

– Я подумываю о возвращении в университет, – объявила я. – В Лондонской школе экономики есть курсы по философии науки. Ник Бостром посещал их. Он говорит, что мы, наверное, живем в компьютерной симуляции, и он участвует в дискуссиях на сайте Джона Брокмана. Нет-нет, сайт Брокмана – это не симуляция! Это…

Я взмахнула руками в воздухе, указывая на нашу кухню.

– Сначала я думала, что если все – симуляция, то какой смысл заканчивать университет? Но ведь чем может симуляция учебы отличаться от просто учебы, правда? В любом случае, я подозреваю, что все дело в неправильной точке зрения, предполагающей, что на реальность можно посмотреть из-за ее пределов.

– Ты едешь в Лондон? – спросила мать.

– В симуляцию Лондона, – уточнил отец.

– Мы будем без тебя, – сказала она. – И у нас будут астрономические счета за телефон.

С тех пор как я переехала в Нью-Йорк, мы с отцом заменили наши ночные разговоры о космологии за кухонным столом на телефонные разговоры, которые длились часами.

– Мы будем пользоваться электронной почтой, – сказал отец.

– А что с Кэссиди? – спросила она.

Я неуверенно улыбнулась.

– О нет, – запротестовала мама. – Я говорила тебе, когда ты заводила собаку, что мы не собираемся до конца наших дней заботиться о ней. Я не хочу собирать собачью шерсть по всей моей мебели. Я не собираюсь убирать за ней ее какашки.

– Симуляцию какашек, – уточнил отец.

– И должны быть программы по философии науки в США! – воскликнула мать.

– Несомненно, – сказала я. – Но нет никакой уверенности, что они приведут меня в клуб к Брокману.

– А тебе это нужно, потому что…?

– Потому что он может быть нашим издателем.

– Издателем чего?

– Издателем книги, которую мы напишем, когда раскроем секрет Вселенной.

– А ты не можешь просто позвонить ему, когда придет время?

Я рассмеялась над ее очаровательной наивностью.

– Конечно же нет! Я не могу просто так позвонить Джону Брокману. Вы знаете, что вы получите, если зайдете на веб-сайт его издательства? Пустую страницу с надписью Brockman, Inc. И все. Там нет ничего, на что можно было бы кликнуть. Это так круто!

– Так ты собираешься переехать в Лондон, чтобы пойти в школу в надежде, что по какой-то необъяснимой причине она приведет тебя к издателю книги, которую вы не написали, о том, чего пока не знаете?

Я кивнула:

– Точно!

Я посмотрела на моего отца. Он усмехнулся.

Мама всплеснула руками:

– Ну, по крайней мере, у тебя хоть есть план.

Позже, в ту же ночь, мне не спалось, и я забрела в нашу библиотеку. Мне было приятно снова очутиться в теплой и уютной атмосфере этой комнаты, с ее разбитым кожаным диваном и корешками бесчисленных книг, которые выглядели разноцветными яркими полосками, украшавшими стены. Окружающая со всех сторон мудрость успокаивала. Я заметила, что отец добавил новый книжный шкаф, и, как всегда, поразилась, когда он находит время, чтобы прочитать так много книг. Я всегда знала, что работа оставляет ему мало свободного времени, но только сейчас до меня начало доходить, что он использует это время без остатка для продолжения нашей странной миссии. Для него это не просто хобби. Он был медлителен в поступках и склонен к дзэновским медитациям, а новый книжный шкаф выдавал поспешность. Чувство голода. В его появлении был смысл. Конечно, для отца он был всегда, но было странно видеть этот смысл в облике нового шкафа, богато украшенного красным деревом, придававшим ему особую значительность и вес – кроме веса древесины и томов на полках, тут был и вес его амбиций, амбиций, которые теперь стали моим наследством. Мне хотелось чего-то большего. Я хотела вспомнить его слова, которые он много лет назад, наклонившись, говорил мне в китайском ресторане, доказать ему, что он сделал правильный выбор, сделав меня наследницей его секретов, истинным выгодоприобретателем из всего и из ничего.

Одна из книг, стоявших на полке, привлекла мое внимание: «Во Вселенной как дома», сборник эссе Уилера по физике. Я не открывала ее с тех пор, как состоялся наш загадочный разговор с Уилером в Принстоне, поэтому я свернулась на диване с пледом и начала читать.

Уилер искал исходные кирпичики реальности, элементы, из которых возникли жизнь, Вселенная и все вокруг. «Никогда поиск рациональных обоснований сложной системы подпорок многоэтажного здания физических законов не был успешным ни в физике, ни в математике, – писал он. – Поэтому одни подозревают, что, проникая все глубже и глубже в структуру физики, мы никогда не сможем достичь конца, обнаружив, что она завершается на каком-то N-ом уровне. Другие опасаются, что столь же неверно думать о структуре, слои которой чередуются, сменяя друг друга до бесконечности. Третьи в отчаянии спрашивают: что, если структура не заканчивается на уровне каких-то мельчайших объектов или частиц, а непрекращающийся поиск основ мироздания приводит обратно к самому наблюдателю, образовав таким образом замкнутую цепь взаимозависимостей?.. Не представляет ли собой Вселенная воспроизводящей себя цепи, „самонастраивающегося контура“? Не вызывает ли Вселенная к существованию наблюдателя, чтобы наблюдатель придавал ей сущностный смысл (материю, реальность)?»

Я обожала Уилера. Он писал поэтично, пророчески и в то же время доступно. Слияние науки и искусства, действительности и мечты. В своем стремлении к абсолютной реальности он рассматривал каждую необъяснимую тайну как ключ. Уилер был не из тех, кто говорил: «Заткнись и вычисляй!» Он ставил вопросы и искал ответы на них, и он не собирался останавливаться, пока он их не находил.

В своей книге Уилер нарисовал схему: прописная буква U обозначала Вселенную. В верхней части справа был изображен Большой взрыв, кривая эволюции Вселенной во времени проходит справа налево, и, как ее кульминация, в верхней левой части расположен гигантский глаз – современный наблюдатель, результат космической эволюции длиной в миллиарды лет.

В свою очередь, глаз смотрит через пропасть в дальний кончик буквы, из настоящего в прошлое. Этот взгляд, предположительно, придает смысл (материальность, реальность) Вселенной. Замкнутая U-система.

Вселенная создает нас, чтобы мы могли создать ее? Реальность, для Уилера, была как лист Мёбиуса, как руки на рисунке Эшера, рисующие сами себя. Была ли это просто замкнутая логика, или это было единственное удовлетворительное объяснение мироустройства? Альтернативы этому, конечно, не было. Либо ты довольствуешься бесконечной регрессией черепах поверх черепах, и тебе остается только гадать, откуда, черт возьми, все эти черепахи пришли, либо реальность снова резко притормозит у какой-то новой частицы или поля, и ты снова интересуешься: почему? Откуда это взялось? Такая причинно-следственная петля казалась гораздо более приемлемой, но я не могла отделаться от мысли, что вершиной мастерства, тем, что навсегда бы прекратило все разговоры на тему «откуда это все берется?», была бы петля из ничего.

Так, по представлениям Джона Уилера, Вселенная наблюдает процесс своего рождения, тем самым создавая себя.

Рис.: Б. Уилсон.

Я наблюдала, как Уилер прокладывал свой тернистый путь через, казалось бы, никак не связанные друг с другом области физики, прежде чем поняла, что он старается тщательно объединить их вместе в одно большое, хотя и незаконченное, видение реальности, – настолько ошеломляющее, что оно могло бы показаться безумным, если бы его автором был кто-то другой.

В основе этого видения была главная загадка – квант. Совершая свободный выбор объекта измерения – частицы или волны, положения в пространстве или импульса, – наблюдатель вызывает к существованию бит информации, превращая туманную неопределенность в единичный фрагмент реальности. Такие биты, говорит Уилер, и были строительными кирпичиками Вселенной. Физическая реальность в основе своей состоит не из электронов, не из кварков или струн, не из пространства или времени, а из информации, – а информация, по сути, рождается посредством наблюдения.

Но что конкретно Уилер имел в виду, когда говорил про наблюдателя? Без внятного разъяснения слово «наблюдатель» ничего не значило. Фотини Маркопулу объясняла, что наблюдателями она называет системы отсчета. Такое же значение им придавалось и в теории относительности. Но в квантовой механике все гораздо сожнее, особенно в интерпретации, которая стремится придать наблюдателю привилегированную роль – такую, как способность создавать реальность. Уилер сам признавал эту проблему. «Любое исследование концепции „наблюдателя“ и тесно связанного с ним понятия „сознание“ обречено на дурной конец в бескрайнем мистическом болоте», – писал он. И все же временами он, опасно балансируя на краю трясины, приписывал наблюдателю гораздо больше сознания, чем имеется у системы отсчета.

«Если бы череда случайных мутаций и естественный отбор не приводили к возникновению сознательной жизни, а в какой-то момент и к появлению наблюдателя, – писал он, – Вселенная не могла бы возникнуть… было бы ничто, а не нечто». И потом: «Если не говорить о том, с чем согласны мы и наши последователи, то для многих мысль о мире без какой-либо цели оборачивается глубоким шоком. После этого возникает ощущение какого-то противоречия; и затем, наконец, приходит ясность: ощущение, что мы, будучи настолько незначимыми в этом огромном мире, в действительности являемся носителями бесценного дара, светочами во всей темной Вселенной».

Я улыбнулась поэтичному образу, но сама мысль заставила меня съежиться. Как бы мне ни хотелось представить себя носителем бесценного дара, я не могла понять, чем может помочь наличие сознания – и не в последнюю очередь просто потому, что ученые не знают, что такое сознание. Но чем бы оно ни было, оно подчинено тем же законам физики и состоит из тех же частиц, полей или битов информации, как и все остальное. Конечно, Уилер согласен с этим: в первой дуге его цикла посредством слепой череды мутаций и естественного отбора Вселенная порождает наблюдателей. Ничего мистического или сверхъестественного не происходит. Но если все это так, то какое же преимущество у одних физических объектов (мозгов) по сравнению с другими (камнями) превращает их в «наблюдателей», способных, заглянув в прошлое, создать Вселенную? Я была в замешательстве, но решила пока принять слова Уилера на веру и посмотреть, к чему он клонит. Я продолжила чтение.

Несмотря на всю привлекательность концепции наблюдателя, гипотеза Уилера о Вселенной, построенной из битов информации путем проведения наблюдений и измерений, обладала очевидным недостатком: как мог один наблюдатель провести достаточное количество измерений, чтобы создать все, что мы видим вокруг? Оставим в стороне галлюцинации и злых демонов. Вселенная содержит гораздо больше битов информации, чем создается за несколько наблюдений, которые могут провести даже целая планета наблюдателей. «И мыши, и люди, и все на земле, кто хоть как-то соучаствует в наблюдениях и способен сообщать обнаруженные смыслы другим, никогда не смогут произвести достаточный объем информации, чтобы вынести столь большую нагрузку», – писал Уилер.

Он предложил двоякое решение. Во-первых, общее количество битов во Вселенной должно быть конечным. Я знала, что общая теория относительности исключает такую возможность – ее пространственно-временное многообразие непрерывно, между любыми двумя точками всегда существует бесконечное количество точек, некий континуум, от осознания которого мою душу в подростковом возрасте охватывал дух бунтарства, которое понял бы Зенон. Вам необходимо бесконечное число битов только для того, чтобы описать гравитационное поле, не говоря уже о всей Вселенной. Но я знала также, что общая теория относительности – не последнее слово в науке о пространстве-времени; мое знакомство с петлевой квантовой гравитацией научило меня этому. На масштабах пространства-времени в одну миллионную миллиардной миллиардной миллиардной долей сантиметра, благодаря квантовой механике, континуум распадается. При большем увеличении понятие точки теряет смысл, ткань реальности рвется в клочья, как в центре черной дыры или в сингулярности при рождении Вселенной.

«Пространство-время, – писал Уилер, – часто считается бесконечным физическим континуумом, но у нас есть свидетельства (наиболее яркие – Большой взрыв и коллапс звезд) того, что оно не может быть континуумом». Более того, «квантовые флуктуации геометрии и квантовые скачки в топологии наполняют все пространство и на планковском масштабе длин придают ему пенистую структуру».

Во-вторых, необходимо учесть вклад всех наблюдателей, не только тех, живущих сегодня, но и всех, кто когда-либо существовал и когда-либо будет существовать. Это был смелый шаг, учитывая его вопиющее пренебрежение обычным правилом времени, которое гласит, что будущее наступает после прошлого. Но квантовая механика уже нарушает это правило, и никто не знал этого лучше Уилера.

В конце 70-х годов он предложил мысленный эксперимент, известный как отложенный выбор и построенный на основе классического опыта с двойной щелью, он взрывал мозг похлеще оригинала. В классической версии у наблюдателя есть выбор: он может наблюдать интерференционную картину, появляющуюся на фотографической пластине после того, как фотон пройдет одновременно через обе щели, а может расположить детекторы в каждой из щелей и выяснить, по какому пути прошел фотон, тем самым разрушив интерференционную картину. В новой версии Уилера наблюдатель делает этот выбор после того, как фотон прошел через щели. В самый последний момент он может заменить фотографический экран, установив два небольших телескопа: направив один на левую щель, а другой на правую. С помощью телескопов вы сможете определить, через какую щель прошел фотон, и окажется, что фотон всегда выбирает только один путь. Но если наблюдатель решает поставить пластину на прежнее место, на ней снова возникнет интерференционная картина, показывая, что фотон прошел через обе щели. Отложенный выбор наблюдателя диктует фотону, по одной траектории он распространялся или сразу по двум… уже после того, как он миновал щели.

Для тех, кому этого было еще недостаточно, Уилер предложил более экстремальный вариант. Представьте себе свет, распространяющийся в сторону Земли от квазара, расположенного на расстоянии в миллиард световых лет. Между нами и квазаром находится массивная галактика, которая своим гравитационным полем, как линза, отклоняет лучи света. Свет огибает центр галактики либо слева, либо справа с одинаковой вероятностью. Представьте себе, говорит дальше Уилер, что интенсивность излучения квазара достаточно низка и мы видим только одиночные фотоны. Тогда у нас есть обычный выбор: мы можем расположить фотографическую пластину в месте падения фотонов, и на ней неизбежно появится интерференционная картина, или мы можем направить на галактику телескоп, чтобы увидеть, какой путь выбирают фотоны. Наш выбор определяет, как распространялся фотон: выбрал ли он один из путей или оба сразу. Мы определяем его маршрут (или маршруты) от его начала до конца, прямо сейчас – несмотря на тот факт, что фотон начал свое путешествие миллиард лет назад. Нет смысла задавать вопрос, какой путь (пути) фотон «на самом деле» прошел: просто не существует «на самом деле» до тех пор, пока мы не выбрали, какие измерения провести. Когда мы делаем выбор, мы создаем прошлое, которое простирается назад на миллиарды лет.

«Когда-то мы думали о мире как существующем „где-то там“, независимо от нас, – писал он. – А себя, наблюдателей, представляли надежно скрытыми за толстым стеклом, ни во что не вмешивающимися, а только наблюдающими. Однако теперь мы уже знаем, что это не так и что мир устроен по-другому. Нам пора и на деле разбить стекло и выбраться наружу».

Эксперименты с отложенным выбором были проведены в лаборатории, и каждый раз их результат подтверждал предположения Уилера. Это установленный научный факт: измерения, проведенные в настоящем, могут переписать историю в прошлом. Нет, не переписать. Просто написать. До начала наблюдения истории не существует, просто существует множество возможностей, прошлое ждет своего рождения. «Нет более замечательной особенности этого квантового мира, чем странная связь между будущим и прошлым», – писал Уилер. Если наблюдения, которые мы делаем сегодня, могут создать то, что происходило миллиарды лет назад, то значит, наблюдения, которые будут сделаны в будущем, определяют Вселенную, которую мы видим сегодня.

Если общее количество битов, из которых строится Вселенная, конечно и если мы можем считать и те биты, которые произведут наблюдатели, живущие в далеком будущем, то утверждение, что наблюдатели создают реальность, становится по крайней мере правдоподобным. Во всяком случае, с точки зрения Уилера. «За исключением связывающих будущее с прошлым квантовых явлений, обеспечивающих интерактивное соучастие наблюдателей, каждый из которых выполняет свой элементарный акт наблюдения, не предлагается никакого другого способа построить то, что мы называем реальностью», – писал он.

В общем, получается просто невероятная история – гораздо более интересная, чем привычная история развития от простого к сложному, в которой Вселенная рождается в каком-то горячем и плотном состоянии, расширяется, эволюционирует и через 13,7 млрд лет случайно порождает в меру разумное серое вещество в унылой смене прошлого будущим, причин и следствий. Но в истории Уилера оставалось без ответа множество вопросов. Кого считать наблюдателем? Что придает наблюдателю его особый статус создателя реальности? Какой физический механизм позволяет наблюдателю создавать биты информации посредством измерения? Что общего между «границей границы» и замкнутой Вселенной? И если для того, чтобы вызвать к существованию некий смысл (субстанцию, реальность), требуется акт наблюдения, то кто наблюдает самого наблюдателя?

Наделяя своих наблюдателей особым статусом, Уилер следовал боровской интерпретации квантовой механики, в которой наблюдатели находятся вне наблюдаемой системы. В то же время его цепь была замкнутой: внутренние наблюдатели заглядывают назад в прошлое, из которого они выросли, подобно Уроборосу, заглатывающему свой хвост. Так где же они все-таки? Внутри или снаружи?

Наконец, мне не давал покоя вопрос, куда это должно нас привести. Если, как говорила мне Маркопулу, у каждого из нас свои световые конусы и обычная двоичная булева логика не работает в космических масштабах, как смогут все наблюдатели, которые будут когда-нибудь жить, вместе создать единый объект, который называется Вселенная?

Книга Уилера не давала ответа на все эти загадки, но у меня было чувство, что он ставит правильные вопросы. «Можем ли мы когда-нибудь познать бытие? – спрашивал он. – У нас есть уже некоторые мысли на этот счет, и мы знаем, что необходимо сделать, чтобы продвинуться в понимании этой проблемы. Конечно, мы можем надеяться в один прекрасный день осознать, что центральная идея, стоящая за всем этим, настолько проста, так красива и притягательна, что мы все скажем друг другу: „Ах, как же это могло быть иначе! Почему так долго мы все были настолько слепы!“».

Тихий стук в дверь заставил меня покинуть мир Уилера.

– Ты не спишь? – спросил отец, заглядывая в комнату.

– Я не смогла заснуть.

– Пойдем на улицу, – сказал он. – Там сейчас можно увидеть метеорный поток.

Я схватила свитер и кроссовки, и мы на цыпочках спустились по лестнице, чтобы не разбудить маму. Выйдя из дома, мы прошли по подъездной дороге в сторону улицы и остановились, как только крона клена перестала загораживать нам прекрасный вид на безоблачное звездное небо. На часах было три часа ночи. Дома погрузились в темноту, и только пение цикад и жужжание кондиционеров насыщали звуками густой летний воздух.

Мы стояли бок о бок и глядели вверх, ожидая увидеть хвост кометы.

– По-моему, это здорово, что ты собираешься вернуться в университет, – сказал отец, глядя на небо.

– К тому же редакция New Scientist расположена в Лондоне, – сказала я. – Надеюсь, там смогу продолжать писать статьи, и это даст мне хороший повод общаться с физиками.

Я расфокусировала взор, стараясь расширить мое периферийное зрение.

– Вон, вон! – закричали мы одновременно, когда искорка света прорезала небо.

– Сглазил, – сказал я смеясь.

– Ты никогда не думала о том, чтобы стать писателем другого рода? – спросил отец.

Вопрос застал меня врасплох:

– Что ты имеешь в виду?

– Ты уехала в Нью-Йорк с намерением стать писателем или поэтом, – сказал он. – Очень здорово, что ты занялась журналистикой. Но я волнуюсь, не заведет ли это тебя слишком далеко, не заставил ли я тебя слишком отклониться от курса. Ты уверена, что занимаешься именно тем делом, о котором мечтала?

Я задумалась. Он не ошибся: я действительно хотела быть писателем другого рода. Писать о физике никогда не было моей мечтой, тесная шляпа научного журналиста плохо держалась на моей голове и норовила вот-вот свалиться. По-настоящему я мечтала просто писать: то есть придавать форму бесформенным мыслям, изливать их в чернилах, задумываться о морфологии того, что вначале казалось аморфным, словно из ничего вылепливая нечто, пусть и бесконечно малое, нечто плотное, надежное и вечное. Писать для меня было чем-то вроде приведения мыслей в порядок, когда их требуется выстроить одну за другой, рассмотреть каждую со всех сторон и понять, куда все они ведут, даже если каждая из них только и ведет, что обратно к себе. Мои любимые рассказы и стихи как прожектором освещали мыслительный процесс автора, обнажая все его трещины и противоречия. А работа журналиста была прямо противоположна этому. Она высвечивала только конечные продукты мысли, выводы. Научная журналистика ставит целью настолько запудрить мозги читателю, чтобы он по ошибке принял мысли о мироустройстве за сам мир – каким он видится с логически невозможной точки зрения Бога, в парадигме объективности синонимичной обыкновенной лжи. Для меня прятать мысли писателя значило лишать само писательское дело его главного достоинства – открывать людям доступ к мыслям других людей. Магический потенциал письма заключается в том, что оно позволяет нам увидеть одну вещь, которую мы не можем увидеть никаким иным способом; оно открывает глаза на ту сторону мира, которая глубоко и принципиально невидима. Творчество писателя подобно пустыне, куда мы ссылаем себя сами, чтобы спасти свою причастность, излечить себя от клаустрофобии, мучающей ограниченный ум в ограниченном интеллектуальном пространстве себя самого.

Но меня вполне удовлетворяло, что моя журналистика не была именно тем писательским творчеством, о котором я мечтала. Журналистика не была моей целью, она была моей маскировкой. Она была ламинированным приглашением в мир окончательной реальности, и я хотела посмотреть, как далеко можно было зайти, пользуясь им.

– Это важно для меня, – сказала я, проследив глазами за еще одной светящейся линией, прочертившей небо. – Писать я начну гораздо позже. Когда это произойдет, мне будет что сказать.

Он улыбнулся.

– А что насчет тебя? – спросила я.

– А что насчет меня?

– Ты прочитываешь каждую новую книгу по физике, едва она успевает выйти, и каждый новый научный журнал. Ты купил новый книжный шкаф. Это не отвлекает тебя от работы?

– Мне кажется, для меня и то и другое в равной степени важно, – сказал он. – А может быть, это даже важнее. Отдать ли предпочтение грибковым инфекциям в легких или природе реальности?

Он сделал паузу:

– Иногда я сожалею, что я не астрофизик. Если бы я был немного моложе, я бы подумал, не сменить ли профессию.

– Ты и сейчас можешь, – сказала я.

Он ничего не ответил.

Мы стояли на улице в тишине. Хвост кометы освещал ночное небо.

Итак, следуя своему не-очень-то-хорошо-продуманному-плану, я переезжала в Лондон. Я думала, что если Бостром поступил в Лондонскую школу экономики и политических наук изучать философию науки, решил, что реальность – это, по-видимому, компьютерная симуляция, и подружился с Джоном Брокманом, то и у меня должно что-то получиться. У меня не было намерения отказываться от своей журналистской авантюры, но я хотела сделать шаг назад и увидеть картину целиком, чтобы не потерять цель из виду.

– Опасайся комфорта, – говорил мне когда-то отец. – Как только ты почувствуешь, что все устоялось, знай: вероятно, настало время что-то менять.

Уилер сказал, что философия слишком важна, чтобы оставить ее философам. Ну и почему бы мне было не попробовать?

В результате я арендовала студию на первом этаже очаровательного белого таунхауса на шикарной небольшой тупиковой улочке в Ноттинг-Хилл. Мои родители и брат приехали вместе со мной, чтобы посмотреть, как я устроилась.

– Это небольшая, но очень современная студия, – предупредила нас агент по недвижимости, поворачивая ключ в замке.

Она открыла дверь, и я всмотрелась в темноту. Студия действительно была очень маленькой. Я повернулась к своим:

– Может быть, нам лучше заходить по двое?

Мы с мамой вошли внутрь. Студия действительно была очень современной. Все блестело и выглядело новым, напоминая квартиру класса люкс, которую нечаянно засунули в сушилку и сжали.

– Деревянный пол – это просто чудесно, – сказала агент.

Я кивнула. Все правильно, хотя на стольких квадратных метрах можно было усыпать пол бриллиантами и это не сильно отразилось бы на цене.

Я осмотрелась: в комнате стояло раскладное кресло, какой-нибудь пессимист мог бы даже назвать его стулом, и круглый рабочий/журнальный/обеденный столик, размером аккурат под ноутбук. Или тарелку.

– А где спать? – спросила я.

Агент указала вверх. Небольшая крутая лестница вела к кровати под потолком.

– Хорошо, годится, – сказала я, отметив про себя, что расстояние между матрасом и потолком не превышало два фута.

– Просто буду помнить, что не надо садиться, проснувшись.

– А это кухня? – спросила мама так, словно надеялась на настоящую, спрятанную где-то в шкафу.

Агент кивнула:

– И все совершенно новое!

«Все» состояло из миниатюрной раковины, миниатюрной плиты и миниатюрного холодильника.

– Может быть, где-то поблизости есть миниатюрный продуктовый магазин, в котором продается миниатюрная еда? – предположила я услужливо.

– И нет морозильной камеры? – уточнила мама, прекрасно зная ответ.

Я пожала плечами:

– Но зато как удобно, что можно до всего на кухне дотянуться, не вставая с дивана!

– Обратите внимание, как остроумно закреплен на стене телевизор, – сказала агент. – Он не занимает никакого пространства, и вы можете смотреть его из любого места в квартире!

– Да, – улыбнулась я. – Блестящее инженерное решение.

– Я выйду пока, чтобы и папа смог зайти в комнату, – сказала мама упавшим голосом.

Отец зашел и осмотрелся вокруг, не зная, что сказать.

– Не находишь ли ты деревянный пол прекрасным? – сказала я, подначивая его.

Он кивнул, затем прошептал:

– Ты думаешь, это место для квантовых эффектов?

– Сколько стоит аренда? – спросила я агента и поморщилась, услышав ее ответ. Плата оказалась выше, чем за любую из квартир, арендованных мной в Нью-Йорке, хотя каждая из них была гораздо большего размера. Но это был красивый район города, и до станции метро, расположенной на одной линии с университетским кампусом, всего несколько минут пешком. Кроме того, я не планировала привозить сюда много вещей. Оглядываясь, я не могла себе представить, что я могла бы получить за меньшие деньги.

– Хорошо, – сказала я. – Сойдет.