Книга О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга - Томас Хертог

квантовой механике в очень ранней Вселенной столь фундаментальную важность, что размывает даже этот фон – самую ткань пространства-времени.

Стивен чувствовал, что идея вечно раздувающейся мультивселенной была гипертрофированным расширением физической реальности, расширением, которое ничем не обосновывается и не имеет отношения к чему-либо, что мы можем надеяться хоть когда-либо наблюдать. Андрей ополчался на гипотезу об отсутствии границы как раз на том основании, что она не предполагала вообще никаких наблюдателей. Происхождение при отсутствии границы избирало самое слабое из всех возможных дуновений инфляции, порождающее пустой и безжизненный космос. Вечная инфляция Линде требовала самого сильного всплеска инфляции, какой только можно себе представить, порождая при этом не одну, а бесконечно много вселенных и наблюдателей. Из предложения об отсутствии границы вытекало, что нас вообще не должно существовать – вечная инфляция взвалила на наши плечи кризис идентичности, самоопределения среди бесконечного числа тождественных миров. Космология «золотого десятилетия» пришла к тому, что ее основные теории оказались в тупике, а главные теоретики разошлись по всем основным вопросам.

Но идея мультивселенной прочно овладела воображением как ученых, так и широкой публики. И она приобрела поистине могучее влияние, когда на исходе XX века ею заинтересовались струнные теоретики. Математическое колдовство теории струн внесло разнообразие в пузырчатую мультивселенную Линде, наполнив ее не только пустыми островными вселенными и космическими островами, полными галактик, но и островами, различающимися во всех других мыслимых отношениях. И это приводит нас к следующей стадии нашего путешествия. Предлагает ли нам мультивселенная альтернативную перспективу космической «тонкой настройки»? способна ли она разгадать «загадку замысла»?

Рис. 32. Стивен Хокинг и Андрей Линде (стоит рядом с Хокингом) в Москве в 1987 году. Сидит слева – Андрей Сахаров.

Глава 5

Затерянные в мультивселенной

Человек отыскал Архимедову точку опоры, но использовал ее против себя самого. Похоже, он получил право найти ее только при этом условии.

Франц Кафка, Paralipomena

«Надеюсь, вы тут наделаете черных дыр», – сказал Стивен, широко улыбаясь. Мы вышли из грузового лифта, спустившего нас на пятиэтажную глубину, в подземную пещеру, место проведения эксперимента ATLAS[135]. Лаборатория принадлежала легендарному Европейскому центру ядерных исследований (CERN), расположенному близ Женевы. Генеральный директор CERN Рольф Хойер смущенно потоптался на месте. Шел 2009 год, и в США кто-то как раз инициировал судебное разбирательство, доказывая, что эксперименты на только что построенном в CERN Большом адронном коллайдере (БАК) приведут к образованию черных дыр или каких-нибудь других частиц экзотической материи, которые разрушат Землю.

БАК – это кольцевой ускоритель частиц, построенный главным образом для того, чтобы в результате их столкновений создать бозоны Хиггса – в то время «недостающее звено» Стандартной модели элементарных частиц. Он помещается в кольцевом туннеле общей протяженностью в 27 километров, прорытом под швейцарско-французской границей; в его вакуумных трубах пучки протонов и антипротонов[136], ускоренные до 99,9999991 % скорости света, несутся друг другу навстречу. В трех точках этого кольца пучки ускоренных частиц могут быть направлены прямо в лоб друг другу – и они сталкиваются, воспроизводя условия, сравнимые с теми, что царили во Вселенной через исчезающе малую долю секунды после горячего Большого взрыва, при температуре более миллиона миллиардов градусов. Треки – следы ливней частиц, созданных при этих столкновениях, – регистрируются миллионами сенсоров, собранных в блоки, напоминающие мини-лего; из этих блоков составляются гигантские детекторы, такие, как ATLAS и CMS – Компактный мюонный соленоид.

Поданный в Америке иск будет вскоре оставлен без удовлетворения на том основании, что «умозрительная боязнь будущего вреда не составляет ущерба, фактически достаточного для возбуждения уголовного дела». В ноябре того же года БАК будет успешно запущен – первый запуск годом раньше закончился аварией. Вскоре после этого детекторы ATLAS и CMS действительно обнаружили следы образования бозона Хиггса среди осколков столкновения частиц. Но черных дыр пока на БАКе создать не удалось.

Почему же Стивен – думаю, и Хойер тоже – все же не считал совершенно исключенной возможность того, что БАК может каким-то образом создать черную дыру? Мы обычно представляем черные дыры в виде сколлапсировавших остатков массивных звезд. Этот взгляд, однако, слишком ограничен – любое тело можно превратить в черную дыру, если сжать его как следует. Даже если взять единичную пару протон – антипротон, ускорить каждую из этих частиц почти до скорости света и столкнуть друг с другом в мощном ускорителе частиц, то они образуют черную дыру – если при столкновении удастся сконцентрировать достаточное количество энергии в достаточно малом объеме. Конечно, это будет очень маленькая черная дыра, и просуществует она микроскопически малое время, почти мгновенно испарившись в виде излучения Хокинга.

В то же время, если бы надежды Стивена и Хойера на создание черной дыры вдруг каким-то образом сбылись, это было бы концом продолжавшихся уже много десятилетий попыток физиков изучать природу на все меньших и меньших масштабах путем сталкивания частиц со все большими и большими энергиями. Ускорители частиц – это микроскопы для разглядывания Вселенной. Но гравитация фундаментальным образом ограничивает их разрешение – ведь как только, пытаясь заглянуть во все меньший объем, мы сосредотачиваем в нем слишком много энергии, гравитация запускает образование черной дыры. И если это происходит, то даже добавляя еще больше энергии, мы, вместо того чтобы поднять увеличение нашего коллайдера, получим лишь черную дыру еще большего размера. Складывается забавная ситуация: гравитация и черные дыры полностью переворачивают обычные представления о том, что большие энергии позволяют нам проникать на более короткие расстояния. И оказывается, что конечная цель строительства все больших и больших ускорителей – это не мельчайший фундаментальный строительный кирпичик материи, золотая мечта любого редукциониста, но возникающее в них макроскопически искривленное пространство-время. Закольцовывая короткие расстояния с длинными, гравитация обращает в насмешку глубоко укорененную в нашем сознании идею, что архитектура физической реальности представляет собой стройную систему вложенных друг в друга масштабов, а мы, углубляясь в нее слой за слоем, приближаемся к мельчайшему фундаментальному пределу. Похоже, что гравитация – а значит, и само пространство-время – содержат несовместимый с редукционизмом элемент. К этой трудной для восприятия, но важной идее я вернусь в главе 7. На каком же микроскопическом масштабе физика частиц без гравитации переходит в физику частиц с гравитацией? (Другими словами, во что бы обошлось осуществление мечты Стивена о производстве черных дыр?) Этот вопрос сводится к проблеме унификации всех сил природы – главной теме этой главы. Найти единую схему, которая охватывала бы все основные законы природы, – это уже мечта Эйнштейна. Ответ на него прямо зависит от того, способна ли космология мультивселенной предложить альтернативную точку зрения на благоприятное для жизни устройство нашей Вселенной. Ведь только понимание того, как