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

Глава 8

Как творить историю

Учеба закончилась, и мой шестимесячный контракт с редакцией журнала New Scientist тоже подошел к концу. Мне не терпелось вернуться в Штаты. Увидеть родных, друзей, солнце. Пожить в Ньютоновой квартире. В то же время мой опыт работы в New Scientist открыл для меня целый мир новых возможностей. Он обеспечил мне стабильный доступ к физикам и железное алиби для проведения поисков истоков реальности. Я не собиралась отказываться от всего этого. Поэтому я убедила мое начальство, чтобы они держали меня в качестве редактора в Соединенных Штатах, где бы я могла продолжать работать в их филиале, расположенном в Кембридже, штат Массачусетс.

Портрет редактора: работа, о которой можно только мечтать. В офисе журнала New Scientist в Кембридже штата Массачусетс.

Фото: У. Гефтер.

Направляясь обратно через Атлантику, я хотела разузнать подробнее о горизонтах событий. Многие вопросы по-прежнему не давали мне покоя. Как можно энтропии вакуума поставить в соответствие площадь горизонта событий, если у горизонта на одну размерность меньше? Что значит для космологии, что мы живем в деситтеровской вселенной с неотвратимо надвигающимся непрозрачным горизонтом событий в отдаленном будущем? И почему существование деситтеровского горизонта заставило Хокинга и Гиббонса верить, что, как выразился Буссо, «квантовая гравитация, возможно, несовместима с единым, объективным и полным описанием Вселенной», но «ее законы могут быть сформулированы относительно наблюдателя – не более чем одного наблюдателя единовременно»? Я была уверена, что ответы помогут нам выяснить, что является инвариантом. Что имеет отношение к окончательной реальности.

Вернувшись в Соединенные Штаты, я поселилась в Кембридже. Офис журнала New Scientist находился в окрестностях Кендалл-сквер, походивших на физический Диснейленд. Всего в нескольких кварталах от офиса проходила улица Галилея и располагались ресторан MC², книжный магазин «Квантовая книга» и бар «Чудо науки». Я сняла квартиру на окраине кампуса MIT с видом на реку Чарльз.

Не хватало только Кэссиди. Я была благодарна моим родителям, что они взяли ее на время моего пребывания в Лондоне, но теперь, когда я вернулась в Штаты, мне не терпелось получить ее обратно. Но мама держала ее в заложниках. Та самая женщина, которая когда-то сходила с ума при одной только мысли о том, что животное поселится в ее доме, теперь отказывалась возвращать это животное ее законному владельцу. И Кэссиди, которая выросла в Нью-Йорке с его высоким темпом жизни, теперь привыкла к жизни в пригороде, со всеми его «пространством» и «травкой». Более того, эта маленькая изменница обожала моих родителей. Она все еще радостно виляла хвостом при виде меня, но уже смотрела на них, как будто именно они были ее семьей.

Чтобы как-то заполнить образовавшуюся пустоту, я подобрала бездомного котенка.

– Твоя задача – следить за вторжениями грызунов, – сказала я ему, внося его в дом. – Неважно, квантовые они или нет.

Он замурлыкал.

Дела потребовали съездить в Санта-Барбару. Еще перед отъездом из Лондона я получила сигнальный экземпляр книги Леонарда Сасскинда «Космический ландшафт». Леонард Сасскинд, физик из Стэнфорда, был одним из создателей теории струн.

В течение последних нескольких лет я познакомилась с основами теории струн. Ее посыл был прост: всякая частица – электрон, фотон, кварк и все остальные – это различные вибрации одной и той же крошечной струны. Вместо зоопарка разнообразных частиц, говорит теория струн, мир состоит всего из одного животного: струны. Имея около 10^—33 сантиметра в длину, струны вибрируют, как струны гитары, производя на свет различные частицы, словно музыкальные ноты, в том числе и ту, которая звучит подобно гравитации.

Когда я впервые услышала об этой теории, вся идея струн показалась надуманной. Непонятно, при чем тут струны? Почему не свистки или спиральки? Но со временем я поняла, что струны были выбраны не случайно. На самом деле, их следы обнаруживалсь в экспериментальных данных.

До того как физики узнали, что адроны, такие как протоны и нейтроны, состоят из кварков, результаты, полученные на ускорителях элементарных частиц в 1960-х годах, были им совершенно непонятны. В то время все более популярным в физике частиц становился подход, связанный с так называемой S-матрицей. Его идея заключалась в том, чтобы, вместо описания взаимодействия двух частиц при их столкновении в данной точке пространства-времени, учитывать только их начальные и конечные состояния. S – это первая буква слова scattering, то есть «рассеяние», которое мыслится следующим образом. Шаг первый: две частицы направляются навстречу друг другу. Шаг второй: они сталкиваются, и энергия, выделяемая при их столкновении, идет на рождение новых частиц, которые распадаются на другие частицы, которые, взаимодействуя, формируют еще больше частиц, которые находятся в окружении полчища виртуальных частиц, которые, в свою очередь, взаимодействуют с другими виртуальными частицами, которые, в свою очередь… и так далее. Шаг третий: всего несколько частиц вылетают наружу из этой каши.

S-матрица – ее ввел Уилер в 1937 году, а через несколько лет заново переоткрыл Гейзенберг – позволяет начисто пропустить второй шаг. Это таблица вероятностей: вы задаете исходные состояния соударяющихся частиц, а S-матрица дает вероятности для конечных состояний частиц, рождающихся в столкновении.

Физики, однако, не могли решить задачу построения S-матрицы, которая учитывала бы результаты адронных столкновений, наблюдаемых в экспериментах на ускорителях высоких энергий. Так было до 1968 года, пока физик Габриель Венециано не решил эту проблему: он открыл уравнение S-матрицы для адронов. Но почему это уравнение работало? Никто не знал. Что именно оно описывало?

После месяцев затворничества на чердаке и размышлений над уравнением Венециано на Сасскинда снизошло прозрение.

Уравнение описывало колебания струны.

Сасскинд – и, независимо от него, Еитиро Намбу и Хольгер Бех Нильсен – предположил, что адроны должны состоять не из точечных, лишенных размера частиц, а из крошечных одномерных струн. Сасскинд тогда сказал, что точки на концах струны можно мыслить как кварки, а саму струну – как множество точечных частиц, называемых глюонами.

Это была классная идея, но в течение нескольких лет успешного развития квантовой хромодинамики она оказалась практически забыта. Почти. Только несколько одиноких физиков, в их числе Джон Шварц и Майкл Грин, не отказались от теории струн и более десятилетия работали фактически в полном вакууме.

К сожалению, никак не складывалась математика. Колебания струн были слишком энергичны, из-за этого приходилось делать их размер слишком маленьким, и они не могли быть адронами; значения спина тоже не согласовывались с наблюдениями. Протоны и нейтроны – частицы материи, фермионы, они обладают полуцелым спином. А спин струн получался целым, как у частиц излучения. Бозонов. Не обращая внимания на то, как на них смотрят, Шварц и Грин продолжали возиться со струнами, выглядевшими безмассовыми частицами со спином 2, определенно не похожими ни на какие адроны. Они были похожи на что-то совершенно другое. На гравитоны.

Шварц и Грин поняли, что теория струн – это не теория адронов. Это была квантовая теория гравитации. Кого волновало, что теория струн не описывает адроны? Это был Святой Грааль!

У теории оставалась единственная проблема – отсутствие фермионов. Струны естественно воспроизводили бозоны, но теория струн смогла бы претендовать на теорию всего, если бы она учитывала также фермионы. Если бы струнные теоретики могли найти способ преобразования бозонов в фермионы – частиц с целым спином в частицы с полуцелым спином, то эта проблема была бы решена. К счастью, такой способ есть – суперсимметрия.

В суперсимметричных пространствах вы можете заменой системы отсчета превратить частицу с целым спином в частицу с полуцелым спином. Это была та зависимость от наблюдателя, которая заставила меня и моего отца вычеркнуть спин из списка на салфетке из лос-анджелесской блинной. Частицу, которую один наблюдатель называет бозоном, другой видит как фермион. Это означает, что вы можете взять бозоны, которые получаются в теории струн с самого начала, и посмотреть на них из других систем отсчета, получая фермионы. Теперь вы получили все силы природы и все вещество из одного простого ингредиента – крошечной вибрирующей струны. Суперсимметрия превратила теорию струн в жизнеспособную теорию всего.

Особенно полезной эту теорию сделало то, что больше не надо было разбираться с опасными бесконечностями, которые возникают, когда частицы сталкиваются в одной точке. Струны одномерны – у них есть протяженность. Они не могут взаимодействовать в единственной точке. В некотором смысле это означает, что в пространственно-временном континууме отдельных точек и нет.

«Пространство-время само по себе может быть переосмыслено как приближенное, производное понятие», – писал физик Эд Виттен в статье, озаглавленной «Размышления о судьбе пространства-времени». Успех теории струн, объяснял Виттен, сводится к тому, что «не существует больше инвариантного представления о том, когда и где происходят взаимодействия».

Однажды прочитав эти строки, я долго не могла успокоиться. Что именно Виттен хотел сказать? Обычно физики объясняют отсутствие бесконечности в теории струн конечными размерами струны и, соответственно, размытием точки взаимодействия. Но Виттен, первосвященник теории струн, казалось, приписал размытие не самим струнам, а наблюдателям. Если наблюдатели не могут прийти к единому мнению о положении точки взаимодействия, как если бы расположение точки взаимодействия в пространстве-времени изменялось от одной системы отсчета к другой, – тогда сингулярности не существует. В окончательной реальности их нет. Не значит ли это, что пространство-время и само не реально? Что оно зависит от наблюдателя?

Частицы, согласно теории, состоят из струн. Но спросите физиков, из чего состоят струны, и они скажут вам, что это некорректный вопрос. Струны фундаментальны. Они – исходные строительные блоки. Они не сделаны из чего-либо кроме самих себя. Вряд ли это можно считать удовлетворительным ответом. Предлагал ли Виттен какой-то другой? Он, кажется, говорил, что струны натянуты между различными точками, которые наблюдатель может определить как места столкновения. Как будто струны сами представляют собой наши возможности наблюдать за ними. Как если бы они представляли собой системы отсчета. Как если бы они были, в некотором смысле, изготовлены из нас.

Я не могла не вспомнить слова Уилера: «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 приводит непрекращающийся поиск основ мироздания обратно к самому наблюдателю, образовав таким образом замкнутую цепь взаимозависимостей…».

Возможно, теория струн позволяет лучше понять, каким Уилер видел мир, но за это вам придется принять некоторые радикальные изменения во Вселенной. Вам придется добавить пространству несколько дополнительных измерений.

Согласно теории струн, различные колебательные моды соответствуют различным частицам. Какие именно моды возможны, определяется формой и размерностью пространства в окрестности струны. В одномерном мире движение возможно только взад и вперед; если добавить еще одно измерение, то можно двигаться также вверх и вниз. Чем больше имеется измерений, тем больше способов, какими струна может вибрировать. Для того чтобы вибрации струн воспроизвели все известные нам частицы, в дополнение ко времени необходимо иметь девять пространственных измерений. Проблема, очевидно, заключается в том, что мы видим только три.

Дополнительные шесть измерений, говорят физики, свернуты в крошечные области пространства подобно крошечным сложным оригами, которые присутствуют в каждой точке нашего обычного трехмерного пространства. Их размеры слишком малы для того, чтобы мы могли их увидеть, но достаточно велики, чтобы вместить струны – одна триллионная триллионной размера атома, на шестнадцать порядков меньше, чем можно разглядеть с помощью лучших микроскопов.

Все было бы прекрасно, если бы существовал только один способ свернуть дополнительные шесть измерений. Не тут-то было. В 2000 году и Буссо, и Джо Полчински обнаружили, что существует 10⁵⁰⁰ таких способов – число не такое, конечно, большое, как бесконечность, но все же довольно большое. Нет такой причины, по которой природа предпочтет один способ любому другому, и каждое оригами содержит свой вакуум, обладает своими физическими константами, своим набором частиц, своей физикой.

Такая ситуация вызвала огромное разочарование среди тех, кто занимался разработкой теории, но Сасскинд почувствовал в вопросе антропный подтекст. В своей книге он утверждал, что неспособность теории струн предложить единую теорию всего было благом, потому что в этом случае можно с помощью А-слова объяснить, среди прочего, чудовищно маленькое, но ненулевое значение космологической постоянной, для объяснения которой необходим некоторый безумно невероятный механизм, позволяющий сократить энергию вакуума с точностью до 120 десятичных знаков, а затем остановиться, оставив после сокращения величину, совпадающую с наблюдаемой силой темной энергии. Теория струн описывает огромное число вселенных. Вечная инфляция производит огромное количество вселенных. В итоге мы имеем дико разнообразную мультивселенную, в которой значение космологической постоянной изменяется от одной вселенной к другой.

Любопытно, книга Сасскинда заканчивалась главой о горизонтах событий. Сасскинд поддерживает в ней критиков многомировых теорий, которые утверждают, что если все другие вселенные отгорожены от нашей, как стеной, горизонтом событий и поэтому оказываются непознаваемыми для нас, то объяснения, основанные на антропном принципе, являются не более чем пустой метафизикой. Но при этом Сасскинд предполагает, что излучение Хокинга, исходящее от нашего космического горизонта, может содержать некоторую информацию о том, что находится по другую сторону от него. То есть обо всей мультивселенной. В таком случае антропный аргумент для мультивселенной вполне можно было бы использовать, не упоминая о каких-либо неизмеримых явлениях за пределами нашего горизонта. Все рассуждения будут законными.

Я знала, что Сасскинд и Хокинг десятки лет спорили о возможности прятать информацию в излучении Хокинга и что Сасскинд в конце концов победил в этом споре. Но как же информация о том, что происходит по ту сторону от горизонта, может содержаться в излучении Хокинга? Ответ на этот вопрос крутился вокруг AdS/CFT гипотезы (что-то связанное с теорией струн и объясняющее жидкие файерболы?) и вокруг того, что Сасскинд называет принципом дополнительности для горизонта событий – идеи, которую он охарактеризовал как «новый усиленный принцип относительности». Я не очень-то понимала, что все это значит, но всем нутром чувствовала, что тут была подсказка, которой необходимо следовать. Мне надо было поговорить с Сасскиндом.

Для этого я выбрала самый простой способ – взять у него интервью для New Scientist в связи с предстоящим выходом его новой книги. Но мне было бы любопытно услышать аргументы обеих сторон – противников и защитников многомировых теорий. Дэвид Гросс, струнный теоретик и лауреат Нобелевской премии, с самого начала возражал против возможности мультивселенной. Может быть, я смогла бы убедить их подискутировать, подумала я. Мы никогда не организовывали ничего подобного в журнале, но я полагала, что такой ход мог бы оказаться удачным.

Удивительно, но и Сасскинд и Гросс увлеклись этой идеей, и Сасскинд согласился прилететь в Санта-Барбару, где Гросс был директором Института теоретической физики Кавли. Они решили, что такое мероприятие может стать слишком шумным, если мы сделаем дебаты публичными, поэтому мы договорились провести их в частном порядке, только втроем. Ага. Только втроем. Просто основоположник теории струн, нобелевский лауреат… и я.

Отправляясь в Санта-Барбару, я нервничала. Ведь я собиралась играть роль модератора в жарких дебатах между двумя гигантами мысли, а они, как я слышала от многих коллег-журналистов, никому спуска не давали. Наслушавшись рассказов, я живо представляла себе, как обычно проходит с ними интервью: съежившись, журналист задает невинный невежественный вопрос о теории струн. Физик смотрит на журналиста сверху вниз, десятимерное пламя бушует в его глазах. Борзописец испепелен, от него не остается ни следа, кроме облачка пыли и репортерского блокнота, вращающегося на земле. Да, я немного нервничала. Но когда я приехала в свой отель и проверила электронную почту, я обнаружила письмо от Сасскинда. Он только что прибыл из Пало-Альто и предлагал мне поужинать в его компании.

Мы встретились в одном из центральных ресторанов Санта-Барбары, расположенном на пляже. В свои шестьдесят Сасскинд выглядел высоким и стройным, с белой бородой и дружелюбной улыбкой. Я осторожно проверила, не было ли в его глазах какого-либо десятимерного пламени, но все было чисто. Мы сидели за столиком на террасе, звезды сияли над головой, мягкий тихоокеанский прибой ласкал слух. Мы непринужденно болтали о New Scientist и о физике. У Сасскинда был замечательный голос со старомодным нью-йоркским акцентом, когда каждый слог четко отделяется от другого, тянется каждая гласная, а согласные забиваются, как гвозди молотком. Он начал свою профессиональную карьеру в качестве сантехника в Южном Бронксе и после многих лет, проведенных там, не утратил своего акцента и в солнечной Калифорнии. Все, что он говорил, его голос звучал весомо и мудро. Я поймала себя на мысли, что мечтала бы нанять такой в качестве своего внутреннего голоса.

Видите круглые окна? Это офис Дэвида Гросса в Институте теоретической физики Кавли.

Фото: А. Гефтер.

Я почувствовала себя спокойнее, но все-таки не могла забыть, что я всего лишь двадцатипятилетняя девушка, никогда не проходившая физику в школе, а напротив меня – один из самых ярких творцов современной науки. Я попыталась сделать все возможное, чтобы выглядеть старше и профессиональнее, но мой план разрушился в ту минуту, когда подошла официантка. Сасскинд заказал бутылку вина, и официантка захотела посмотреть мои документы. Я вспыхнула, а затем покраснела еще сильнее, поняв, что даже не подумала захватить с собой водительские права. Я была готова тихо сползти в океан, но Сасскинд просто улыбнулся.

– Я могу поручиться за нее, – заявил он. – Я физик.

Далее ужин шел как по маслу. Мы пили наше с трудом доставшееся вино и говорили о теории струн, горизонтах и излучении Хокинга.

– Мне бы очень хотелось побольше узнать об идеях, которым вы посвятили последнюю главу вашей книги, – сказала я. – О потере информации в черных дырах и о вашей версии принципа дополнительности.

– Приятно это слышать, потому что я как раз пишу об этом новую книгу, – сказал Сасскинд. – Джон Брокман, мой издатель, уговорил меня.

Так вот получается, чтобы Брокман стал издателем, подумала я, надо просто придумать теорию струн. Или вести интеллектуальную войну со Стивеном Хокингом. И выиграть.

Я улыбнулась:

– Мне не терпится прочитать ее.

На следующее утро я встретила Сасскинда в Институте Кавли, расположенном на территории Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Было рано, поэтому мы сидели и пили кофе в одном из помещений института, стены которого были покрыты досками, испещренными формулами. Сидеть в институте физики с Леонардом Сасскиндом было примерно как сидеть в кафе с Джоном Ленноном. Проходившие мимо ученые подходили представиться ему, и делали это с трепетом и благоговением. Все были наполнены волнением по поводу дебатов и расстроены, что не смогут принять в них участие. Трудно было поверить, что я была одним из участников этого события.

Когда пришло время, мы отправились наверх. Входить в офис Дэвида Гросса – это примерно то же самое, что входить в каюту капитана роскошного круизного судна. Он был огромным, с абсурдно большими круглыми окнами. В них, как в иллюминаторы, во все стороны был виден Тихий океан.

Мне казалось, что еще чуть-чуть, и стая дельфинов может заплыть прямо в офис. Еще чуть-чуть, и им тоже дадут Нобелевскую премию. Выйдя из этого неожиданного гипноза, я вспомнила, что надо было представиться; Гросс что-то буркнул в ответ. От этого у меня по спине побежали мурашки. Я проверила его взгляд на десятимерные языки пламени. Ага. Там они были.

Гросс решил, что каждый участник дискуссии должен для начала попытаться изложить позицию противника – эта стратегия мне показалась странной и совершенно непригодной для журнальной статьи, но мне было любопытно увидеть, как это работает, и очень страшно ему перечить.

Гросс начал с обычных аргументов в пользу антропного принципа: теория струн содержит 10⁵⁰⁰ вакуумов, и теория инфляции гарантирует каждому из них право на физическое существование; значения таких величин, как космологическая постоянная, различаются от вселенной к вселенной; следовательно, законы природы, которые мы когда-то надеялись вывести как единственно возможные из простых принципов, оказывается, носят совершенно случайный характер. Он пытался играть честно, но в конце концов сдался:

– Все! Я не могу больше, иначе я сойду с ума.

Теперь настала очередь Сасскинда представить антиландшафтную точку зрения.

– Какие могут быть возражения против этого? Бог мой, я не понимаю! – начал он.

Он обратил наше внимание на существование эмоциональных («как железом по стеклу») и философских возражений (требование фальсифицируемости, предъявляемое «поппераци»[36]). Он отметил исторические возражения («существует множество странных примеров, загадочных чисел – период Луны, высота приливов, которые были предметом невежественного, суеверного толкования, прежде чем наука смогла объяснить их»). Он согласился с возражением, что антропный принцип, по сути, предполагает, что наше существование – низкоэнтропийное, поскольку необходимо наличие углерода и воды в жидком виде: это единственный возможный вид жизни.

Было только одно возражение, которое вызывало беспокойство у Сасскинда. Поскольку хаотическая теория инфляции и струнный ландшафт предполагают существование бесконечного числа вселенных, то все, что может произойти, произойдет бесконечное количество раз. В таком мире понятие вероятности теряет всякий смысл. Если бы я хотела рассчитать вероятность того, что Джон Брокман станет нашим издателем, то я бы разделила число вселенных, в которых он становится нашим издателем, на общее количество вселенных. Другими словами, я должна была бесконечность разделить на бесконечность и получить в результате удручающе неопределенное число.

Попробуем предположить, что можно обойти проблему, рассмотрев конечную часть мультивселенной на каком-то определенном отрезке времени, подсчитав число вселенных с Брокманом в качестве нашего издателя и общее количество вселенных в этой части мультивселенной, а затем взять предел этого отношения при стремлении размера выбранной части мультивселенной к бесконечности. Но, благодаря Эйнштейну, это сделать невозможно: нельзя придать сколько-нибудь глобальный смысл фразе «на каком-то определенном отрезке времени» – часов, расположенных за пределами мультивселенной и отмеряющих единое, одинаковое для всех время, не существует. Время зависит от наблюдателя. После того как вы выделили часть мультивселенной в координатах пространства и времени, вы нарушили принцип общей ковариантности и выбрали предпочтительную систему отсчета. Хуже того – результат, который вы получите для различных вероятностей, будет радикально изменяться в зависимости от выбранного отрезка времени, а никакой временной срез не может считаться более истинным, чем любой другой. Необходима какая-то вероятностная мера, позволяющая присвоить определенный вес каждой из вселенных. Без такой меры невозможно утверждать, например, что «наблюдаемое значение темной энергии в нашей Вселенной наиболее вероятно в мультивселенной», в чем и заключается суть аргумента.

Кризис бесконечных величин был известен среди космологов как «проблема меры» – до странного безобидное название для того, что угрожало разрушить многомировую модель, а вместе с ней и стандартную модель всей космологии. Причина, по которой ученые-космологи верили в модель инфляции и, следовательно, в существование мультивселенной, в первую очередь состояла в том, что эта теория была в состоянии предсказать такие явления, как однородность реликтового излучения и плоская геометрия пространства в пределах нашего горизонта. Но под давлением проблемы меры инфляционная модель начала разрушаться. Теория была вынуждена отказываться от всех своих наиболее успешных предсказаний. Она уже не предсказывала однородность реликтового излучения или плоскую геометрию – она предсказывает сколь угодно неоднородный микроволновый фон реликтового излучения и любую геометрию – и не предлагала никакого способа предсказывать, какими они должны быть.

– Хаотическая теория инфляции полна бесконечностей и отношений бесконечностей, и вполне возможно, что однажды, когда мы научимся обходиться с этими бесконечностями, вся идея перманентной инфляции рухнет, – сказал Сасскинд. – Для меня это настоящая ахиллесова пята. Это меня беспокоит больше всего.

Наконец Сасскинд в шутливой манере предложил наиболее известное возражение Гросса:

– Существует культурная опасность и опасность для самой науки, которая не имеет ничего общего с истинностью или ложностью предположения: если мы поддадимся соблазну антропного принципа, молодые люди перестанут искать математические, рациональные причины явлений. Опасность того, что реальное объяснение будет упускаться из виду, настолько высока, а антропный принцип настолько соблазнителен, что нам лучше сразу отбить охоту думать об этом, – сказал он, и в его голосе звучал сарказм.

– И что на кону? – поинтересовалась я.

– Все, – ответил Гросс. – В своей недавней статье Стивен Вайнберг утверждает, что это одно из чудеснейших превращений «в сокровища морские»[37], какие только переживала фундаментальная наука со времен Эйнштейна. Это, может быть, и чересчур сильно сказано, но я расцениваю происходящее как радикальное изменение направления науки… И вообще у меня есть ощущение, что аргументы пока еще недостаточно сильны; в них дыры, куда ни глянь… Чрезвычайно мощные заявления были сделаны о неизбежности этого вывода, об отсутствии принципов, позволяющих выделить состояние Вселенной в теории струн, но все признают, что мы не знаем, что такое теория струн… У нас нет ни уравнений, ни принципов, ни самой теории, а основывать очень далеко идущие выводы на теории, которая, как все признают, еще не существует, кажется мне весьма опасным.

Теория струн еще не существует? Но Гросс – струнный теоретик.

– И что беспокоит меня больше всего, – продолжал Гросс, – это отсутствие непротиворечивой космологии. Начиная с Эйнштейна фундаментальная физика стала заниматься не только предсказаниями состояния в настоящий момент, но всем пространственно-временным многообразием. Задача физики, как мы узнали из общей теории относительности, представлять, черт возьми, все целиком! Настоящее – в любом случае иллюзия! Одним из самых разочаровывающих аспектов теории струн, которой пока еще нет, заключается в том, что мы до сих пор не знаем, как построить непротиворечивую космологию и что для этого надо… Представить себе подобное радикальное изменение всего горизонта физики, вызванное полным незнанием начальных условий в момент Большого взрыва, построение непротиворечивой космологии… хорошо, пусть у нас в поле зрения есть 10⁵⁰⁰ возможных метастабильных состояний, но ведь при этом у нас ноль космологий.

Я пометила в блокноте на будущее: «Почему теория струн не стыкуется с космологией?»

– Как правило, в науке научный принцип тем сильнее, чем больше мы знаем, – продолжал Гросс. – Но со спорами вокруг антропного принципа ситуация противоположная: чем больше мы знаем, тем меньше его сила. Его главная поддержка в невежестве. И я не думаю, что в науке так должно обстоять дело. Я думаю, все рассуждения о нем несколько преждевременны и потому немного опасны. Почему я считаю их опасными? Потому что ради них приходится отказываться от традиционного пути развития, они отвлекают людей от следования в тех направлениях, которые скорее окажутся правильными… Видя, куда движется дело, я склонен сделать совсем другой вывод. По-моему, мы упускаем что-то очень важное. Нам нужна какая-то основа, на которой мы бы могли построить космологию, обсуждать теорию инфляции. Все нынешние споры я бы интерпретировал не как свидетельство сложностей вокруг антропного принципа, а как свидетельство отсутствия чего-то очень важного.

– Дэвид, ты напомнил мне несколько поговорок, – сказал Сасскинд. – «Старики обречены вечно переживать свое прошлое». И еще: «Чем меньше есть что сказать, тем больше времени это требует». А что касается опасности, то, я думаю, ты натягиваешь свой сапог не на ту ногу, если можно так выразиться. Правильнее было бы сказать все наоборот: Дэвида в физике очень любят, им все восхищаются и очень боятся.

Его боятся? Такого забоишься.

– Кто? – потребовал уточнения Гросс.

– Например, молодой человек, с которым мы сегодня случайно разговорились. Но у меня было немало возможностей разговаривать с молодыми людьми – девушки в этом отношении проявляют большую стойкость, – которые, когда я обсуждал с ними возможную антропность этого мира, всячески уходили от разговора, смущались. Их очень пугало враждебное отношение к этим идеям.

– У этих людей, как и у меня, есть убеждения? Меня не это беспокоит. Меня больше беспокоит, когда эти молодые люди встают и с уверенным видом рассуждают, словно их идеи основаны на прочных знаниях.

– Эй! В чужом глазу сучок видишь, а в своем и бревна не замечаешь! Вау! Дэвид, Дэвид, Дэвид… Ты помнишь появление теории гетеротических струн?

Ого!

– И что? Ну, хорошо. Но там было немного другое. Когда эти молодые люди выступают, мне приходится напоминать аудитории, что оратор держит свою речь так, словно мы, черт возьми, знаем, о чем говорим. А теория струн – это вовсе не то, что мы знаем, верно?

– Да, я полностью согласен.

Он соглашается? Но он же сам это придумал…

Гросс продолжал:

– Поэтому, когда кто-то встает и говорит: «Теория струн гласит…» – тебя это раздражает из-за избыточности самой идеи, за ней слишком многое может скрываться. И я могу легко объяснить мое возбуждение, связанное с появлением революционной теории гетеротических струн в 1984 году; я могу понять своих коллег и сейчас, когда вижу, что происходит снова и снова с некоторыми из них в связи с идеей случайной Вселенной. Я вижу, что происходит с бедным Стивом Вайнбергом. Стив – это человек, которым движет атеизм. И он был слишком эмоционален в конце своей статьи из-за того, что католическая церковь выступила против идеи ландшафта.

– Нам всем это нравится. Мы все находим это забавным.

Я усмехнулась.

Гросс имел в виду статью Вайнберга Living in the Multiverse. В ней лауреат Нобелевской премии писал: «Так же как Дарвин и Уоллес объяснили, каким образом замечательные приспособления живых форм могут возникнуть даже без сверхъестественного вмешательства, так же ландшафт теории струн может объяснить, как константы природы, которые мы наблюдаем, могут принимать свои значения, необходимые для существования жизни, без вмешательства всеблагого Творца».

Далее Вайнберг процитировал опубликованную в New York Times полемическую статью кардинала Кристофа Шёнборна, архиепископа Вены, в которой он писал, в частности: «Католическая церквь, оказавшись в оппозиции некоторым новым научным теориям, подобным неодарвинизму или гипотезе мультивселенной в космологии и изобретенным для того, чтобы отвлечь внимание от ошеломляющих научных доказательств целевых причин и высшего замысла, будет снова и снова защищать человеческую природу, провозглашая, что имманентное созидание в природе очевидно и реально». И затем Вайнберг, с излишней, на мой взгляд, патетикой, заметил: «По словам Мартина Риса, его уверенности в существовании мультивселенной достаточно, чтобы поставить на кон жизнь своей собаки; Андрей Линде при этом заметил, что готов поставить на кон свою собственную жизнь. Что касается меня, то я так твердо убежден в существовании мультивселенной, что готов поставить на кон и жизнь Андрея Линде, и жизнь собаки Мартина Риса».

– О чем и речь, – продолжал между тем Гросс. – В его реакции было что-то, напомнившее мне о том, что я испытал в 1984 году, когда мы считали, что решение уже фактически у нас в руках, и это кружило голову. И тебе, Лео, это тоже кружило голову. Ставки чертовски велики. Так что ты открыт для острой критики.

– Но только пусть эта критика будет научной, – настаивал Сасскинд. – А примером научной критики может быть теорема, которая гласит, что в теории струн не существует метастабильных состояний деситтеровского пространства, или доказательство, что теория хаотической инфляции внутренне противоречива. Тогда это наука, Дэвид.

– Критика – это обязанность для всех тех, кто возводит шаткие теоретические конструкции и хочет сделать их менее шаткими, – возразил Гросс. – А я не должен доказывать, что от непродуманных определений рождается бессмыслица.

– Дэвид, вы видите возможности решения проблемы ландшафта? – спросила я. – Вы видите выход?

– Вижу ли я выход? Конечно нет! Если бы я его видел, то я сейчас был бы в гораздо более выгодном положении. Линия рассуждений, исходящих из антропного принципа, может быть разорвана только упрочением науки. Очень маловероятно, что я в свои шестьдесят лет подойду сейчас к решению этой проблемы с достаточной проницательностью. Но где же может находиться этот выход? Он в ответе на вопросы «что такое теория струн?» и «как построить последовательную космологию? одну осмысленную вселенную?» Сейчас у нас нет единой вселенной, которая имела бы смысл!

Я повернулась к Сасскинду.

– Даже если вы соглашаетесь с существованием ландшафта и множественностью миров, и даже если вы соглашаетесь, что определенные локальные физические законы вытекают из факта существования разумных наблюдателей, вы все равно не считаете метатеорию необходимой? Неужели вам не нужно чего-то единого? Не занимаетесь ли вы тем, что просто уходите от ответа на вопросы?

– Да. Все это, безусловно, верно. Абсолютно. Суть в том, что нам нужно описать все целиком, всю Вселенную или мультивселенную. И это научный вопрос, а не идеологический.

Дебаты продолжались несколько часов, а потом мы втроем пошли в пляжный ресторан, заказали на обед блюда из морепродуктов и счастливо болтали о физике. Я чувствовала себя в своей тарелке, как если бы нас что-то связывало, как солдат, вернувшихся из боя. Услышав аргументы с обеих сторон, я не была полностью убеждена в правоте какой-либо из них. Точка зрения Гросса выглядела более привлекательной: я тоже вздохнула бы с облегчением, узнав, что физика определяется единственными и необходимыми элегантными уравнениями, а не случайным их набором, оказавшимся удачным. С другой стороны, я не была уверена, что Вселенная сильно заботилась о том, чтобы мне легко дышалось. И слияние ландшафта теории струн с теорией хаотической инфляции мультивселенной, по-видимому, пока не указывало на окончательное решение. В любом случае было слишком рано утверждать что-либо наверняка. Оставалось еще слишком много вопросов, на которые не было ответов.

Например: почему теория струн была настолько бесполезна в космологии? Почему, как сказал Гросс, она была неспособна описать единую Вселенную, которая бы имела смысл? Возможно, потому, что теории пока не существует, подумала я. Что же они имели в виду? И насколько опасны были эти свирепые бесконечности? Сасскинд сказал, что они были ахиллесовой пятой теории хаотической инфляции, не позволяя физикам вычислять вероятности и, в первую очередь, подрывая всю привлекательность идеи ландшафта. Гросс сказал, что в теории струн и космологии не хватает основополагающего принципа. Но какого? Если антропный принцип основан на невежестве, то что может быть сильнее его?

Я возвращалась обратно на восточное побережье и чувствовала себя подавленной от мысли, сколько еще мне предстоит изучить, но я была уверена, что нашла правильный путь. Мне нужно было углубиться в теорию струн, даже если ее еще не существует. Мне не терпелось вернуться к вопросам горизонтов событий, инвариантности, деситтеровскому пространству и зависимости от наблюдателя. Мне не терпелось узнать побольше о новом принципе дополнительности Сасскинда.

Внезапно мне в голову пришла тревожная мысль. Если мы действительно живем в мультивселенной, то количество компьютерных вселенных возрастает в геометрической прогрессии, а с этим и шансы на то, что наша Вселенная реальна, – что бы это ни означало, – становятся ничтожно малыми. Если это так и мультивселенная существует, Бостром с его маленькими комедиями выглядел еще более ужасающим. А потом: я все еще не была убеждена, что существовало какое-либо фундаментальное различие между симуляцией и реальностью, поскольку взгляд на реальность, раскрывающий ее симуляционную сущность, может быть только богоподобным взглядом на реальность извне, а реальность, чем бы она ни была, не имеет «вне». Кроме того, гипотеза существования мультивселенной возникла как прямое следствие законов физики – теории хаотической инфляции и ландшафта теории струн, – которые сами по себе были разработаны, чтобы объяснить Вселенную, которую мы видим вокруг себя. Если Вселенная, которую мы видим вокруг себя, – это подделка, то законы физики не говорят нам ничего о реальном мире за пределами нашей симуляции, о мире, в котором существуют детали нашего компьютера и который, вероятно, вовсе не является частью мультивселенной, снижая наши шансы оказаться внутри симуляции первого уровня.

Мысли рвали мне мозг. Приближают ли они меня к окончательной реальности, или я двигаюсь по кругу? И если мультивселенная действительно существует, не означает ли это, что в ней есть бесконечное число моих копий и в их головах одни и те же мысли продумываются снова и снова, до бесконечности?

Боже, как это печально! Я чувствовала себя подавленной: эти размышления меня угнетали. Думать, что любая тривиальность, которая вышла из моих уст, транслируется в эфир снова и снова, тупо повторяясь в бескрайней и однообразной мультивселенной, было невыносимо. Я вдруг поняла, почему Борхес испытывал страх перед зеркалами: «это ужас призрачного раздвоения и размножения реальности». В мультивселенной я ощущала себя еще менее подлинной, чем в кошмарном мире Бострома, потому что там я, по крайней мере, могла бы представить себя уникальной, единственной в своем роде симуляцией, симулирующей меня самое. В мультивселенной же я не могла поручиться ни за одно слово, сказанное или написанное мной. Я не могла бы считать себя настоящим исходным вариантом себя, а всех остальных – просто углеродными копиями. Если мультивселенная реальна, тогда и я сама – всего лишь углеродная копия, а мои мысли – всего лишь факсимиле, мои слова так же пусты, как и все их отголоски. В бесконечной мультивселенной все, что я сделала, подумала или сказала, имело бы бесконечный вес и в то же время ничего бы не значило. «Я» было бы «мы», и «нас» было бы пруд пруди.

В офисе журнала New Scientist я просматривала последние электронные препринты по физике, опубликованные на специализированном сайте Корнеллского университета arXiv.org. Вдруг мое внимание привлекло то единственное, что может заставить любую девушку хихикать и краснеть от восторга: новая статья Стивена Хокинга. Написана она была совместно с Томасом Хертогом, молодым физиком из ЦЕРН, и в ней говорилось о новом подходе в космологии, «основная идея которого состоит в том, что история Вселенной зависит от вопросов, которые мы задаем».

Заинтригованная, я углубилась в чтение. Теория струн, начинает статью Хокинг, предлагает целый ландшафт вселенных, «но остается невыясненным, какие рамки нужны, чтобы вписать космологию в ландшафт теории струн». Сейчас у нас нет единой вселенной, которая имела бы смысл! Проблема состоит в том, как объяснял Хокинг дальше, что теория струн возникла из представлений об S-матрице, из необходимости придать смысл странным столкновениям адронов. Моделируя столкновения частиц, физики описывают их с точки зрения наблюдателя, расположенного вне ускорителя, в котором две частицы несутся навстречу друг другу, и регистрирующего все, что происходит в результате их столкновения, оставаясь в счастливом неведении относительно всей промежуточной хитроумной путаницы. Это так называемый подход «снизу вверх»: когда вы точно знаете начальное состояние системы (шаг первый) и, отталкиваясь от него, можете проследить эволюцию системы во времени (шаг второй) и предсказать результат (шаг третий). Это прекрасно работает для лабораторных экспериментов, говорит Хокинг, «но космология ставит вопросы совсем другого характера… Ясно, что S-матрица – не подходящая наблюдаемая для получения таких предсказаний, так как мы живем в самом центре этого особого эксперимента». Другими словами, когда мы переходим к космологии, мы как раз и оказываемся той самой промежуточной хитроумной путаницей.

Каким образом отсюда, изнутри второго шага, мы можем получить информацию о первом шаге? Как нам определить начальное состояние Вселенной? Согласно Хокингу, мы не можем этого сделать. Практически бесконечные величины энергии и плотности всего в новорожденной Вселенной делают ее принципиально квантово-механической. Вселенная, по словам Хокинга, находилась в квантовой суперпозиции всех возможных состояний. Поэтому мы не только не знаем точного исходного состояния Вселенной, но мы и не можем его знать.

Эти два обстоятельства – то, что мы застряли в середине эксперимента, и то, что у Вселенной квантовое происхождение, – делают S-матрицу и связанную с ней философию «снизу вверх» бесполезными для космологии.

Настало время переосмыслить Вселенную, говорил Хокинг, – а это означало, что рассматривать явления надо «сверху вниз». То есть начинать необходимо с наблюдателя и продвигаться по времени в обратном направлении до начала времен. Подход «сверху вниз, – писал Хокинг, – приводит к совершенно другому виду космологии и к другому соотношению между причиной и следствием». При таком подходе «истории Вселенной… зависят от того, что именно наблюдается, вопреки привычному представлению о том, что у Вселенной есть только одна, не зависящая от наблюдателя история». В моих воспоминаниях всплыла конференция в Дейвисе, когда Хокинг обрушился на теорию инфляции и я нацарапала в своей записной книжке для памяти: «Нет истории, не зависящей от наблюдателя».

В этом нужно было разобраться. Я позвонила в Лондон главному редактору, который, конечно, уже был наслышан о препринте. Он согласился, что мы должны опубликовать большой материал на эту тему, и, к моему великому облегчению, попросил меня заняться им.

Я знала, что взять интервью у Хокинга будет непросто или даже невозможно, поэтому решила начать с телефонного звонка Хертогу.

– Подход «сверху вниз» разрабатывается с тем, чтобы учесть в теории наше положение во Вселенной, – сказал Хертог мне по телефону. – Он очень хорошо подходит для наблюдателя, находящегося внутри Вселенной. И он, в отличие от подхода «снизу вверх», совсем не подходит, чтобы посмотреть на Вселенную глазами Бога.

Я попросила рассказать поподробнее. Он объяснил, что в их теории два главных ингредиента – квантование с помощью интегрирования по траекториям по методу Фейнмана и безграничная модель Хартла – Хокинга.

Фейнмановский интеграл по траекториям позволяет провести квантование, напрямую учитывая всевозможные истории частиц. Фокус с двойной щелью уже всех убедил, что, когда на фотон никто не смотрит, он, как черт в келью, пробирается несколькими путями одновременно. Когда я включаю лампу, фотон должен как-то попасть оттуда мне в глаза. Здравый смысл подсказывает, что он движется по прямой, но, как часто бывает в физике, здравый смысл меня обманывает. Если бы я могла проделать опыт с лампой много раз и записать интерференционную картину, возникшую в результате на моей сетчатке, я могла бы восстановить все пути, проделанные фотоном, и, по словам Фейнмана, я бы обнаружила, что каждый раз он выбирал новый путь из бесконечного их числа, – неважно, насколько маловероятным такой путь мог бы мне показаться. В одном случае он отражается от Луны, огибает лондонский Тауэр и, сбивая шляпу с Джона Брокмана, попадает мне на сетчатку. В другом – он пролетает над пирамидой Хеопса, катается на слонах и скользит вдоль горизонта черной дыры. В третьем – облетает всю Вселенную. Один раз. Два раза. Отражается рикошетом от каждого зеркала. Танцует хоки-поки. Он поворачивается вокруг себя.

Каждой траектории соответствует комплексная величина, получившая название амплитуды вероятности. Ее абсолютное значение представляет собой вероятность того, что фотон будет двигаться, не слишком удаляясь от этого пути, но кроме того, у амплитуды есть еще и фаза, как у всякой волны. Фазы разных амплитуд могут совпадать, и тогда амплитуды складываются, а могут оказаться противоположными, и тогда амплитуды вычитаются. Самые абсурдные траектории компенсируются другими столь же абсурдными, если оказываются в противофазе. Поэтому наибольший вклад в общую интерференционную картину даст та волна, которая распространяется вдоль наиболее вероятного пути, а это одновременно и наиболее рациональный путь, а именно – прямая линия от лампы до глаз.

Чтобы такое интегрирование работало, Фейнману пришлось прибегнуть к одному неожиданному математическому трюку: все пути надо складывать в мнимом времени. Мнимое время не в том смысле, что оно воображаемое, а в том, что координата времени выражена в мнимых единицах: это значит, что его абсолютное значение всегда умножается на число i, такое, что i² = –1. И это, действительно, работает. Использование мнимого времени вместо реального позволяет вычислять вероятности так, что результаты расчетов совпадают с результатами экспериментов.

В начале 1980-х годов Хокинг и физик Джим Хартл решили применить фейнмановское квантование по траекториям к Вселенной в целом. Уилер впервые подчеркнул необходимость рассматривать Вселенную как квантовую систему, и Хокинг был одним из первых храбрецов, кто последовал этому совету. Только вместо суммирования амплитуд траекторий различных частиц во Вселенной, Хокингу и Хартлу пришлось суммировать амплитуды самой Вселенной, различных космических историй целиком, как они закодированы в геометрии пространства-времени.

Здесь тоже потребовалось мнимое время, – но теперь у его мнимости появились некоторые довольно далеко идущие последствия. Для космического времени обычно предполагается только два варианта: либо Вселенная всегда существовала, и поэтому время уходит в бесконечное прошлое, либо Вселенная имеет начало, и время начинается в сингулярности. Хокингу оба эти варианта одинаково не нравились. Если время существовало вечно, то дело плохо: не может быть никакой надежды объяснить, откуда оно взялось, поскольку оно ниоткуда не бралось, оно просто было. Если оно начинается с сингулярности, дело все равно плохо, поскольку законы физики там нарушаются и теряют свою объяснительную силу.

Если время мнимо, эти два страшных варианта остаются – мнимое время может уходить на бесконечность в прошлое или начинаться из сингулярности. Но есть и третий вариант. Мнимое время неотличимо от пространства, и вполне возможно, что, оглядываясь в прошлое, вы видите младенчество Вселенной, всего на планковскую долю секунды отдаленную от Большого взрыва; то, что было временем, превращается в пространственное измерение, оставив во Вселенной четырехмерное пространство и вообще никакого времени. Там, где предполагалось, что время возникает из сингулярности, появляется новое пространственное измерение пространства, а сингулярность исчезает. У пространственно-временного континуума нет никакой кромки, оно теперь больше похоже на поверхность сферы: конечной, но безграничной. Отсюда и название – безграничная.

Хокинг и Хартл поняли, что безграничная космология – это наша единственная надежда объяснить происхождение Вселенной изнутри. О такой Вселенной Хокинг писал: «она была совершенно самодостаточна – ничто извне на нее не влияло бы». Нет белых пятен на карте, нет разделения физики, нет границы в пространстве-времени, через которую что-то внешнее может проникнуть внутрь. Просто односторонняя монета – все внутри, и ничего снаружи.

Конечно, если рассматривать Вселенную в обычном времени, то сингулярность все равно будет присутствовать, как белое пятно на карте, как квантовый дракон. Но достаточно перейти к мнимому времени, и сингулярность исчезает, рана затягивается, мир снова цел.

«Это дает основание предположить, что так называемое мнимое время и есть настоящее, а то, что мы называем обычным временем, – это просто игра нашего воображения», – писал Хокинг в «Краткой истории времени». «В обычном времени Вселенная имеет начало и конец в сингулярностях, которые образуют границу для пространства-времени и в которых законы науки рушатся. Но во мнимом времени нет ни сингулярностей, ни границ. Так что, возможно, то, что мы называем мнимым временем, – нечто, действительно, более настоящее, а то, что мы называем настоящим, – это просто образ, который мы придумали, чтобы помочь себе описать то, на что, как мы думаем, похожа Вселенная. Но… бессмысленно спрашивать, какое из них более настоящее, „настоящее“ или „мнимое“. Все дело лишь в том, с помощью какого из них нам удобнее описывать действительность».

«Так мы проверяем что-то на реальность. Если можно найти хотя бы одну систему отсчета, в которой оно исчезает, тогда это не инвариант, оно зависит от наблюдателя. Оно не реально». В системе отсчета с мнимым временем сингулярность исчезает. Разве это не значит, что сингулярность никогда не была реальной? Что это просто артефакт выбора позиции наблюдателя?

Хокинг и Хартл предположили, что, поскольку вне Вселенной ничего нет и, следовательно, она должна быть причинно замкнута, то в континуальный интеграл Фейнмана должны быть включены только те траектории, которые используют третью возможность, открываемую мнимым временем, – ту, в которой сингулярность исчезает. Но это их предположение о безграничности Вселенной все еще остается в рамках подхода «снизу вверх»: оно включает в себя ее любую возможную историю, которая начинается в состоянии «без границ», чтобы, после их суммирования, найти наиболее вероятную Вселенную.

Далее Хокинг и Хертог начали всю эту конструкцию переворачивать. Исходная точка теперь для них – не шаг номер один, а шаг номер два. Исходная точка истории – сегодня. Исходная точка истории – это мы.

Для этого, объяснил Хертог, вы выбираете результаты некоторых измерений в качестве начальных условий: скажем, нам известно, что Вселенная почти плоская, она расширяется, и величина космологической постоянной мала. После этого вы движетесь вспять и просчитываете всякую возможную историю Вселенной, – но только такую, чтобы она не приводила к границе в прошлом, – которая могла бы окончиться нашими настоящими наблюдениями.

– У Вселенной нет какой-то одной истории, всякая возможная история – ее, но у каждой своя амплитуда, – сказал Хертог.

При их суммировании волны вероятности будут интерферировать до тех пор, пока не останется только одна волна, она-то и будет историей Вселенной.

По мере того как Хертог говорил, до меня постепенно доходила вся странность этой идеи. Это не было похоже на реверс-инжиниринг Вселенной с целью раскрыть фактическую историю ее эволюции. Нет. Они говорили, что у Вселенной нет истории – история создается в тот момент, когда мы делаем измерения. В настоящее время. Сейчас.

– Будучи наблюдателями, мы играем активную роль, – сказал Хертог.

Делая измерение, мы вырезаем подмножество множества всех возможных историй, а из этих историй складывается единое прошлое.

Конечно, Хокинг и Хертог не первыми утверждали, что наблюдения, сделанные сегодня, могут определять прошлое. Первым был Уилер. Я в своих мыслях возвращалась к его эксперименту с «отложенным выбором» – хитроумной версии опыта с двойной щелью: наблюдатели выбирали, пройдет ли фотон по обеим траекториям или только по одной, даже если выбор сделан через миллиарды лет после того, как фотон начинает свое путь. «Прошлое не существует иначе как записанным в настоящем, – утверждал Уилер. – Решая, какие вопросы наша регистрирующая квантовая аппаратура поставит сейчас, мы однозначно выбираем, о чем в прошлом имеем право говорить. То, что мы называем реальностью, состоит из нескольких стальных столбов, обеспеченных нам наблюдениями, пространство между которыми заполняется рыхлыми бумажными конструкциями – воображением и теориями».

Теперь Хокинг и Хертог применяли метод отложенного выбора не к горстке фотонов, а ко всей Вселенной. Большой взрыв, расширение Вселенной, 13,7 млрд лет космической эволюции… не то чтобы этого никогда не было – это происходит прямо сейчас. Прошлое Вселенной далеко от нас, но мы можем заглянуть в него с помощью наших телескопов, – и оно начинается вместе с нами. Мы выбираем себе подходящую историю Вселенной точно так же, как строим историю по книжке из серии «Выбери себе приключение».

Будучи подростком, я однажды подумала: «А что, если я только что родилась, буквально минуту назад, только мой мозг с самого начала набит ложными воспоминаниями, так что в действительности это первый момент моей жизни, хотя я и чувствую себя так, словно прожила уже целых пятнадцать лет?» Конечно, я не могла проследить в своих воспоминаниях всю свою жизнь до момента рождения. О первых годах жизни тоже не было практически никаких воспоминаний, лишь отдельные фрагменты извлекались из памяти семейными фотографиями и видеозаписями. Ощущение было таким, словно я проснулась в середине моей жизни и попыталась разобраться в ее истории, не зная ни начала ни конца. Но мысль о том, что переживаемый мною момент содержит в себе и все прочие моменты моей жизни, означала для меня тогда, что существование прошлого никогда не будет таким же загадочным, как существование настоящего, которое само по себе было своего рода началом – ускользающим, таинственным, не поддающимся описанию.

И все же, если уж до того доходило дело, я всегда признавала, что время хотя бы приблизительно реально и линейно, что оно, подобно пуповинной нити, связывает нас с моментами наших рождений, а до того – с космической историей, простирающейся сквозь пустоту, через интерстеллар, к звездам, в недрах которых формировались атомы наших тел, через сеть галактик, по склонам и выпуклостям пространства, пока не достигнет начала. Большого взрыва. Но предположение о безграничности предполагает совсем другую историю: в ней нет начала, к которому можно прицепить какую-то нить. При приближении к Большому взрыву время становится пространством, а нить огибает угол, следуя кривизне нового пространственного измерения и свиваясь петлей вокруг себя, а затем, продолжая свой путь, возвращается обратно, туда, где оно и началось. Согласно предположению о безграничности, время – это пуповинная нить, которая связывает нас с самими собой.

Очень похоже на U-диаграмму Уилера, не правда ли? На этой диаграмме гигантское глазное яблоко пристально рассматривает прошлое. Вселенная порождает наблюдателя, но наблюдатель смотрит назад во времени и порождает Вселенную. Самонастраивающийся контур, неумолимый хронологический марш: сначала после, потом до.

Не является ли вся эта схема «сверху вниз» вопиющим нарушением причинности? Нарушением незыблемых законов физики? Я умирала от желания спросить об этом Хокинга. Хертог согласился переслать ему электронное письмо от моего имени. Он может и ответить, сказал мне Хертог, но не очень на это надейтесь.

Несколько дней спустя Хокинг ответил.

– Действительно ли существует что-то вроде обратной причинности? – спросила я его.

– Наблюдение конечных состояний… определяет различные истории эволюции Вселенной, – ответил Хокинг. – Однако эта обратная причинность видна лишь ангелу, наблюдающему Вселенную извне. С точки зрения червя, обитающего внутри Вселенной, существуют лишь обычные причинно-следственные связи.

На первый взгляд, в этом был свой смысл. Из-за пределов Вселенной, откуда вы могли наблюдать запутанные суперпозиции возможных историй, можно видеть, как наблюдатель в настоящем выбирает свое единственное прошлое. А наблюдателю внутри кажется, будто прошлое существовало всегда.

Но чем больше я думала, тем более странным все это мне казалось. Почему при взгляде на мир глазами Бога или ангела законы физики должны нарушаться? Логично было бы ожидать, что все как раз наоборот: с точки зрения Бога, когда природа воспринимается как единое целое, все приобретает свой смысл, разрозненные части головоломки встают на свое место, законы физики обретают первозданную чистоту и полноту. Нарушив эту симметрию с ограниченной точки зрения единичного наблюдателя (червя), вы, надо полагать, увидите какие-то нарушения, зазубренные края разбитых деталей разломанной головоломки. Я записала мое сомнение в записную книжку: «Законы физики в целости только в пределах одного светового конуса?»

Если законы природы сохраняются только в пределах светового конуса данного наблюдателя, то законы физики действительно определенным образом привязаны к наблюдателям, как и писал Уилер. Означает ли это, что наблюдатель в некотором роде похож на радиоактивный маяк, «который светится в темной Вселенной»? У меня к этому времени уже накопилось множество вопросов, не дававших мне покоя.

Конечно, Хокинг и Хертог на самом деле не выделяли отдельных наблюдателей. Они не предполагали, что история Вселенной была для меня не такой, как для моего отца. Но это только потому, что измерения, которые я и мой отец могли бы использовать в качестве исходной информации для шага номер два – измерения геометрии Вселенной или скорости ее расширения, – были бы совершенно одинаковыми, учитывая, как близко мы находимся друг к другу по астрономическим масштабам. Но если бы в далекой галактике существовали некие наблюдатели, чьи световые конусы едва пересекаются с нашими, результаты их измерений, возможно, сильно отличались бы от наших. Если так, то вся их космическая история может быть отлична от нашей. Дело даже не только в том, что они вычислили отличную от нашей историю; они будут буквально жить во Вселенной с объективно отличным от нашего прошлым.

Значило ли это, что они жили бы в другой вселенной? Что Вселенная сама по себе не инвариант? Не реальная?

Я не была в этом уверена. Хокинг, казалось, был склонен считать, что это действительно так. И все же их модель была всего лишь моделью. В этой модели, исходящей из допущения, что вселенная должна содержать свое объяснение внутри себя, из интеграла по историям исключались все истории, имеющие сингулярность. Эта аргументация казалась мне достаточно сильной – каков конкретно мог быть альтернативный вариант? Но в физике просто предположений недостаточно. Вы должны вывести их от чего-то более основательного.

Между тем, Хокинг и Хертог рассмотрели историю космоса, простирающуюся сверху донизу – то есть амплитуду вероятности, которая получается суммированием амплитуд всех историй, начинающихся от безграничного состояния и приводящих к тому состоянию Вселенной, которое мы наблюдаем сегодня. Амплитуду, содержащую вероятность каждого результата любого из измерений, какое нам угодно произвести. Интересно, что наиболее вероятной историей оказалась та, в которой Вселенная переживала краткий период ранней инфляции. Эта инфляция в истории «сверху вниз» не требовала обычной тонкой настройки, она не была хаотической и не производила чего-либо за пределами нашей наблюдаемой Вселенной. «История Вселенной начинается прямо сейчас, – записала я в своем блокноте, – и заканчивается космическим горизонтом. Тем не менее она выглядит так, словно началась 13,7 млрд лет назад и пережила краткий период инфляции. Наблюдатель заглядывает в прошлое и тем самым создает историю Вселенной, он видит именно ту историю, которая необходима в первую очередь для существования этого самого наблюдателя».

Я знала, что сторонникам хаотической инфляции не понравится новая теория Хокинга. В конце концов, она отрицала хаотическую инфляцию, обусловленную инфлатонным полем и покушалась на попытки создать что-либо за пределами нашего горизонта, не говоря уже о существовании бесконечной мультивселенной. Более того, она представила инфляцию как иллюзию, создаваемую наблюдателями. Просто ради прикола я взяла телефон и позвонила Андрею Линде, евангелисту инфляции, который наорал на меня тогда в Дейвисе, когда я предположила, что таинственная квадрупольная аномалия может заставить некоторых физиков отказаться от теории инфляции. Я спросила его, что он думает о теории Хокинга и приготовилась выслушать пламенную тираду. Но на этот раз его ответ был коротким и ясным: «Я на это не куплюсь».

Хартл, по понятным соображениям, относился более благожелательно к аргументам Хокинга. Как бы странно их теория ни выглядела, сказал он по телефону, это действительно единственный путь развития, учитывая наше место внутри Вселенной: «Это смена точки зрения, но она, похоже, неизбежна. Космологам придется обратить внимание на эту работу».

Предположение Хокинга о безграничности убивало квантового дракона, удаляя сингулярность в происхождении Вселенной и позволяя нам объяснить Вселенную изнутри. Но была и другая причина, по которой космологам следовало обратить внимание на работу Хокинга и Хертога. Космология, построенная по их принципу «сверху вниз», давала ответ на вопрос Уилера – тот самый вопрос, который в течение многих лет отдавался эхом в моем мозгу: «Если уж антропный принцип, то почему антропный принцип?»

Абсурдное значение наблюдаемой темной энергии – лишь один из множества параметров, казавшихся необъяснимо подогнанными друг к другу, как будто специально для того, чтобы обеспечить существование биологической жизни, но именно его объяснить труднее всего. Такая тонкая настройка параметров – вещь очень шаткая: достаточно малейшего изменения одной или двух физических величин, и наше существование было бы невозможным. Если бы распределение вещества в ранней Вселенной было чуть более неоднородным, то на месте звезд и галактик образовались бы черные дыры. Если бы оно было немного более однородным, то мы бы не увидели космических структур. Если бы слабое ядерное взаимодействие было чуть более сильным, единственным элементом во Вселенной был бы водород; а если немного слабее, мы бы ничего не обнаружили во Вселенной, кроме гелия. В любом случае звезды не смогли бы сформироваться. Без звезд не было бы углерода, без углерода не было бы жизни. Сила гравитации тоже пришлась нам в самый раз: немного сильнее – и наше Солнце сгорело бы через каких-нибудь десять тысяч лет, слишком быстро для биологической эволюции. Если бы разность массы между протоном и нейтроном была немного больше, то атомы сами по себе были бы нестабильными. А тут еще эта дьявольски точно подогнанная космологическая постоянная.

Многие физики, следуя Сасскинду, объясняли такие совпадения с помощью бесконечно разнообразного вакуумного ландшафта, предсказываемого теорией струн, который физически реализовался в бесконечно большом числе вселенных, образованных в ходе хаотической инфляции. Именно это объяснение вызывало сполохи негодования во взгляде Дэвида Гросса.

Хокинг и Хертог купились на идею ландшафта в теории струн, – но они не принимали хаотическую инфляцию как физический механизм образования мультивселенной. Вместо этого они видели в разнообразных мирах, описываемых теорией струн, всевозможные истории, существующие не в физическом пространстве, а в математической суперпозиции, из которой выводится история нашей Вселенной. Вы можете по-прежнему использовать антропный принцип, чтобы объяснить очевидно тонкую настройку параметров, без каких-либо отсылок к чему-либо вне нашего собственного космического горизонта. Хокинг и Хертог перевернули концепцию ландшафта с ног на голову: вместо множества вселенных с одной историей у каждого теперь есть единая Вселенная с множеством историй.

Но если вдуматься, тонкая настройка имеет свой смысл в нисходящей космологии. В самом деле, ведь история Вселенной, вместе со всеми ее физическими свойствами, должна тогда определяться нашими наблюдениями, и это будет Вселенная, идеально подходящая для нас, – иначе как бы мы здесь оказались и смогли делать свои наблюдения? Объяснение совпадений на основе антропного принципа проблематично при построении космологии снизу вверх, потому что надо начинать с некоторого начального состояния, которое никак не зависит от наблюдателей, и Вселенная эволюционирует во времени до тех пор, пока где-то случайно не возникнут сами наблюдатели как побочный продукт законов физики и счастливого стечения обстоятельств. Полагая начальные условия около четырнадцати миллиардов лет назад делом случая, мы, конечно, можем только чесать в затылке, задаваясь вопросом, каковы были шансы обеспечить Вселенной все необходимые ингредиенты для приготовления невероятного рагу биологической жизни. Подход «сверху вниз» в космологии, со своей стороны, не вызывает таких вопросов. Вместо того чтобы начинать с космической истории и прослеживать ее эволюцию до появления наблюдателей, «сверху вниз» космология начинает с наблюдателей и выводит историю. А начиная с факта существования жизни, вы обречены в конце концов получить дружественную в отношении жизни Вселенную.

«Почему антропный принцип? – записала я в своем блокноте. – Не потому ли, что Вселенная зависит от наблюдателя?»

Такие драгоценные мысли о жизни заставляют меня нервничать: любая теория, в которой люди или сознание вообще предстают как некоторого рода «специальный» ингредиент, тут же начинает казаться мне дикой. Но Хокинг и Хертог не предполагали, что сознание наблюдателей волшебным образом приводит к коллапсу волновой функции Вселенной. В их модели нет коллапса, а только интерференция амплитуд множества путей Вселенной через историю. Дело вовсе не в том, что для создания какой-то вселенной требовалось существование жизни, а в том, что жизнь существует в этой единственной Вселенной, и поэтому истории, дающие вклад в квантовую сумму, неизбежно приводят к существованию жизни. Что, конечно, походило на логический порочный круг. Или самонастраивающийся контур.

Я открыла новый документ в своем компьютере, засучила рукава и приготовилась писать свою статью. То еще было дело! В ней был и Стивен Хокинг, который говорил нам, чтобы мы оставили все свои старые представления о космологии – те, в которых существовало не зависящее от нас начало времени, около четырнадцати миллиардов лет эволюции, которые не имели ничего общего с нашими наблюдениями, некоторая независимая реальность и прошлое, «как оно было на самом деле». Комбинируя идеи Уилера с ландшафтом теории струн, Хокинг заставил меня подумать, что, может быть, мы довольно скоро вычеркнем Вселенную из нашего списка кандидатов на окончательную реальность.

Закончив статью, я послала ее Хертогу для проверки на неточности формулировок и сказала ему, что, если он сочтет нужным, он может переслать ее Хокингу. Несколько дней спустя в мой почтовый ящик пришел ответ. В нем были самые лучшие слова, на которые мог рассчитывать псевдожурналист – охотник за реальностью: «Статья на удивление хорошо и ясно написана. Стивен».

Солнечным апрельским утром 2008 года я радостно заглянула в офис журнала New Scientist, собираясь начать очередной день охоты за реальностью, но мой коллега, редактор, встретил меня мрачно. Улыбка исчезла с моего лица.

– Что случилось?

– Скончался Джон Уилер.

Я была в шоке. Я лишилась дара речи. Не скажу, что это было неожиданно: ему было девяносто шесть лет. Но это сообщение я восприняла как удар.

– Вы ведь знаете его работы, да? – спросил коллега. – Может быть, напишете некролог?

Я молча кивнула. Я чувствовала себя убитой горем. Многие годы мы с отцом мечтали, как напишем когда-нибудь книгу о природе реальности, а Уилер ее прочитает. Как ни странно, мне всегда казалось, что мы напишем ее для него. В моем воображении мы лично доставляли ему только что отпечатанные экземпляры, и он сразу же жадно принимался читать. Закрыв последнюю страницу, он бы захлопнул книгу, посмотрел на нас и, вспомнив загадочные слова, которые произнес несколько лет назад в Принстоне, сверкая глазами, сказал: «Я вижу, вы все поняли. Хорошая работа».

Расположившись в своем рабочем кресле, чтобы начать сочинять некролог, я отправила отцу эсэмэс с плохой новостью: «Уилер умер».

Мой телефон сразу завибрировал в ответ: «Это печальный день для реальности».

Глава 9

Ключ к разгадке тайны Вселенной

Мне кажется несправедливым, что время Уилера истекло. Что Вселенная исчезла из его бытия, прежде чем у него появился хотя бы шанс разрешить ее загадку. Когда четыре его вопроса – Почему квант? Бытие от бита? Интерактивная Вселенная? Отчего существование? – по-прежнему висели в воздухе, как капли дождя.

Висели не только они. Что из себя представляют самонастраивающийся контур или граница границ? Как мы теперь сможем расшифровать, что все это значит?

Пока я писала некролог, я вспомнила тот день в Принстоне. То благоговение, которое мы испытывали, когда советовались с оракулом, то оцепенение, в котором стояли перед домом Эйнштейна. Тот день был началом чего-то. Того, что привело меня сюда, в Кембридж, в редакцию журнала New Scientist, где я день за днем ряжусь в маскарадный костюм журналиста.

А маскарад ли это? Остается ли личина журналиста всего лишь личиной по прошествии всех этих лет? Сколько времени должно пройти, прежде чем меня покинет ощущение, будто это была какая-то шалость? Наверное, каждый человек чувствует себя в своей жизни немного мошенником, думала я. Возможно, так оно и есть.

Или, может быть, проблема состояла как раз в том, что обман закончился. Я взялась за эту работу, чтобы использовать ее как прикрытие для чего-то другого. Не слишком ли я увлеклась средствами, забыв о цели? Или, что еще хуже, может быть, я забыла, с чего все началось?

Скорбя по Уилеру, я поняла, что скорбела по чему-то еще. Я медленно повернулась в кресле, оглядывая пустой офис. Где мой отец? Где он был, когда я размышляла о горизонтах событий в квантовой квартирке в Ноттинг-хилл? Где он был, когда я обсуждала проблемы мультивселенной на пляже Санта-Барбары или вопросы небулевой логики в отеле Tribeca Grand? В Блумсбери? В гостинице Holiday Inn? Где он был тогда? Где он сейчас?