Космологические коаны. Путешествие в самое сердце физической реальности

27. Под небесным сводом (Вблизи Падуи, 1608 год)

Ты сопровождаешь Галилео во время одной из его обычных ночных прогулок за городом, где ему никто не мешает наблюдать ночное небо. В какой-то момент в середине ночи, всматриваясь в подрагивающую вереницу звезд над головой, ты вдруг осознаешь нечто важное. Ты тормошишь Галилео, который сразу весь внимание.

«Галилео, — говоришь ты, — взгляни на звезды, заполняющие ночное небо, и темные промежутки между ними. Что из этого следует?»

«Да, — произносит Галилео, — я много об этом думал во время своих астрономических вылазок и пришел к такому выводу: есть веские основания полагать, что вселенная не может одновременно быть и бесконечно старой, и неизменной. Это значит, что если вселенная вечна, она должна расширяться. В противном случае она должна была бы быть создана за определенное конечное число лет до этого момента. Мне надо привести свою аргументацию?»

Ты поражен этим удивительным интеллектуальным подвигом, но кое-что понуждает тебя (причем, откровенно говоря, тебе это даже доставляет удовольствие) не отклоняться от хода своих мыслей.

«Может, и так. Но я думаю, ты не придал значения очень важному факту, лежащему в основе всех твоих наблюдений».

«Могу я узнать, что же это?» — спрашивает Галилео.

«Кто-то украл наш навес».

Вряд ли выводы Галилея на самом деле были именно такими, и не похоже, что свои наблюдения он проводил за городом (под навесом или без него). Но красота бархатно-черного неба, инкрустированного звездами, на самом деле тесно связана со структурой космоса на самых больших масштабах.

Глядя на ночное небо (или просто представив его себе), всмотритесь в черное пространство между звездами. Да, оно темное, но с помощью бинокля можно увидеть гораздо больше звезд. Свет от этих звезд слишком слабый, и поэтому они не видны невооруженным глазом. Некоторые звезды действительно маленькие и тусклые, но большинство из них мы едва различаем просто из-за того, что они слишком далеко. Давайте посмотрим, к каким выводам можно прийти, исходя только из того, что небо черное.

Здесь, на Земле, вы, конечно, отмечали, что далекие огни кажутся менее яркими, чем те, что рядом. Однако есть два обстоятельства, на которые вы могли не обратить внимания. Во-первых, свет от удаляющихся предметов слабеет быстро и строго по определенному закону: свет, который вы видите, уменьшается как квадрат расстояния. Это значит, что если расстояние до вас увеличивается в два раза, света будет в четыре раза меньше. Во-вторых, это явление не связано с тем, что предмет на самом деле стал более тусклым. Другими словами, если яркий предмет испускает определенное количество света и на его пути нет никакого вещества, поглощающего свет или отклоняющего его, свет, доходящий до вас от этого предмета вдоль определенного луча зрения, тоже будет неизменным. Изменение восприятия связано просто с тем, что удаляющийся предмет постепенно занимает все меньшую часть вашего поля зрения.

Приведем конкретный пример. Представьте себе небольшой, однородно светящийся квадрат, который можно перемещать на разные расстояния от вас. Отдаляясь, он кажется все меньше и все более тусклым. Предположим, что вы поместили этот квадрат на расстоянии 10 метров и одновременно, соединив четыре точно таких же квадрата в один, поместили большой квадрат на расстоянии 20 метров. Один квадрат и квадрат, составленный из четырех квадратиков, будут казаться одинаково яркими. Это можно сказать по-другому: если смотреть на квадрат через соломинку, то до тех пор, пока при взгляде через соломинку он занимает все поле зрения, вы не увидите, что квадрат тускнеет при увеличении расстояния[90].

Теперь вернемся к ночному небу. Очень слабо светящиеся, с трудом различимые звезды кажутся такими главным образом потому, что занимают существенно меньшую часть неба, чем те звезды, которые вы легко видите. Вооружившись немыслимо тонкой соломинкой, посмотрите на близкие и существенно более далекие звезды одного звездного класса — и вы увидите, что они кажутся сравнимыми по яркости.

А что будет, если мы используем эти результаты в применении ко всей Вселенной? Во времена Галилея было широко распространено представление о вселенной как о системе планет (с Землей или Солнцем в центре) и кучке далеких звезд на большом расстоянии. Однако даже тогда были мыслители, такие как Джордано Бруно, убежденные, что звезды в известной степени однородно рассеяны в бесконечном пространстве, а наше Солнце с его планетами — одна из таких звезд. Тогда, следуя за Джордано Бруно, можно предложить очень простую модель Вселенной: размер ее бесконечен, она бесконечно стара и однородно заполнена вечно сияющими одинаковыми звездами. Теперь посмотрите в любом выбранном вами направлении. Если линия вашего взгляда вдоль этого направления будет устремляться все дальше и дальше вглубь космоса (возьмите самую тонкую из тончайших соломинок), когда-нибудь она должна будет столкнуться со звездой. Таким образом, куда бы вы ни посмотрели, в любом направлении вы видите поверхность какой-то звезды. Если собрать их все вместе, небосвод будет просто залит светом!

Этот парадокс, обычно приписываемый Генриху Вильгельму Ольберсу, означает, что представление о бесконечно старой, бесконечно большой, однородной и неизменной Вселенной смысла не имеет. Никакие простые ухищрения, как то: добавление пыли, затемняющей очень далекие звезды, допущение о том, что звезды зажигаются и гаснут, или что-то в этом роде не спасают положения. Например, пыль может затруднить наблюдение далеких звезд, но пыль и сама станет разогреваться и испускать излучение, так что будет видно сверхъяркое свечение пыли. На самом деле, такой разогрев позволяет взглянуть на эту задачу еще и по-другому: бесконечное число вечно существующих звезд отдает бесконечное количество энергии. Эта энергия никуда не девается и постепенно заполняет космическое пространство невероятно горячим излучением. Хотя на протяжении восемнадцатого, девятнадцатого и двадцатого веков мыслители один за другим убеждали себя, что знают, как разрешить этот парадокс, он представляет собой реальную проблему для такого рода моделей Вселенной[91].

А что можно сказать о бесконечно старой, однородной, статической Вселенной конечных размеров? То есть о Вселенной конечного объема, однородно заполненной звездами? Предположив, что так может быть, вы окажетесь в хорошей компании: после создания теории гравитации именно эту космологическую модель сначала предложил Эйнштейн. Но она оказалась совершенно непригодной! Очевидно, что и такая Вселенная неизбежно будет заполняться излучением все бесконечное время своей жизни. Она тоже падет жертвой парадокса Ольберса, поскольку и в этой модели линия зрения, петляя по Вселенной, рано или поздно наткнется на звезду. (Непонятно, почему Эйнштейн не сразу заметил столь существенный недостаток своей космологии. Эта поучительная история показывает, как даже лучшим из нас трудно отойти от своих исходных предположений.)

Итак, что еще может быть? Допустим, мы отказываемся от предположения, что Вселенная бесконечно стара. А что получится, если считать, что Вселенная неизменна, но возраст ее конечен? Это подойдет! Когда мы смотрим в каком-то направлении, заглядывая все дальше и дальше, мы также смотрим в прошлое, назад по времени. В конце концов мы выйдем за пределы космического времени, туда, где нет звезд. В этой модели отсутствует бесконечное время для накопления энергии, которая заполнит все пространство. Парадокс разрешен. Однако если такая Вселенная еще и неизменна, возникает другая парадоксальная проблема: как нечто неизменное неожиданно может начаться? Это кажется абсолютно противоестественным.

Ладно! Попробуем оставить Вселенную бесконечной во времени, но, вслед за Галилеем на прогулке, предположим, что Вселенная не является статической, а расширяется. То есть представим себе, что с течением времени к Вселенной постоянно добавляется новое пространство. Если Вселенная конечна, то ее объем должен увеличиваться, если же космический объем бесконечен, то заполняющая ее материя должна быть разреженной, поскольку добавляется больше объема. Это кажется многообещающим: если продолжать увеличивать объем, то даже при непрерывном излучении звезд всегда можно полагать, что объем достаточно велик, чтобы оно (излучение) в нем не слишком накапливалось. Однако, похоже, такая Вселенная очень вскоре нам наскучит: все ее содержимое, которое становится все более разбавленным, исчезнет, и останется по сути пустое пространство. Чтобы подобная Вселенная оставалась интересной в течение бесконечного времени, в ней должна каким-то образом непрерывно генерироваться новая материя — для заполнения пустот, остающихся в результате расширения. В такой Вселенной, чтобы сбалансировать создание нового объема и создание новой материи, требуется поддерживать среднюю плотность приблизительно постоянной. Тогда Вселенная может существовать вечно практически в одном и том же состоянии. Отсюда следует побочный результат: если Вселенная и не бесконечна, она вполне могла бы быть таковой — ее объем постепенно может стать сколь угодно большим.

Эта последовательность рассуждений в 40-х — 70-х годах прошлого века привела группу космологов к космологической модели, известной как теория стационарной вселенной — бесконечной, вечной, неизменной, но расширяющейся Вселенной, где непрерывно создается новая материя. Эта теория позволяет разрешить парадокс Ольберса[92]; хотя она и несколько искусственна, но самосогласованна и во многих отношениях красива. У нее есть только один недостаток: реальная вселенная, которую наблюдают астрономы, не такая.

Так что же мы видим на самом деле? Вернемся из космического прошлого в космическое настоящее. Космологические наблюдения указывают на вселенную, которая является однородной, как рассмотренные ранее, расширяющейся, как в теории стационарной вселенной, но при этом эволюционирующей: ее плотность уменьшается со временем. С помощью инструментов, не доступных Галилею или Ольберсу, такой космологический сценарий, модель большого взрыва, был разработан за несколько десятилетий.

Мы знаем, что вселенная расширяется, поскольку наблюдения позволяют приблизительно измерить расстояние до таких небесных объектов, как галактики и взрывающиеся сверхновые. Кроме того, используя эффект Доплера, можно очень точно выяснить, как быстро они движутся по направлению к нам или от нас. Эффект Доплера — сдвиг частоты электромагнитной волны, испускаемой движущимся от нас или к нам объектом, соответственно, в красную или фиолетовую область спектра. Мы обнаруживаем, во-первых, что все галактики, находящиеся на доступном для наблюдения расстоянии, движутся в направлении от нас. Во-вторых, мы видим, что чем дальше от нас данная галактика, тем больше скорость этого движения. Закон, описывающий расширение вселенной, называют законом Хаббла (по имени открывшего его космолога Эдвина Хаббла). Вселенная ведет себя именно так, как должно вести себя большое множество галактик, которое одновременно и однородно расширяется: каждая из галактик «видит», что другие галактики удаляются от нее со скоростью, определяемой законом Хаббла[93].

Мы знаем, что вселенная эволюционирует, поскольку, глядя на достаточно удаленные объекты, обнаруживаем, что когда-то давно вселенная расширялась не с такой скоростью. Мы также видим тому свидетельства, такие как относительное количество водорода, гелия и других легких элементов во вселенной, оставшееся от той эпохи, когда вселенная была гораздо горячее и плотнее, чем сейчас.

Если посмотреть на крупномасштабное распределение галактик, карту которых мы составили, то видно, что вселенная относительно однородна, как и заполняющее ее реликтовое излучение (космическое сверхвысокочастотное фоновое излучение). Структура распределения галактик может быть очень сложной, но на масштабах сотен миллионов световых лет и больше это распределение выглядит достаточно однородным. Реликтовое излучение — свет, который последним контактировал с материей в ту эпоху, когда вселенная была горячей и достаточно плотной для того, чтобы водород был ионизирован. Когда космическая среда остыла настолько, что могли образоваться атомы водорода, она стала прозрачной для света. Всю последующую космическую историю этот свет распространялся (с одновременным красным смещением) и дошел до нас в виде идущих со всех сторон волн в миллиметровом диапазоне. Интенсивность наблюдаемого реликтового излучения практически одинакова во всех направлениях, а поскольку эта интенсивность связана с плотностью материи в той космической области, откуда пришло реликтовое излучение, его однородность указывает на то, что на очень ранних стадиях сама вселенная была исключительно однородна.

На основе точных астрономических измерений космологам фактически удалось довольно детально воссоздать историю вселенной, образовавшейся в результате большого взрыва, причем основные величины совпали на удивление хорошо. Если говорить кратко, получилось следующее. С большой долей уверенности мы можем говорить, что было время, около 13,8 миллиарда лет назад, когда наблюдаемая вселенная представляла собой бесструктурную, очень горячую плазму, состоящую почти целиком из излучения со следами вещества. Вселенная была однородна за исключением очень слабых флуктуаций космической плотности и расширялась с такой скоростью, что за последующие 12 минут ее размер увеличился в два раза. Прозрачной для света вселенная стала на 370000 лет позже, когда, остывая, превратилась из плазмы в газ. В позднейшие эпохи развития вселенной гравитационные силы, стремящиеся собрать и сжать космическую материю, привели к тому, что крошечные неоднородности плотности стали более выраженными; постепенно появились крупные скопления материи — возникли галактики наподобие нашего Млечного Пути. Примерно в то же время, когда образовалась наша галактика, материя в нашей вселенной, разреженная благодаря космическому расширению, уступает главенство таинственному темному веществу, разредить которое невозможно. Космологи называют его темной энергией.

Мне могут возразить: «Действительно ли можно столь уверенно говорить, что мы доподлинно знаем космическую историю?» Есть основания полагать, что это так. Вот вам только один пример. На момент написания этой книги астрономы могут тремя разными способами показать, что от 4,6 % до 5,2 % процента вселенной составляет обычная материя, такая как протоны и нейтроны. Во-первых, они могут сравнить распространенность космического дейтерия с его теоретически предсказанным количеством, оставшимся нам в наследство от разогретой до миллиардов градусов вселенной на раннем этапе ее развития. Во-вторых, путем прямых спектроскопических измерений газообразного водорода в пространстве между галактиками; и, в-третьих, по характеру температурных флуктуаций реликтового излучения. Совпадение результатов, полученных тремя разными методами, использующими совсем разные физические явления и разную аппаратуру, представляется убедительным. Подобные взаимосвязанные и дополняющие друг друга измерения иных величин, характеризующих нашу вселенную, включая черную материю и черную энергию, привели к построению убедительной и непротиворечивой стандартной космологической модели большого взрыва. Для модели большого взрыва парадокс Ольберса не проблема: вселенная одновременно и расширяется, и ее возраст конечен. Оба эти свойства идут вразрез с предположениями философов, столетиями (а может, и тысячелетиями) неявно считавшими вселенную бесконечной, вечной и статической.

Модель большого взрыва — самосогласованная, детально проверенная теория, базирующаяся на фундаментальных физических законах. Она убедительна и многократно досконально проверена экспериментально разными методами. Такая теория успешно объясняет основные этапы развития наблюдаемой вселенной. Это — истина.

Поэтому может показаться несколько удивительным, что многие космологи, и я в том числе, верят: с большой долей вероятности мы существуем в мироздании, в космосе, всегда расширяющемся в будущее, возможно, всегда из прошлого, — при постоянном образовании материи и энергии.

Точно так, как в теории стационарной вселенной.

28. Небесные сферы (Срингар, Кашмир, 1611 год)

Город кажется наполненным энергией: похоже, ожидают каких-то высоких гостей. Но тебя это не интересует. Тебя сюда привели слухи о том, что в городе есть человек, разбирающийся в астрономии.

После бесконечных расспросов и блуждания по улицам ты оказался в небольшой мастерской, где трудится крошечного роста, слегка не от мира сего, но очень умный слесарь по имени Али. Ему не терпится показать тебе свою последнюю работу. Это безупречный отполированный металлический шар без единого шва, едва ли не завораживающий своей гладкостью и идеальной сферичностью. Ты изумлен: разве возможно такое совершенство?

Повернув шар, ты видишь, что Али недавно начал наносить на одну из сторон шара звезды и созвездия. Он объясняет, что его «небесная сфера» будет отображать видимые на небе звезды на поверхности сделанного им шара.

Ты ничего не можешь с собой поделать и воображаешь, что смотришь наружу из центра шара, стараясь разобраться в космологической модели Али. Ты спрашиваешь: «Но ведь не все звезды располагаются на одинаковом расстоянии от нас здесь, на Земле? Или, чтобы запечатлеть звезды на разных расстояниях, нам потребуется много вложенных друг в друга сфер?»

Твои слова произвели впечатление, и Али, кажется, готов еще раз все взвесить. Он отвечает, что да, более сложная модель может оказаться точнее. Тогда ты спрашиваешь его: «Но сколько всего потребуется сфер? Как далеко простираются звезды?» Али внимательно смотрит на тебя, а затем шепчет: «Следуй за мной».

Спустившись по узкой лестнице, ты оказываешься в большой комнате с удивительным предметом в центре. Это набор большого количества вложенных друг в друга ажурных сфер, каждая со своим изощренным узором. Наружные, большие, сферы более однородны, но на каждой достаточно отверстий, чтобы были видны внутренние сферы. Головокружительно сложные и красивые узоры меняются от сферы к сфере.

Ты смотришь на Али, готовый воздать хвалу его работе, но видишь, что он чем-то подавлен.

«Я достиг своего предела, — почти кричит он. — Я не могу изготовить следующую сферу».

«Но почему? — спрашиваешь ты. — При таких размерах слишком трудно работать с металлом?»

«Нет, глупец! — сердито огрызается он. — Это потому, что следующая внешняя сфера должна быть меньше сферы самой далекой от центра!» Ну что же, ты знаешь геометрию и поэтому понимаешь, кто здесь глупец. Придумав уважительную причину, ты начинаешь прощаться и делаешь шаг к двери. Но Али преграждает тебе дорогу. Он смущен и предлагает выпить чаю.

За время скитаний ты закалил волю, но устоять перед кашмирским чаем с молоком и специями не можешь. И утром, когда Али кончает говорить, ты покидаешь его, горячо поблагодарив. Твое представление о вселенной уже никогда не будет прежним.

Мы видим мир не таким, каков он сейчас. И неважно, космическое это «сейчас» или обычное. Нет, мир вокруг нас — это тот мир, каким он был в прошлом. Глядя на лист, что падает с дерева, находящегося на расстоянии 50 метров от нас, мы видим дерево таким, каким оно было 167 наносекунд назад.

Но будем осмотрительны! Зная теорию относительности, мы должны спросить: «В какой системе координат 167 наносекунд назад?» Лучше даже сформулировать это по-другому. Пусть заданное «время t» — индекс, отвечающий набору событий, которые образуют «пространство в этот момент времени». Некоторые из этих событий совпадают со световым конусом прошлого с вершиной в точке «вы, сейчас». Это события, «произошедшие в момент времени t», которые вы видите сейчас. Они образуют вокруг вас своего рода сферу[94] с радиусом, равным расстоянию, которое проходит свет между временем t и настоящим. Когда вы думаете о мире, который видите вокруг, это на самом деле набор вставленных друг в друга сфер событий, причем каждая сфера включает в себя все, что, как вы полагаете, происходит на некотором расстоянии от вас, равном радиусу этой сферы.

Вглядываясь во вселенную, мы видим последовательно все более удаленные сферы. Сфера, соответствующая событиям, произошедшим 8 минут назад, проходит через Солнце, а на сферу, отстоящую от нас на 8 световых лет, попадет еще несколько близлежащих звезд. Чем сфера дальше, тем больше на ней звезд. Можно представить себе сферу, которая, как сфера мастера Али, усыпана звездами. Отойдя на миллион лет назад, вы увидите сферу со множеством галактик; постепенно, удаляясь все дальше в прошлое на сотни миллионов и миллиарды лет, на каждой из сфер мы будем видеть замысловатые узоры, состоящие из сечений галактик.

Если мы рассмотрим все такие вложенные одна в другую сферы, двигаясь назад в прошлое до какого-то заданного момента времени t, мы увидим, что вместе они образуют шар: что-то вроде сферической глыбы, ограниченной самой большой сферой, соответствующей времени t. Можно сказать, что именно этот «доступный для наблюдения шар» мастерил Али в своем подвале (рис. ниже).

Но он столкнулся с серьезной проблемой. Если мы смотрим назад в прошлое, радиус каждой следующей, более старой небесной сферы, больше, а значит, больше ее площадь и объем внутри нее. С этим мы уже согласились: если окружающие нас оболочки находятся на все больших и больших расстояниях, они становятся все большего и большего размера. Хотя космология сообщает нам нечто интригующее: в какой-то момент времени, порядка 9,6 миллиарда лет назад, это прекращается! Следующая внешняя сфера, чуть раньше по времени, оказывается меньше. Меньше ее радиус, ее площадь и ограниченный ею объем — во всех отношениях она меньше той сферы, которая находится внутри нее. Этот необычный факт, приведший в отчаяние нашего мастера, — следствие конкуренции двух эффектов. С одной стороны, свет от более ранних сфер шел к нам дольше и (казалось бы) прошел больший путь, так что сфера, от которой он исходит, должна быть больше. И это близко к истине. Хотя не все так просто. Дело в том, что вселенная (и само пространство) с течением космического времени расширяется, а значит, если смотреть в прошлое, она стягивается. 9,6 миллиарда лет назад эти компенсирующие эффекты сравнялись, так что, если чуть отступить назад по шкале времени, стягивание пространства начинает превосходить увеличение размера сферы.

И это — шар доступной для наблюдения вселенной.

Итак, мы поняли, что доступная для наблюдения область — это наблюдаемая вселенная, какой мы ее видим: вблизи она сравнительно старая, развившаяся и разреженная, а дальше — моложе, плотнее, новее. Важно, что это не та вселенная, какой она является в данный момент. Согласно модели большого взрыва, при любом заданном космическом возрасте вселенной ее свойства статистически однородны. Например, в среднем одинаков возраст галактик, их распределение по размерам, яркость, относительная численность и так далее. Это то, что мы бы увидели, если бы каким-то образом могли мгновенно пронестись по всей вселенной и одновременно увидеть ее всю. Но сделать это нам не под силу. Поэтому нам остается делать выводы о структуре вселенной, исходя из наблюдений, которые наиболее непосредственно относятся к наблюдаемой вселенной.

Тот факт, что при надлежащем рассмотрении на всех этапах своего развития наша вселенная на больших масштабах однородна, есть свидетельство наличия у вселенной определенных свойств симметрии. Эйнштейн принял это как гипотезу, названную им космологическим принципом. Эта гипотеза Эйнштейна появилась скорее в силу комбинации ее простоты и с точки зрения философии, и с точки зрения прагматичности, а не на основе эмпирических данных. Несмотря на это, оказалось, что она выполняется с фантастической точностью!

Действительно, когда мы следим за небесными сферами, удаляясь все дальше и дальше в прошлое, они в соответствии с моделью большого взрыва растут, становясь все более и более однородными. Во времена, соответствующие космической сфере, которая совпадает с наблюдаемым сейчас реликтовым излучением, температура вселенной составляла порядка 3000 градусов Кельвина и она (вселенная) с точностью до одной стотысячной была однородна — почти идеально безупречная сфера, более гладкая, чем самый гладкий из сделанных мастером из Кашмира бронзовых шаров.

Как и в случае безупречного бронзового шара из Кашмира, такая гладкость, если вдуматься, представляется чем-то мистическим. Можно себе представить, что некий физический процесс сумел «сгладить» вселенную, — подобно тому, как налитые в кофе сливки или выпущенный в воздух дым имеют тенденцию к перемешиванию, постепенно распределяются однородно. (Сегрегация сливок и кофе представляет собой порядок, разрушающийся естественным путем.) Однако вселенная ведет себя не так: из наблюдений следует, что в процессе старения она становится не более однородной, а все более «комковатой». Это связано с тем, что дополнительное гравитационное притяжение более плотных областей притягивает дополнительную материю, делая эти области еще более плотными. Такой процесс превращает мельчайшие неоднородности (порядка одной стотысячной), существовавшие в эпоху образования реликтового излучения, в сложную структуру галактик, которую мы видим в современной вселенной. Более того: даже если бы и был какой-то физический процесс сглаживания, можно показать, что и в том случае, если бы этот процесс происходил со скоростью света, для того, чтобы сгладить изначально неоднородную вселенную, не хватило бы времени между предполагаемым временем t = 0 в модели большого взрыва и тем временем, когда мы наблюдаем реликтовое излучение.

Тогда мы либо должны предположить, что вселенная просто начала свое существование, будучи в высшей степени неоднородной (только неоднородности должны быть «правильными», теми, какие мы видим в реликтовом излучении, и теми, что ответственны за галактики и другие структуры, которые мы видим сейчас), или — что мы что-то не учитываем в исходной модели большого взрыва. Что бы это могло быть?

Положим, мы хотим изготовить большую, невероятно плоскую поверхность, на которой есть только крошечные неровности, но мы очень, очень ограничены во времени. Сначала мы инстинктивно решим гладко отполировать ее, как и поступил Али с медным шаром. Но полировать — это слишком медленно. Времени так мало, что мы успеем только один раз пройтись по поверхности! Мы можем превратить лист в жидкость, и пусть он сам себя разглаживает. Идея великолепная, но опять же — это слишком медленно: за отпущенное нам время исчезнут только самые маленькие неровности, а все, что большего размера, останется. Проблема представляется фундаментальной: мы хотим устранить затруднения, масштаб которых превышает тот, в рамках которого мы можем действовать.

Однако предположим, что нашу поверхность мы сделали из резины. Изначально она может быть сколь угодно неровной и бугристой, но когда мы растягиваем ее (что можно сделать очень быстро), она становится гладкой и большой одновременно. Эйнштейн учил нас, что пространство, как и резина, имеет структуру: оно может искривляться и изгибаться, и его можно растянуть! Около 1980 года Алан Гут[95] предположил буквально следующее: на самой ранней стадии своей истории вселенная в течение очень короткого времени испытала быстрое и ускоренное расширение, что привело к образованию огромных участков пространства-времени — плоских и отполированных до зеркального блеска. Глядя в прошлое на этом участке, мы будем видеть удивительно гладкие сферы (рис. ниже)[96].

Очень скоро уже другие космологи показали, что такой процесс не может обеспечить идеальную гладкость. Это запрещено законами квантовой механики — точно так же, как в случае других динамических систем, эти законы запрещают однозначное истолкование начальных условий. Таким образом, растяжение может привести к сглаживанию изначально существовавших флуктуаций, но небольшие флуктуации, которые можно вычислить, используя квантовую механику, во вселенной останутся.

Воспользовавшись простыми вариантами этой модели, которую Гут назвал инфляцией, космологи получили ряд конкретных результатов. Удивительно, но впоследствии многие предсказания этой модели действительно подтвердились. Хотя некоторые наиболее детальные и интересные результаты инфляционной модели еще требуют проверки, подобная верификация, наряду с большими трудностями поиска других конкурентных и принципиально отличных объяснений раннего состояния вселенной, привела к тому, что многие космологи приняли инфляцию как неотъемлемую часть очень успешной стандартной космологической модели. Она позволяет частично ответить на вопрос Дзеньё, спросившего, кто убирает вселенную? Ответ — инфляция! Ибо представляется очевидным, что инфляция создает «чистые» области с низкой энтропией, которые могут способствовать развитию сложных структур, таких как галактики, звезды и прочие мелкие образования. Хотя сегодня большинство космологов считают, что модель инфляции не способна дать окончательный ответ на вопрос Дзеньё (возможно, в избе по углам осталось еще много сору), все же это, безусловно, часть ответа. А если так, то это важная часть того, что делает вселенную такой, какая она есть.

29. В Зазеркалье (Падуя, Италия, 1608 год)

Таким возбужденным ты Галилео никогда прежде не видел.

«Я случайно натолкнулся на довольно необычное устройство, — говорит он тебе. — Оно напоминает лупу, но гораздо более мощное, и его можно настроить так, что удается рассмотреть не только то, что достаточно близко, но и то, что очень далеко. Я детально продумал, как сделать свой, существенно улучшенный его вариант, и намерен обратить его к небесам, которые мы так часто рассматривали невооруженным глазом». Воспользовавшись этим новым, еще не оконченным устройством всего один раз, ты понимаешь, что это настоящая революция. Хотя ты и разделяешь нетерпение Галилео, желающего поскорее повернуть прибор по направлению к небу, ты все же решаешь изложить ему свою собственную идею: в последнее время ты занимался исследованием воды и обнаружил большое число самых разных мельчайших созданий, за которыми всего интереснее было бы наблюдать под сильным увеличением!

«В самом деле, — говорит Галилео. — Надо немного изменить наш прибор, и он прекрасно подойдет и для этих целей. А если еще и линзы сделать получше, тогда вообще не будет ограничений на то, сколь малые объекты мы сможем разглядывать».

Ты обдумываешь его слова. «Как ты себе представляешь, насколько малы самые малые создания? — задаешь ты вопрос Галилео. — Есть ли такие? Возможно, если мы копнем глубже, то обнаружим еще более крошечных представителей нашего мира».

Галилео смеется: «Что ж, возможно, на каждой пылинке есть целые города и селения. Только они слишком маленькие, и мы не можем их разглядеть. И, подобно нам, живущие там существа изобретают приборы, чтобы разглядеть население совсем уж бесконечно малых цивилизаций». «Или, — добавляешь ты, поддерживая разговор, — возможно, прямо сейчас какие-то титаны наблюдают за нами через свои тщательно отполированные линзы».

«Будь осторожен, — насмешливо шепчет Галилео, — Всевышнему может не понравиться, если он услышит, что у него появился соперник. Хуже того: нам ли не знать, каковы бывают служители церкви?»

Могут ли поверх миров существовать все большие миры? Может ли быть цивилизация на пылинке? Почему размеры людей и миров именно такие, какие есть?

Представьте себе, что внезапно вы увеличились в два раза: все, из чего вы сделаны, осталось тем же, но в каждом из направлений вы стали в два раза больше. Ваш объем и (если ваша плотность не изменилась) ваша масса увеличатся в 8 раз. Однако оказывается, что при таком удвоении размеров ваша сила увеличится всего в 4 раза или около того, а это значит, что передвигаться вам будет гораздо сложнее. Именно поэтому ни одно из живущих на Земле существ не достигает высоты 100 метров, как это случается в фильмах ужасов. Такие создания, вероятно, не могли бы удержать сами себя и быстро бы рухнули наземь, превратившись в огромную лужу. Итак, люди (очень приблизительно!) велики настолько, насколько они могут быть, чтобы иметь возможность самостоятельно передвигаться по Земле.

А что можно сказать о Земле? Чтобы стать планетой, сгусток космической материи должен быть, с одной стороны, достаточно большим, чтобы его форма определялась прежде всего гравитационными (а не иными) силами, благодаря чему планета и приобретает форму шара. С другой стороны, этот сгусток должен быть достаточно маленьким, чтобы температура и давление в его центре не приводили к делению ядер, иначе получится не планета, а звезда. Чтобы скальная планета была обитаема, она не должна иметь настолько большую массу, чтобы с помощью гравитации удерживать водород и гелий (иначе она станет газовым гигантом), но при этом должна быть достаточно массивной, чтобы удерживать атмосферу, которой могли бы дышать живые существа. Эти ограничения определяют достаточно узкий интервал масс для благоприятных планет наподобие Земли.

Как для людей, так и для планет законы физики определяют приблизительные характеристики таких объектов. Физические законы, такие как закон Ньютона F = ma и всеобщий закон тяготения, — это точные, прогнозирующие соотношения, связывающие такие физические величины, как масса, расстояние и время. Некоторые законы, например, закон Ньютона F = ma, являются выражением основополагающих соотношений и фактически являются определениями. Другие, подобно закону тяготения, заключают в себе определенную информацию о физическом мире, который мог бы и отличаться от нашего. (Например, согласно закону тяготения Ньютона, гравитационные силы убывают как квадрат расстояния между телами, а не обратно пропорционально расстоянию или расстоянию в кубе.)

Такого рода соотношения по преимуществу включают в себя физические константы наподобие постоянной G в теории тяготения Ньютона, определяющей силу гравитационного взаимодействия двух заданных масс на заданном расстоянии друг от друга. То же можно сказать и о других фундаментальных константах, включая заряд электрона e (являющийся мерой напряженности электромагнитных сил), c (скорость света), постоянную Планка h (определяющую меру неопределенности, свойственную квантовым измерениям) и постоянную Больцмана, определяющую k (связывающую энергию с температурой и входящую в определение термодинамической энтропии). Если представить себе, что изменились одна или несколько таких констант, то изменился бы и окружающий нас мир. Например, если бы постоянная G была в десять раз больше (без изменения всех остальных констант), то звезды и планеты были бы в 30 раз менее массивны, а масса созданий, живущих на таких планетах, была бы примерно в пять раз меньше.

Когда имеешь дело с фундаментальными постоянными природы, удобно пользоваться их безразмерными комбинациями. Например, постоянные c, h и e имеют размерность. В одной системе единиц скорость света c порядка 3 × 10⁸ метров в секунду (м/сек). В другой системе единиц она будет иметь другое значение, например, 186000 миль в секунду. Но эти цифры в какой-то мере произвольны, и мы не обязаны держать их в голове. С другой стороны, определенная комбинация этих постоянных α = 2πe²/hc не зависит от выбранной системы единиц: размерности всех трех входящих сюда постоянных взаимно сокращаются. Это — так называемая постоянная тонкой структуры, численное значение которой равно α ≈ 1/137 и не зависит от выбора системы единиц. Можно построить большое количество подобных безразмерных комбинаций. Например, отношение массы протона к массе электрона β = m_proton / m_electron ≈ 1836, или гравитационная постоянная тонкой структуры α_G = Gm_proton²/hc = 6 × 10^-39, и так далее. Оказывается, что все постоянные, входящие в известные на данный момент законы физики, можно свести к 26 такого типа безразмерным постоянным[97]. Космология использует порядка 6-10 таких чисел.

В этих числах заключен реальный физический смысл. Если бы завтра постоянная а удвоилась, т. е. стала бы равна 2/137, мы бы проснулись в совершенно ином физическом мире. Хотя многие из перечисленных величин относятся к физическим явлениям, изучать которые можно только в лабораториях путем сложных прецизионных экспериментов, некоторые из них, включая α, α_G и β, затрагивают удивительно широкий класс важных явлений. Бернард Карр и Мартин Рис выделили наиболее важные комбинации фундаментальных постоянных. В своей прекрасной работе они пишут: «Масштаб масс и длин объектов, начиная от вселенной и кончая атомами, определяется электромагнитной постоянной тонкой структуры, гравитационной постоянной тонкой структуры и отношением масс электрона и протона»[98].

Мы обсудили связь фундаментальных постоянных со структурой нашего мира, но те же соображения можно использовать, чтобы теоретически оценить более невероятные ситуации. Например, даже если живые существа на планетах не могут быть гигантами, то что можно сказать о совсем других формах жизни огромных размеров? И в этом случае ограничения накладывают те же законы физики и фундаментальные постоянные! Так, сигналы, передаваемые нервами и нейронами, распространяются со скоростью 10-100 м/сек, и за время жизни эти сигналы могут пересечь мозг живого существа примерно триллион или даже больше раз. Теперь предположим, что размер мозга живого существа — порядка размера галактики. Поскольку ни один сигнал не может распространяться со скоростью, превышающей скорость света, одному сигналу потребуется около 100000 лет, чтобы пройти через мозг такого существа. Это означает, что за все время существования вселенной через его мозг смогут пройти только 100000 таких сигналов, что сопоставимо с минутами в жизни человека. Жизнь такого колосса будет очень коротка — всего 14 миллиардов лет.

А что можно сказать о том, насколько малыми могут быть живые существа? В этом случае нижний предел определяется тем, что обычная материя состоит из частиц: если твой размер гораздо меньше размера бактерии, сложности не хватает даже для размножения, не говоря уже о создании высокотехнологичной цивилизации. В свою очередь число атомов, помещающихся в заданном объеме пространства, определяется квантовой механикой и фундаментальными постоянными. Вместе они определяют размер атома — порядка 10^-10 метра[99].

На шкале размеров мы выбрали благоприятное место где-то посередине: мы малы в сравнении с галактиками или наблюдаемой вселенной, но очень велики по сравнению с составляющими нас частицами. Такая серединная позиция на физической шкале существует в силу абсурдно малого — 10^-39 — значения α_G. Если сравнить безразмерные выражения (наподобие тех, которые составили Карр и Рис), определяющие размеры протона, человека, планеты и звезды, становится видно: большое различие размеров обусловлено малым значением α_G. Эта малость обеспечивает несколько иерархических уровней размеров физических систем. Каждый уровень состоит из образований, которые в свою очередь состоят из очень большого, огромного числа составных частей и поэтому могут обладать очень сложными и разнообразными свойствами и разной динамикой. Мы, люди, находимся как раз посередине этой иерархической лестницы, там, где сложные создания могут вести сложную жизнь. Если уменьшить масштаб до размера пылинки, то там тоже можно будет наблюдать интересные создания, но — не цивилизацию. А если масштаб увеличить, то вы увидите прекрасную вселенную, — но в ней не будет разумных галактик.

Если бы α_G было, скажем, 10^-65, возможностей было бы гораздо больше: в таком мире в пылинке содержалось бы такое же число частиц, как в планете нашего мира. С другой стороны, если бы α_G равнялось, скажем, 1/10, массы планет, звезд, людей и протонов были бы одного порядка и свойства вселенной были бы гораздо менее многообразны.

Итак, существование нашего уютного местечка на физической шкале связано с базисными числами, лежащими в основании вселенной, и с этим нам повезло.

Очень повезло.

30. Теодицея (Триполи, Ливан, 1610 год)

Порт в Триполи хоть и меньше венецианского, но такой же шумный, заполненный людьми и запахами. Здесь все для тебя окружено ореолом таинственности — ведь ты первый раз ступил на землю Оттоманской империи. Ты — один из европейцев, искателей приключений, число которых постоянно растет. Однако тебя интересуют не только приключения, но и восточная мудрость. Ты надеешься быстро превратить свой небольшой капитал в большое состояние: на будущие путешествия нужны деньги. Ты умеешь обращаться с цифрами, знаешь языки и был учеником Галилео, поэтому считаешь, что тебе не составит особого труда приумножить свой капитал.

На четвертый день твоего пребывания в городе происходит нечто, от чего сначала ты просто отмахнулся. Ты беседовал с купцом из Алеппо, выглядевшим вполне респектабельно, и вот под конец разговора он вдруг придвинулся к тебе и сказал: «Ты кажешься вполне разумным, поэтому я решил тебе открыться. У меня есть доступ к устройству, которое может предсказать будущее! Вот, возьми!» Он сунул тебе записку на клочке пергамента и, прежде чем ты успел остановить его, ушел, не прощаясь.

Явно второпях написанная записка гласит: «Через три дня будет идти дождь, но, тем не менее, улицу заполнит праздничная толпа. За день до того ты потеряешь деньги, но понадеешься наверстать упущенное. Если ты опустишь руку в карман, то обнаружишь там монету. Если ты трижды подбросишь ее, то выпадет орел, орел и орел. Когда все случится именно так, ты поверишь, что, как я и утверждал, мое устройство работает. Зайди ко мне — адрес написан внизу — и взгляни на него сам. Да не забудь взять с собой монету». Ты пренебрежительно усмехаешься, но записку все же не выбрасываешь.

Однако через три дня ты тащишься под дождем сквозь огромную, пляшущую под музыку толпу и подсчитываешь потери предыдущего дня. И тут ты внезапно вспоминаешь о странном документе. Перечитав записку еще раз, ты опускаешь руку в карман и обнаруживаешь там монету. Подбрасывая ее, ты испытываешь необъяснимое волнение. Орел. Орел. Орел!

Теперь ты не можешь ни просто отмахнуться от случившегося, ни воспротивиться соблазну разобраться в этом таинственном происшествии. Ты идешь по адресу, указанному в записке, стучишь в дверь — и тебя впускают внутрь. Тут-то ты наконец понимаешь истинные намерения купца: у тебя быстро отбирают все ценное, включая деньги, спускают с лестницы и запирают в подвале.

Ты — пленник, и у тебя достаточно времени, чтобы задуматься о событиях, которые привели тебя в этот подвал. Почему записка оказалась столь точной?

Были ли предсказания настолько расплывчаты, что могли соответствовать любому развитию событий? Нет, они были вполне определенными. Может, купец просто угадал и ему очень повезло? С этим тоже трудно согласиться: слишком много всего должно было пойти именно так, как пошло.

Могло ли это быть как-то подстроено? К примеру, заговор, спланированный так, что ты в него поверил? Похоже, эта версия тоже не годится. Праздник, конечно, предсказать можно, но как заставить пойти дождь? Или заставить монету падать именно так?

У тебя создается впечатление, что купец и в самом деле может предсказывать будущее. Но как? И зачем тогда похищать тебя? Не проще ли использовать эти знания для своего собственного обогащения?

Прошло много, много часов, но в конце концов тебя, по приказу купца, грубо вытаскивают из подвала и куда-то ведут. Куда — неизвестно. В большой комнате, через которую вы проходите, ты видишь целую армию оборванных писцов; перед каждым из них высится гора исписанных пергаментов.

«Что они пишут?» — спрашиваешь ты купца.

«Как что? Точно такие записки, как я дал тебе! — Он явно насмехается над тобой. — Но все они слегка отличаются друг от друга».

Тебе на ум приходит новое и достаточно убедительное объяснение причины твоих злоключений. И оно кажется тебе очень умным. А может, ты просто дурак. Или то и другое одновременно?

Что значит быть удачливым или неудачником? Вспомните прошедший год. В вашей жизни за это время случились тысячи, а может миллионы событий, многие из которых могли бы произойти по-другому. Значит, был только мизерный шанс, что все произойдет именно так, как произошло. Однако вы, наверное, не скажете, что достигнутый результат в высшей степени удивил вас, что он оказался счастливым или несчастливым. Это не похоже на выигрыш в лотерею, дважды попавшую в вас молнию или трижды подряд выпавшего орла (дождь, подвернувшаяся под руку монета, решение ее подбросить). Ощущение удачи появляется тогда, когда пространство возможностей делится на три области: область желательного, нежелательного и неопределенного. А если, несмотря на то, что в пространстве возможностей область «желательное» в каком-то смысле очень мала в сравнении с остальными, мы в нее все же попадаем, то говорим: «Мне повезло!»

Нам повезло, что мы существуем?

В ЗАЗЕРКАЛЬЕ мы видели, что многие явления физического мира определяются как формой физических законов, так и фундаментальными постоянными, такими как постоянная тонкой структуры α ≈ 1/137, описывающая силу электромагнитного взаимодействия, гравитационная постоянная Ньютона G, отношение масс протона и электрона в, и так далее. К этому можно добавить такие космологические параметры, как относительные флуктуации плотности на раннем этапе развития вселенной (Q ≈ 10^-5), или число протонов и нейтронов в расчете на один фотон B, или темную энергию (или энергию вакуума) Λ.

Наш мир был бы совсем иным и вообще-то совсем негостеприимным, если бы какое-нибудь из этих чисел было существенно другим. Мы уже видели, что многообразие мира основано на очень малых значениях безразмерных постоянных, куда входит гравитационная постоянная G, но требования к «гостеприимству» гораздо шире. Например, если значение а было бы 1/10, а не 1/137, ни один элемент тяжелее гелия не был бы стабилен: углерод, азот, кислород и другие тяжелые элементы были бы радиоактивными и очень быстро расщеплялись на водород и гелий. При наличии только этих двух элементов химия была бы совсем скучной. Займемся теперь значением Q. Если бы эта величина была меньше в 10 раз или в еще большее число раз меньше, не могли бы возникнуть достаточно большие флуктуации — такие, чтобы к настоящему моменту образовалась какая-то сложная структура: не было бы ни галактик, ни звезд, ни планет. То же самое имело бы место, если бы энергия вакуума была в 10 раз больше или темной материи было бы в 10 раз меньше. Если бы эти постоянные изменились в противоположном направлении, скажем, Q было бы больше, или а — меньше, или было бы больше темной материи, все вокруг изменилось бы, причем не обязательно в лучшую сторону. Материя в основном была бы сосредоточена в черных дырах, время жизни звезд было бы очень коротким, солнечные системы сталкивались бы со сверхплотными галактиками, и так далее.

Короче говоря, похоже, что сложные, думающие существа вроде нас с вами могут существовать во вселенной, только если большое количество различных постоянных имеют более или менее подходящие значения, занимая крошечную область пространства всех мыслимых значений этих постоянных. Пожалуй, нам повезло.

И как мы к этому должны относиться? Как можно объяснить эту, казалось бы, «тонкую настройку» природы, позволившую живым существам вроде нас размышлять о ней и ценить ее? Есть четыре возможности. Во-первых, возможно, нам действительно повезло. Возможно, на самом деле мы, сознательные жители вселенной, кинув кости один раз, получили три шестерки, что означало требуемое значение Q; еще несколько шестерок нам потребовалось выбросить, чтобы получить желаемое значение а; затем еще несколько, чтобы и β имело правильное значение; девять или десять шестерок потребовалось для того, чтобы α_G было достаточно мало; еще несколько, чтобы было достаточно черной материи… ну и так далее. Не совсем ясно, сколько именно шестерок надо было выбросить, но очевидно, что много: десятки или сотни. Мы были бы многократными победителями экзистенциальной лотереи.

Мне могут возразить: даже если некоторые из этих чисел будут другими, такими, что схожие с нами формы жизни существовать не могут, почему же не может быть жизни другого типа и других живых существ, способных размышлять об этом? Может, такие формы жизни будут образованы из скоплений кварков, вращающихся вокруг черных дыр, или это будет диффузное сознание, или скопления темной материи, или что-то совсем другое. У нас нет ни малейшей идеи, позволившей бы нам отвлеченно рассуждать о том, что требуется для появления наблюдателей, способных оценить свою «удачу». Мы могли бы поговорить о том, что есть большие участки пространства возможностей, допускающие существование таких наблюдателей, и мы даже не можем себе представить, насколько большая их часть отличается от нас. Жизнь сумеет решить эту задачу. Подобные рассуждения в определенной степени привлекательны, и хотя сейчас мы мало знаем, что конкретно важно наблюдателям, представляется, что многие вселенные, где фундаментальные постоянные имеют случайные значения, совсем скучны и бесплодны. Конечно, нельзя исключить, что все дело в нашем ограниченном воображении, но все-таки трудно представить, что интересного может быть в вечно пустом море энергии вакуума или в лишенном характерных черт огромном скоплении чистого водорода. Было бы удивительно и даже несколько таинственно, если бы огромное и разнообразное множество физических систем, часть из которых кажутся очень простыми, принялись бы размышлять о своей судьбе.

Посмотрим на этот вопрос по-другому. Возможно, наша вселенная преднамеренно замышлялась как место, пригодное для обитания: кости осторожно разложили так, чтобы сверху оказалось достаточно шестерок. Теистические религии могут (и обычно они именно так и поступают) указать на Бога как на творца. И эта точка зрения послужила поводом для большого числа философских дебатов и обсуждений, касающихся вопроса теодицеи: почему творец, создав наш прекрасный мир, допустил столь всеобъемлющий уровень страданий? Лейбниц, который ввел этот термин, в своей «Монадологии» утверждал, что «наш мир — лучший из всех возможных»:

Далее, поскольку Божественный План включает в себя бесконечное разнообразие возможных вселенных, но только одна из них может реально существовать, должны быть веские причины выбора Бога, которые привели Его к такому решению, а не к другому. И такой выбор может быть обусловлен только подготовленностью, степенью совершенства каждого из таких миров[100].

Его идею гневно высмеял Вольтер: в этом мире творится слишком много ужасного. Не мог ли Бог, не прилагая особых усилий, ограничить, к примеру, свободу воли и тем самым сделать людей добрее и терпимее друг к другу? Конечно, есть много концепций Бога, согласно которым Он более обезличен и безучастен. Имеются и творцы другого типа: более современные, более совместимые с новыми технологиями. Это могут быть существа, обладающие сверхмощным разумом и создающие вселенные в своем гараже, или помешанные фанаты-компьютерщики, моделирующие вселенные на экранах мониторов. Однако подобные версии творения не вполне успешно отвечают на целый ряд вопросов, включая вопрос о происхождении разработчика такого проекта. Непонятно, почему в дальнейшем разработчик не включается в жизнь вселенной или не устанавливает с ней причинно-следственных связей, и так далее. Проверить такую гипотезу практически невозможно.

И что же остается? В незнакомом городе неудачливый и наивный путешественник обнаружил, что если бросать кости достаточно много раз, то выпадет даже самая удачная (или неудачная) комбинация. Могли ли вселенные образовываться много, много раз со своими законами и своими фундаментальными постоянными в каждой из них? Если это было бы так, то в большинстве этих вселенных жизнь бы отсутствовала. Но очень малая, очень удачливая часть таких вселенных оказалась бы пригодной для жизни похожих на нас разумных существ. И мы, полагаясь на удачу, обязательно заселили бы одну из них — тут уж как повезет[101]. Ну, а предположение, которое постулирует, что наряду с нашей вселенной на протяжении миллиардов световых лет в ту и в другую сторону существует огромное и разнообразное множество вселенных, где различны или изменчивы законы природы и фундаментальные постоянные, представляется несколько неэкономным.

Конечно, могут быть и другие объяснения. Возможно, гуляя зимой по заснеженным тропинкам, вы придумаете что-то свое.

Но могу поспорить: если ваше объяснение не сведется к одному из здесь изложенных, оно будет еще более фантастическим и странным.

31. Плавучие сады (Озеро Дал, Кашмир, 1611 год)

Озеро, горы вдали, окружающие озеро сады — все кругом невыразимо прекрасно, и тебе понятно, почему королевская чета решила провести тут время после свадьбы. Ходят слухи, что сама Нур Джахан уже здесь и теперь зорко следит за подготовкой к приезду мужа. Однако садовник, у которого ты гостишь, безутешен.

«Ты только посмотри на них! — сетует он. — С каждым днем их все больше! По-моему, каждую неделю размер участка, занятого этими дьявольскими сорняками, увеличивается в два раза».

Да ты и сам видишь, что эта часть озера оккупирована какими-то водными растениями, огромные красивые цветы которых, виднеющиеся то тут, то там, кажется, нимало не радуют садовника.

«Я уже отчистил несколько участков. Продираясь через эти сорняки на лодке, я уничтожил большую их часть. Я посадил другие растения. Я даже отравой пользовался, а в одном месте я их просто взорвал!» Он указывает на круглую проплешину. Ты понимаешь, в чем сложность. Что бы садовник ни делал, он уничтожает растения лишь на каком-то определенном участке. Но они продолжают размножаться, и ясно, что до тех пор, пока он не освободит от них все озеро, эти растения продолжат неумолимо овладевать водоемом.

Ломая голову в попытках понять, как помочь бедолаге, ты вдруг замечаешь на лице собеседника непередаваемый ужас. Глядя куда-то мимо тебя, садовник явно видит что-то очень страшное. Наверное, это демон.

Обернувшись, ты видишь, что к берегу озера приближается роскошно одетая и невыразимо прекрасная женщина, окруженная свитой.

«Нур Джахан!» — со стоном шепчет садовник.

Нур Джахан, остановившись у воды, долго, томительно долго, смотрит на птиц над озером и на бегущую по нему рябь.

«Вы следите за этой частью озера?» — спрашивает она у вас с садовником.

Сочувствуя садовнику, ты, ставший безрассудно храбрым после плавания по океанам и блужданиям по пустыням, ты, ускользнувший от джинна, выходишь вперед и говоришь: «Да».

«Наверное, это самый прекрасный сад из тех, что я видела! — радостно восклицает женщина. — Он еще и плавает! А как вам удалось сотворить такие замысловатые узоры среди цветков лотоса? Это же идеальный баланс между установленным человеком порядком и дикой природой. Можете ли вы увеличить мой плавучий сад?»

Пока ты собираешься с мыслями, садовник делает шаг вперед и отвечает: «Да, госпожа. Это я могу вам обещать».

Цветы лотоса, агрессивно захватывающие все большую и большую часть поверхности озера Дал, демонстрируют экспоненциальный рост. Это означает, что за определенный интервал времени они раз за разом удваивают занятую ими площадь. В случае экспоненциального роста события могут происходить очень, очень быстро. Предположим, одному растению требуется площадь, равная одному квадратному метру, и каждую неделю такой цветок лотоса порождает еще один цветок. Через 10 недель число растений удвоится девять раз и они покроют примерно 500 квадратных метров, что примерно равно площади одного большого современного плавучего дома на озере Дал. Если рост лотосов продолжится, то через несколько месяцев они займут площадь порядка 10 гектаров и садовнику на лодке потребуется около 5 минут, чтобы осмотреть их. А спустя еще три месяца[102] цветами лотоса покроется вся площадь озера (приблизительно 20 квадратных километров). Остается надеяться, что это хотя бы будет красиво!

Экспоненциальный рост может играть ключевую роль в истории нашей вселенной, поскольку он лежит в основе космологической инфляции — процесса, который, если смотреть на него через НЕБЕСНЫЕ СФЕРЫ, прекрасно учитывает раннюю стадию развития той вселенной, которую мы можем наблюдать. В первом варианте инфляционной модели за невероятно короткое время порядка 10-³⁶ секунд пространство увеличивалось вдвое примерно 85 раз подряд. При этом росла небесная сфера, ограничивающая доступную для наблюдения вселенную, а ее размер увеличился от триллионной доли радиуса протона до размера медного шара Али (внутри которого находимся мы, разглядывающие прошлое и будущее). Что ответственно за это расширение, и почему оно происходит так быстро?

На сегодняшний день это проще всего объяснить, постулировав, что в течение какого-то периода времени в космической среде преобладала энергия вакуума, то есть энергия, присущая пространству в отсутствие частиц или волн. Это странная идея. Мы привыкли, что энергия возникает благодаря частицам, волнам и их взаимодействию. Но давайте рассмотрим фотон. Он имеет свойства как частицы, так и волны, однако в любом случае фотон — только возмущение электромагнитного поля. Это электромагнитная волна, но, когда энергия такой волны принимает дискретные значения и проявляются другие свойства частиц, то мы называем фотон частицей. Когда мы говорим «нет фотона», мы имеем в виду, что нет возбуждений электромагнитного поля — колебания электромагнитного поля вообще отсутствуют. Но само поле по-прежнему есть! То же самое справедливо и для других частиц: электрон — возбуждение электронного поля, а другие частицы — возбуждения других полей. Поэтому «пустое пространство», в котором отсутствуют фотоны, электроны, протоны и т. д., на самом деле означает отсутствие возбуждений соответствующих полей, хотя сами поля есть! И точно так же, как спокойная вода может обладать большой массой, поле даже в невозбужденном состоянии может нести энергию. На самом деле нет особо веских причин полагать, что в невозбужденном состоянии какое-либо из известных нам полей обладает равной нулю энергией (не считая того, что эмпирически мы знаем — эта энергия достаточно мала)[103].

Основное отличие энергии вакуума состоит в следующем: если, растягивая, увеличивать объем пространства, плотность энергии вакуума остается постоянной. Иначе говоря, чем больше объем пространства, тем больше запасено в нем энергии. Оказывается, это как раз то, что надо: применяя к такому веществу уравнения Эйнштейна, можно показать, что именно это свойство обуславливает «расталкивание» объектов в пространстве-времени и является причиной его экспоненциального расширения. Итак, космологи, отдающие предпочтение модели инфляции, полагают, что вначале поведение космической среды определялось главным образом энергией вакуума какого-то поля. К сожалению, хотя известные нам в природе поля и способны нести энергию вакуума, на самом деле ни одно из них нужными свойствами не обладает. Поэтому, чтобы все сошлось, необходимо ввести новое поле, получившее название инфлатон. На самом раннем этапе энергия вакуума такого поля должна была быть велика настолько, чтобы требуемая инфляция космического объема привела к почти (но не совсем!) однородной постинфляционной вселенной.

Однако и тут есть загвоздка. Если поле инфлатона обладает такой большой энергией вакуума, почему мы ее не видим? Куда она делась? Пространство-время, заполненное такой энергией вакуума, должно было бы всегда экспоненциально расширяться, и с ним не происходило бы ничего интересного. Это значит, что для того, чтобы стать составной частью космологии, поле инфлатона должно эволюционировать так, чтобы в какой-то момент плотность энергии вакуума могла исчезнуть или перейти в какие-нибудь другие формы энергии. Действительно, те варианты теории инфляции, к которым космологи относятся серьезно, включают в себя механизм, позволяющий энергии вакуума одновременно и эволюционировать так, что в настоящий момент она практически равна нулю, и превращаться в энергию других частиц и полей, которые мы знаем и любим. На этой более поздней стадии энергия вакуума превращается в невероятно горячий и почти однородный резервуар фотонов и других частиц — именно в тот космический файербол, с которого начинается космология большого взрыва. С этой точки зрения большой взрыв, если мы используем данное понятие для описания горячего, плотного и почти однородного состояния сгустка материи (то есть файербола), скорее не начало Вселенной, а конец инфляции и начало нашей локальной постинфляционной вселенной, напоминающей ту, которая образовалась бы в результате большого взрыва.

Но есть еще одна проблема. Оказывается, очень сложно организовать все так, чтобы во всей расширяющейся вселенной инфляция остановилась одновременно (и не важно, как мы определяем, что значит «одновременно»). Сбой может произойти из-за того, что ответственный за остановку инфляции физический процесс — это процесс случайный и идущий по-разному в разных местах. Или, даже если прекращение инфляции везде происходит одинаково, те же квантовые флуктуации, которым обязана своим существованием постинфляционная неоднородность, приведут и к изменениям самого процесса инфляции, включая момент его окончания.

Это может показаться не таким уж важным, но на самом деле возможность «сбоя» приводит к фундаментальному пересмотру наших представлений о крупномасштабной структуре Вселенной.

Присмотримся повнимательнее к плавучему лотосовому саду на озере Дал, площадь которого удваивается каждую неделю. Садовник усердно старается разными способами избавиться от растений. Давайте предположим, что, перебрав в отчаянии самые разные возможности, он наконец понимает, как ему каждую неделю уничтожать четверть лотосов. И действительно, поначалу это позволяет достаточно быстро взять ситуацию под контроль. Но представьте себе, что лотосы занимают 4 квадратных метра. Садовник за неделю уничтожит 1 квадратный метр, однако за эту же неделю оставшиеся 3 квадратных метра удвоятся и превратятся в 6 квадратных метров. В следующую неделю, работая еще старательнее, садовник избавится от одной четверти растений, то есть освободит 1,5 квадратных метра, но оставшиеся растения удвоят занятую ими площадь, которая теперь достигнет примерно 10 квадратных метров. Несчастный садовник опять столкнется все с тем же, идущим вопреки всем его усилиям, экспоненциальным ростом. Ему удается только немного замедлить процесс.

То же происходит при инфляции. Если за время удвоения объема пространства какой-то процесс может остановить инфляцию в объеме, который меньше половины объема расширяющегося пространства, инфляция никогда не кончится. Такой сценарий вполне возможен. Один из хорошо изученных механизмов окончания инфляции связан с образованием «пузыря» (буквально — маленького шарика), где инфляции нет. Благодаря квантовым процессам такой пузырек может появиться спонтанно, а потом он начинает расти, «поедая» расширяющийся (тот, где идет инфляция) объем снаружи. Однако, хотя пузырь и растет, можно показать, что он в состоянии поглотить только фиксированную часть того пространства, где происходит инфляция. Таким образом, точно так же, как покрытая лотосами часть озера, инфлирующий объем продолжает увеличиваться экспоненциально — разве что чуть медленнее, чем в отсутствие процесса образования пузырей остановки инфляции. И в точности, как на озере, области, где идет инфляция, и те, где ее нет, образуют со временем сложную структуру[104] разных состояний пространства-времени (рис. на стр. 285). Но, в отличие от озера Дал, здесь нет ограничений на продолжительность инфляции. Инфляция никогда не может выйти за пределы пространства, где она происходит, поскольку сама создает это пространство! Это нескончаемый процесс, или хаотическая или вечная инфляция, как его назвали Андрей Линде, Алан Гут, Александр Виленкин и другие космологи, которые осознали это первыми.

А как же в эту картину вписывается наблюдаемая вселенная? Каждая область, где кончилась инфляция, представляет собой крупномасштабный, почти однородный файербол — заполненный объем расширяющегося пространства, который может продолжать эволюционировать в точном согласии с предсказаниями модели большого взрыва. Таким образом, все наши космологические наблюдения хорошо согласуются с тем, что происходит внутри этой области. Хотя вне ее существуют и другие области, отделенные от нашей участками инфляции. Каково число таких областей? Если инфляция происходит вечно с увеличивающимся в каждый момент объемом и каждая область раздувающегося объема в конечном итоге порождает область типа постинфляционного файербола, то совершенно ясно, что число таких участков, каждый из которых гораздо больше нашей наблюдаемой вселенной, бесконечно!

Ясно, что должен быть своего рода баланс между зарождающимися постинфляционными областями (в которых прекращается инфляция пространства) и зарождением нового расширяющегося по экспоненциальному закону пространства, но вот каков этот баланс, не совсем понятно. На качественном уровне результат действия этих двух конкурирующих процессов в любой момент выглядит более или менее одинаково: в области инфляции внедрены постинфляционные участки. И этих «моментов времени» сколь угодно много.

В разные моменты истории и в разных сообществах наша концепция Вселенной колебалась в широких пределах: от конечной, достаточно упорядоченной, имеющей определенное начало — до вечно меняющейся и избыточно многообразной. Древние индейцы, размышлявшие об этом, так и не пришли ни к какому заключению. И греки тоже. Кант же полагал, что обе возможности с необходимостью и истинны, и невозможны. В двадцатом веке шла борьба между теорией большого взрыва и стационарной вселенной, причем стационарная вселенная оказалась погребена под горой результатов наблюдений. Однако те же самые данные, указывая на инфляционную модель и поддерживая ее, наводят на мысль о развороте космической игры на завершающем этапе: создается впечатление, что Вселенная, возможно, выбрала оба пути.

Объединенные вместе, Большие взрывы приводят к стационарному состоянию.

32. Рисунок в пещере (Вблизи монастыря Ганден, Тибет, 1613 год)

То, что ты видишь, не заслуживает называться мастерской или тем более студией. Это просто пещера, а у тебя уже выработался вполне понятный страх перед любыми пещерами. Но Трипа Драгпа непреклонен: ты должен взглянуть на этого, как он считает, большого художника за работой.

Ты вынужден признать, что, хотя картины и демонстрируют невероятное мастерство и долготерпение своего создателя, их сюжет немало озадачивает. Неистовые демоны, мириады Будд, терзаемые души, вращающиеся колеса — слишком уж всего много!

«Такое множество миров! — слышишь ты мягкий, но пугающий голос. — И каждый из них без края, без центра… везде окраина. То, что мы считали неизменным и постоянным, сказочным образом меняется при переходе от одного к другому. Какие-то миры можно назвать божественными, а какие-то дьявольскими. Одни настолько темны, что свет в них не существует вовсе. А в некоторых света так много, что, кроме него, там ничего нет. Некоторые миры населены разумными существами; все миры созданы разумными существами. Но дхарма[105] одна на всех. А между мирами — безбрежное вечное море бурлящей энергии. Это — ничто, но это и — всё. Отсюда произрастает все множество миров. Оно не имеет начала и конца. Это — беспрерывное создание времени и пространства».

Как и рисунок в пещере, идея вечной инфляции предполагает, что относительно как пространства, так и времени Вселенная как целое должна быть больше, гораздо, гораздо, ошеломляюще больше и сложнее, чем и так уже гигантская вселенная, доступная для нашего наблюдения. Причем речь должна вестись не только о ее размере, но и, возможно, о разнообразии ее свойств. Хотя в нашей наблюдаемой вселенной происходит много событий, она доступна для нашего понимания в частности потому, что целый ряд ее атрибутов, таких как основополагающие законы физики, фундаментальные постоянные и так далее, во всей вселенной одинаковы. Однако если посмотреть шире (гораздо шире), то становится ясно, что гипотеза о вечной инфляции вовсе не предполагает, что они одинаковы везде. Картина художника кажется поэтической метафорой, но на самом деле это во многом беспристрастное и точное в главном отображение той «мультивселенной», которая может получиться при вечной инфляции, если включить возможность изменения даже таких основополагающих свойств. Попробуем это осмыслить.

«Так много миров! Каждый из этих миров без края, без центра, и везде окраина».

Эти миры — области, в которых инфляция передала свою энергию каким-то иным полям, — возможно, как в нашей наблюдаемой вселенной, фотонам и другим частицам. Поскольку появлению каждого из миров предшествовала инфляция, эти миры, как и шары Али, сглажены и однородны. Это означает, что и для них справедлив космологический принцип, лежащий в основе модели большого взрыва. Если цитировать художника и его современника Джордано Бруно, «их окраина везде, а центры нигде». Каждый из миров настолько велик, что вмещает всю нашу наблюдаемую вселенную. (Насколько велик? Вскоре мы обсудим этот вопрос с Галилеем.)

«То, что мы считали неизменным и постоянным, сказочным образом меняется при переходе от одного к другому».

Считается, что постоянная тонкой структуры а, ответственная за силу электромагнитного взаимодействия, неизменна и одинакова во всей вселенной. Исследования облаков межзвездного газа, образовавшихся миллиарды лет назад и очень далеких от нас, показывают, что и там ее значения неотличимы от тех, которые мы измеряем здесь и сейчас. В ЗАЗЕРКАЛЬЕ мы умозрительно рассуждали о том, что было бы, если бы такие константы как а были другими. Но что бы означало реальное изменение такого рода постоянных от места к месту или их разные значения в разные моменты времени?

Есть достаточно простой подход, позволяющий в этом разобраться. Спустя десять лет после того, как Эйнштейн сформулировал общую теорию относительности, Теодор Калуца, а затем и Оскар Клейн предложили красивую идею, которая, казалось, должна была объединить гравитацию Эйнштейна и электромагнетизм Максвелла. Калуца и Клейн предположили, что на самом деле число измерений в нашем мире равно четырем: к трем пространственным измерениям надо добавить время. Введенное четвертое измерение «свернуто» в крошечное кольцо, так что в каждой точке нашего трехмерного пространства на самом деле есть еще одно скрытое направление, куда, будь вы совсем крошечным, можно было бы направиться. Однако двигаясь в этом направлении, вы скоро оказались бы в исходной точке.

Идея странная, но она приводит к удивительному результату. Калуца и Клейн показали, что (если обойти молчанием микромасштаб свернутого измерения) применение уравнений Эйнштейна в таком четырехмерном мире эквивалентно уравнениям Эйнштейна и уравнениям Максвелла, действующим в трех других измерениях. Интересно, что при этом значение постоянной тонкой структуры а в уравнениях Максвелла прямо связано с радиусом крошечного колечка. Более того, ничто не запрещает этому радиусу меняться от точки к точке.

В этой теории а перестает быть константой природы, а является полем, которое может не только меняться, но даже — как электромагнитное поле или поле инфлатона — обладать динамическими свойствами. Это показывает, что в принципе даже «фундаментальные» постоянные могут меняться в пространстве-времени.

Хотя теория Калуцы-Клейна имеет существенные пробелы, в 1980-е — 90-ые годы о ней вспомнили в связи с теорией струн. В теории струн тоже предполагается, что есть три больших пространственных измерения, но с необходимостью требуются еще шесть или семь компактных, мелкомасштабных измерений, свернутых наподобие колец Калуцы и Клейна. Однако это, скорее, не простые кольца: дополнительное пространство может иметь невероятно сложную геометрическую структуру. И, чтобы описать структуру скрытого пространства, находящегося в каждой точке нашего трехмерного мира, требуется не только один радиус, а, возможно, сотни параметров. Они представляют собой сотни полей, то есть чисел, которые могут плавно меняться от точки к точке. Эти поля определяют не только а, но и большое число других постоянных в стандартной модели физики элементарных частиц.

Если эта картина правильна, значит, есть механизм, благодаря которому основополагающие свойства нашей вселенной (строчная буква «в») могут быть совсем другими в других областях Вселенной (заглавная буква «В»!), или, как ее часто называют, мультивселенной. Далее, инфляция, если она происходит, может затрагивать и крошечную область, где как-то располагаются дополнительные размерности. Она может «раздуть» эту область настолько, что ее размеры существенно превысят те, которые доступны для наших наблюдений, так что фундаментальные свойства вселенной только кажутся нам везде одинаковыми. Хотя где-то там, за пределами наших наблюдений, могут быть другие, столь же большие вселенные, у которых свойства, управляющие их макроскопическим миром, совершенно другие.

«Какие-то миры можно назвать божественными, а какие-то дьявольскими. Одни настолько темны, что свет в них не существует вовсе. А в некоторых света так много, что, кроме него, там ничего нет».

Какого типа свойства могут различаться в разных вселенных? Даже если теория струн полностью ошибочна, такие космологические свойства, как количество темной материи, плотность вселенной при данной температуре, амплитуда неоднородности и так далее, в принципе могут меняться, поскольку все они могут иметь свойства, за которые ответственны поля, различные в разных вселенных. Легко представить себе вселенную, состоящую главным образом из излучения (иначе говоря, света), где никогда ничего, подобного материи, не образуется в заметном количестве или, образовавшись, никак себя не проявляет.

Если действительно справедливо нечто, подобное теории струн, то так называемые фундаментальные постоянные, такие как а, могут изменяться. Более того, может оказаться, что это не константы. Например, электромагнитное взаимодействие является частью стандартной модели физики элементарных частиц. При достаточно низких энергиях оно отличается от других взаимодействий (слабого и сильного). Как и фундаментальные постоянные, свойства и даже само существование различных частиц в теории струн определяются компактными размерностями. Тогда можно представить себе другую геометрию этих компактных крошечных размерностей, соответствующую другим законам физики элементарных частиц, где отсутствует электромагнитное взаимодействие. Как слепой от рождения человек «не видит черного» (правда, скорее, он вообще не знает, что такое «видеть»), так и вселенная не просто темная: в ней вообще нет света[106].

«Некоторые миры населены разумными существами; все миры созданы разумными существами».

Жизнь, подобная нашей, то есть основанная на химических процессах между молекулами, которые удерживают вместе электромагнитные силы, очевидно, не могла бы существовать в отсутствие электромагнитного взаимодействия. Нас бы такая вселенная разочаровала. Кроме того, как мы видели, даже если наш мир не является «лучшим из миров», он вполне пристоен: если считать, что основные физические законы меняются при переходе от одной вселенной к другой, то наша обладает многими необходимыми для жизни человека свойствами. Поэтому разумным кажется предположение (будем считать его одним из решений проблемы теодицеи), что из всех вселенных, созданных вечной инфляцией, только некоторые — а их, вероятно, очень, очень мало — населены разумными существами. В остальных, похоже, нет никого, кто задался бы вопросом: «К чему все это?» Или вообще интересовался чем бы то ни было, ощущал, думал, наблюдал, хоть на что-то воздействовал. Возникает вопрос: разумно ли говорить, что такая вселенная вообще существует?

«Но дхарма одна на всех».

В картине мира, какой ее рисует теория струн с ее меняющимися постоянными и законами физики, крайне важно то, что меняется не все. Скорее эта теория постулирует, что основные законы квантовой механики, общей теории относительности[107] и их применимость к струнам и сходным объектам истинно универсальны. Они фактически одинаково функционируют во всем пространстве и времени. Меняется «наполнение» пространства-времени частицами и полями, включая и те поля, которые определяют такие фундаментальные постоянные, как а. Другие «законы физики» действуют на больших участках, где энергия снизилась настолько, что поля в основном находятся в состоянии покоя или в вакуумном состоянии. Однако между участками, где вакуумные состояния различны, поля должны пройти через области высокой энергии, где эти поля не находятся ни в одном из вакуумных состояний.

В такой модели один всеобъемлющий набор физических законов (одна на всех дхарма) выполняется при очень высоких значениях энергии и сосуществует с невероятно большим числом «вариантов» более детальных законов физики и постоянных, характерных для более низких энергий.

«Это — ничто, но это и — всё. Отсюда произрастает все множество миров. Оно не имеет начала И КОНЦА. Это — БЕСПРЕРЫВНОЕ СОЗДАНИЕ ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВА».

Так один набор физических принципов — квантовая механика, общая теория относительности и инфляция — может обусловить существование мультивселенной, простирающейся бесконечно вперед (а, возможно, и назад) во времени, не ограниченной в пространстве и, возможно (если нечто наподобие теории струн правильно), включающей в себя невообразимое разнообразие свойств. Если так, то слова:

говорят сами за себя.

33. Диалог, имеющий отношение к бесконечному множеству вещей (Падуя, Италия, 1608 год)

«Я полагаю, — начинает Галилео, — ты знаешь, какие числа являются квадратами, а какие нет».

«В этом я достаточно осведомлен, — отвечаешь ты. — Число является квадратом, если оно есть результат умножения другого числа само на себя. Так, числа 4, 9 и так далее получаются при умножении 2 на 2, 3 на 3… Этот ряд можно продолжить».

«А можно сказать, — интересуется Галилео, — что чисел больше, чем квадратов?»

«Конечно, — отвечаешь ты. — Их и должно быть больше. Ведь есть числа, которые не есть квадраты».

«И все же. — тут ученый призадумался. — Если начать считать квадраты, нужно будет использовать все числа. Смотри: числа 1, 2, 3, 4. превращаются в 1, 4, 9, 16. У меня есть обычное число, являющееся корнем данного квадрата, и для каждого числа есть соответствующий квадрат. Если между двумя наборами объектов есть взаимно однозначное соответствие, обычно считается, что в этих множествах число объектов равно. Не так ли?»

«Ты меня смутил, — отвечаешь ты. — Я согласен с твоими доводами, но, мне кажется, вопрос можно поставить иначе: какова доля квадратов между 1 и 10? Всего 3/10. Более того, между 1 и 100 их всего 1/10 часть. Чем дальше, тем больше: если увеличивать множество сравниваемых чисел, доля квадратов будет стремиться к нулю. Похоже, отношение числа квадратов к числу обычных чисел зависит от того, как именно ты считаешь. Да, я в замешательстве!»

Галилео кивает. «Итак, к какому выводу ты пришел? Что ты думаешь об отношении числа квадратов к числу всех чисел?» — спрашивает он.

«Кажется, можно сделать только такой вывод: поскольку совокупность всех чисел бесконечна, совокупность всех квадратов тоже бесконечна и число квадратных корней из них бесконечно, то такие понятия как „равно“, „больше“ и „меньше“ не применимы к бесконечным величинам, но только к конечным», — отвечаешь ты, немного поразмыслив.

«Это сбивает с толку, прямо-таки сводит с ума, — уныло отвечает Галилео, а затем, неожиданно вспомнив что-то, продолжает: — Помнишь, я говорил о новом устройстве, позволяющем рассматривать маленькие предметы? Сегодня я его наконец получил. Давай посмотрим. Пусть эта проблема бесконечности доводит до безумия кого-нибудь другого».

Концепция бесконечности одновременно и навевает трансцендентные мысли о чем-то божественном, и сводит математиков с ума. Еще во времена Аристотеля (а может, и раньше) люди пытались понять, что означают числа, которым нет конца, и как можно представить себе бесконечное множество объектов, которые пересчитывают эти числа. По сей день продолжается спор, начатый еще древними философами, где потенциальная бесконечность противопоставляется актуальной. Под потенциальной бесконечностью подразумевается понятие, кроющееся за словами «продолжаем считать»: даже считая неограниченно долго, достичь бесконечности нельзя никогда. Актуальная бесконечность — это бесконечность, реализующаяся как самостоятельное единое целое. Может быть, разумно придерживаться мнения, что бесконечные множества существуют как математические объекты (хотя некоторые математики это отрицают), тогда как в реальном физическом мире могут быть только числа, пусть сколь угодно большие, — но не актуальная бесконечность. Однако мы увидим, что некоторые физики это отрицают.

Сопоставление целых чисел и квадратов целых чисел, о котором идет речь в «Диалогах» Галилея, — прекрасная отправная точка. Эта одна из самых ранних аргументированных интерпретаций парадоксов бесконечности демонстрирует две вещи.

Во-первых, счет становится неоднозначным. Если вы сравниваете два конечных множества объектов, чтобы узнать, где их больше, порядок, в котором вы пересчитываете объекты, значения не имеет. Но в случае бесконечных множеств, при некоторой сноровке в выборе метода счета, можно получить много разных ответов. Например, квадратов целых чисел столько же, сколько самих целых чисел, или четных чисел в шесть раз больше, чем нечетных. Таким образом, о большом числе множеств, которые, как кажется, содержат разное число элементов, на самом деле можно только сказать, что одно «столь же велико», как другое[109], но эти слова значат совсем не то, что в случае множества любого конечного (неважно, сколь большого) размера.

Во-вторых, как следует из приведенного выше диалога, можно измерять относительные частоты повторения разного типа элементов множества при условии, что элементы множества определенным образом упорядочены. То есть если выстроить все целые числа, скажем, по порядку, можно вычислить относительное количество четных и нечетных целых чисел вплоть до некоторого числа N, после которого счет прекращается. Если затем неограниченно увеличивать N, то мы увидим, что четные и нечетные целые числа распределены в отношении один к одному. Аналогично можно показать, что отношение квадратов целых чисел к самим этим числам будет стремиться к нулю. Конечно, если бы в этих примерах мы упорядочили целые числа как-то иначе, результаты могли бы быть другими, но представляется, что есть некое «естественное» упорядочение, при использовании которого полученные отношения будут в некотором смысле выделенными.

Теперь вернемся к космологии. Если действительно происходит вечная инфляция, то Вселенная, а вернее, мультивселенная, длится вечно, порождая бесконечное число постинфляционных областей. Но если это так, у нас есть причины для беспокойства. Если мы спрашиваем: «Какие свойства мы, обитатели этой мультивселенной, будем вероятнее всего наблюдать?» — то на самом деле нас интересует примерно следующее: «Если есть области с самыми разными свойствами, то какого типа области будут самыми распространенными?» Или иначе: «Пусть я нахожусь в некоторой произвольно выбранной области. Как она скорее всего будет выглядеть?» Точно так же, как с «четностью» и «нечетностью» целых чисел, с «квадратами» и «самими» целыми числами, эти вопросы относятся к относительным частотам проявления тех или иных свойств в бесконечном множестве. И возникают точно те же проблемы. Однако к неопределенности, обусловленной пересчетом, инфляция добавляет еще дополнительную неопределенность (правда, в некоторых случаях они взаимозаменяемы). Это неопределенность времени в общей теории относительности. ОСВОБОЖДАЯ ДЖИННА, мы видели, что в заданном пространстве-времени поверхности одновременности можно провести большим числом разных способов. В принципе, каждая из них ничем не лучше других, даже если на практике некоторые поверхности существенно предпочтительнее. Эта неопределенность в том, что именно считать заданным временем, в совокупности с бесконечной протяженностью вечно инфлирующего пространства-времени сбивает с толку и ставит ряд трудных вопросов. Предположим, что во Вселенной есть области двух типов: области просвещенные и непросвещенные. Изначально области являются непросвещенными, но то тут, то там в космосе появляется учитель, и те области, которые затрагивает его педагогическая деятельность, становятся просвещенными. Предположим для простоты, что обучение распространяется со скоростью света (скажем, с помощью некоей просвещающей радиостанции). Тогда в условиях постоянной инфляции вся Вселенная, ничем не отличаясь от озера Дал с его островками лотосов и чистой воды, будет напоминать разнокалиберный набор просвещенных и непросвещенных областей.

Теперь мы можем спросить: «Какая часть Вселенной является просвещенной именно сейчас?» Однако не трудно показать, что в этих обстоятельствах, в зависимости от того, как определить сейчас, ответ может звучать следующим образом: как почти вся Вселенная является просвещенной, так и почти вся Вселенная остается непросвещенной! Определение времени очень похоже на «упорядочение» целых чисел. Как целые числа можно упорядочить так, что при пересчете нечетных чисел будет гораздо больше, чем четных (или наоборот), так и «сейчас» можно определить так, чтобы то же самое происходило с просвещенными и непросвещенными областями.

Может показаться, что нам удастся выкрутиться, поставив вопрос о том, какая часть Вселенной к настоящему моменту состоит из просвещенных областей. К сожалению, и это не слишком поможет. Отличительной чертой экспоненциального роста во времени является то, что в самой последней эпохе разных областей столько же, сколько во всех более ранних эпохах. А это значит, что в общем отношении просвещенного объема к непросвещенному преобладает «сейчас», как бы мы ни определяли, что это значит.

Вероятно, перед лицом этих проблем и неопределенностей нам в панике захочется поскорее укрыться за известными представлениями о конечном. Возможно ли это? Давайте, например, предположим, что мы ограничились только нашей вселенной. Она конечна? Скажем так: доступная наблюдению вселенная вплоть до космического времени большого взрыва в прошлом действительно конечна. Но что можно сказать обо всей области пространства в тот же момент времени, свойства которой такие же, как постинфляционные свойства нашей вселенной? Она конечна?

Вовсе нет! Рассмотрим одну просвещенную область пространства-времени (см. рисунок выше). Поскольку мы предположили, что просвещение распространяется со скоростью света, эта область заполняет световой конус будущего, вершина которого находится в той точке, где учитель начал обучение. Далее, поскольку у нас есть свобода выбора определения «сейчас», сделаем нечто совсем удивительное. Рассмотрим кривую на рисунке, целиком лежащую в просвещенной области. Поскольку эта кривая всегда ближе к горизонтальной оси, чем к вертикальной, ее можно считать «пространством» в отдельно взятый момент времени. И поскольку световой конус продолжается вверх страницы до бесконечности, то же происходит с определенным нами пространством. Итак, это бесконечное пространство. И оно разместилось внутри той области, которая выглядела как растущая, конечная область. В этом смысле теория относительности допускает, что один учитель может быть ответствен за просвещение сразу всего бесконечного объема[110]!

Структура нашей вселенной, если она находится внутри какого-то постинфляционного пузыря, оказывается почти идентичной. Снаружи такой пузырь выглядит конечным и расширяющимся, но изнутри он бесконечен в пространстве! Оказывается, при вечной инфляции такое поведение характерно для поверхностей закончившейся инфляции[111]. Это — вполне универсальное свойство вечной инфляции, порождающей бесконечно много постинфляционных вселенных, каждую из которых внутри можно считать пространственно однородной.

Простого выхода нет: избавиться от бесконечности не так просто. Иногда она может просто сводить с ума.

Если мы — обитатели мультивселенной, именно такой, какой ее описывает теория вечной инфляции, то как можно объяснить те свойства окружающего мира, которые мы видим вокруг себя? Эти свойства универсальны? Они необычны? Они обычны для всех самых возможных миров? Лучшие среди всех обычных миров? И вообще — кто такие «мы»?

Никто не знает.

34. При смерти (На дороге в Китае, 1615 год)

Сначала появилась лихорадка, затем невыносимая головная боль. Ты не можешь даже открыть глаза, не говоря уже о том, чтобы встать. Итак, ты лежишь в маленькой, заполненной тьмой каморке. Каморке… где? Тибет. Нет, там ты был несколько месяцев назад. Так где же?

Ты мысленно возвращаешься назад, но ничего. Ничего! Ты ужасно устал, дорога в тумане. Нет, не то: были гондола, и корабль, и пустыня, и озеро, и, и.

Твой ум — океан слепящего света, по которому катятся волны боли.

Твое тело постепенно пропадает за горизонтом.

Ты где? Ты помнишь пустыню.

Ты кто? Ученик, путешественник, философ. Философ. Философ, Философ.

Ты кто-то. Однако кто? Ты задумался, а затем думать ты уже не можешь. Слепящая тьма, твое дыхание. Ты здесь, там. Здесь и там.

Ты есть, и значит. Есть.

Есть.

Есть.

Протяжно звучит одна нота, и звучит, и замирает, и замирает, и. Чувствуешь.

Ты чувствуешь!

Ты существуешь, ты думаешь. Кто думает? Ты! Ты это помнишь. Тело, у тебя оно есть. Так устал. Ты помнишь, ученик, путешественник, пустыня, корабль.

Твои глаза открыты. Ты в повозке, на дороге. Ты слышишь голос: «Шеньян». Ты так устал, ты спишь.

Вы когда-нибудь умрете, в какой-то неизвестный момент в будущем. Мы это уже проходили. Но хотя дата смерти не известна точно, ее можно предсказать статистически, приписав каждому из возможных оставшихся лет вашей жизни определенную вероятность. Страховые компании умеют делать такой расчет достаточно точно, используя так называемые актуарные таблицы. В самом грубом приближении это означает следующее: большинство людей живет 75–80 лет, поэтому можно просто вычесть из этого числа ваш возраст, чтобы оценить, сколько еще суждено вам прожить. Но вы можете поступить гораздо разумнее. Если вы — некурящая женщина, регулярно занимающаяся спортом, число оставшихся вам лет будет существенно больше, чем у ведущего сидячий образ жизни курящего мужчины. Учитывая пол, текущий возраст, состояние здоровья, различные факторы риска, стиль жизни и различные другие данные, можно получить гораздо более точный прогноз.

Подобные таблицы можно считать своего рода прогнозирующей теорией для продолжительности жизни. Если вы решите применить эту теорию к себе, то формулируйте вопрос следующим образом: «Я типичный человек, и мне X лет. Сколько еще лет мне отпущено?» При желании вы можете подразумевать, что имеете в виду всех (включая вас) людей в мире, которым X лет. Если вы зададите только информацию, касающуюся возраста, теория выдаст применимый ко всем таким людям результат. Но теория позволяет указать еще и ваш пол, сузив тем самым референтную группу сходных с вами людей примерно на 50 %. Подобным образом, любые добавочные сведения сокращают вашу референтную группу, делая прогноз более конкретным. Конечно, информация может оказаться слишком детальной. Теории имеют свои ограничения, и ни одна разумная модель не сможет корректно учесть съедаемое вами количество майонеза или ваше поведение на парковке. Поэтому, если вы введете слишком большой объем информации (куда, к примеру, войдет ваш почтовый индекс и сумма прожитых вами дней), ваша референтная группа сведется к одному человеку и модель не получит дополнительную полезную информацию для работы. Тем не менее в общем случае, если модель хорошая, то чем больше информации вы предоставите, тем достовернее будет прогноз, который вы получите. И это перекликается с тем, как часто поступают ученые: строят теорию, собирают максимально возможное количество данных об окружающем мире, вносят их в свою теорию и получают результат.

Однако привлечение дополнительной информации не всегда на пользу, особенно если вы пытаетесь оценить теорию и понять, насколько правильны ее предсказания. Давайте выясним, спите ли вы прямо сейчас. Так это или нет[113]? Это теория, которую следует оценить, сравнивая с альтернативной теорией: вы бодрствуете. При этом вы не хотите использовать более ранние наблюдения и, основываясь на них, делать прогноз на будущее. У вас есть намерение сравнить сами эти наблюдения с теорией, в частности, выяснить ее внутреннюю непротиворечивость. Вы помните, как попали туда, где находитесь сейчас — или есть какие-то пробелы в последовательности событий? Не происходило ли недавно что-то странное? Не вызывает ли у вас удивление или тревогу окружающая вас обстановка? Все эти вопросы могут быть полезны; если ответ на какой-нибудь из них указывает на возможность того, что вы спите, можно сделать дополнительную проверку: проверить разумность текста (это легко, поскольку вы сейчас его читаете), подпрыгнуть, чтобы выяснить, обладаете ли вы весом (берегитесь скал!), и так далее.

Когда прогноз основан на определенных данных, часто говорят, что прогноз обусловлен этими данными. Однако если прогноз таким образом обусловлен, то теряется возможность распознать другие теории, которые на основании тех же данных могли бы привести к другому прогнозу. Если иметь в виду референтные группы, то попадание в достаточно конкретную референтную группу полезно для получения очень точного прогноза. Но если беспечно причислить себя к группе, к которой вы уж никак не относитесь (скажем, к группе людей, преследуемых монстрами), ваша теория (утверждающая, что вы бодрствуете) может оказаться непригодной для установления важной истины (ваша теория неверна, и вы спите). Вы предпочтете сделать меньше предположений: вы — некое разумное существо, которое теоретически может спать, а также наблюдать, оценивать и сравнивать свои наблюдения, как прошлые, так и будущие, с двумя испытуемыми теориями.

Вопрос о том, спите ли вы (на него, надеюсь, вы уже ответили), может казаться не таким уж важным или не слишком уместным. Но так ли он отличается от экзистенциальных вопросов, которые мы задаем, осознав себя живыми существами среди бог знает какого числа принципиально других живых существ, во Вселенной, обладающей несметным количеством свойств, природа которых нам по сути неизвестна?

Идею о том, что мы должны искать ответ на этот вопрос, полагая, что мы — случайно выбранный представитель некоей референтной группы, часто называют предположением о самовыборке[114]. Можно сказать, что в науке мы в известной мере руководствуемся именно этой идеей, определяя референтную группу как «экспериментаторов, которые проведут эксперимент точно так, как его провел я». Однако то же предположение можно использовать в поисках ответа на более муторные вопросы. Например, такой: «Почему наблюдаемая вселенная кажется тонко настроенной на жизнь?» Если референтная группа — это, скажем так, «человекоподобные наблюдатели», то, при условии, что Вселенная (мультивселенная) в целом вообще допускает существование таких наблюдателей, случайный член этой группы будет видеть тонко настроенную для жизни вселенную. Однако во вселенных, которые не выглядят тонко настроенными для жизни, нет наблюдателей из этой референтной группы! Это просто другой способ объяснить теодицею на основании гипотезы о мультивселенной.

После того как вы согласились с тем, что принадлежите к какой-то референтной группе, идентификация себя как одного случайно выбранного члена этой группы представляется чем-то очевидным: что еще можно сделать, кроме как предположить, что вы ее случайный представитель? Действительно, если поступить иначе, это будет указывать на то, что есть нечто важное и значимое, что выделяет вас среди остальных членов данной группы. На самом деле в таком случае надо просто определить меньшую референтную группу, где эти свойства учитываются и где вы можете считать себя случайным членом этой меньшей группы. Если так рассуждать, возникает большая проблема: какую именно референтную группу надо выбрать, делая выводы о том, что мы видим, наблюдая за вселенной.

Итак, давайте представим, что мы открыли глаза, находясь где-то в невероятно разнообразной мультивселенной бесконечного размера. Что мы ожидаем увидеть? И что мы видим в действительности?

Далее: что это за референтная группа, которую мы определяем, произнося слово «мы»?

В нее входят только разумные существа на определенном уровне развития?

В нее входят живые существа, осознающие себя как личность?

В нее входят человекоподобные разумные формы жизни на основе углерода?

В нее входят живые существа, настолько развитые, что они задумываются над такими свойствами вселенной, как тонкая настройка фундаментальных постоянных?

В нее входят реально существующие, живущие в развитом обществе люди, которые любят читать те книги, где идет речь о трудных, ставящих в тупик космологических загадках?

В нее входят только те, кто во всем похож на вас, со всеми накопленными вами знаниями и интуицией?

При заданной модели мультивселенной эти референтные группы представляют собой своего рода спектр того, насколько обусловлены наши прогнозы. Вероятно, каждая из этих групп даст иной ответ на вопрос: «Что мы ожидаем увидеть, когда проснемся?»

Просто живое существо, проснувшись, может обнаружить, что оно — муравей или кто-то, похожий на него. Вероятно, это слишком слабо обусловленный прогноз. А если проснется думающее существо, обладающее самосознанием? Сколько разновидностей таких существ может быть, и о чем они могут думать? Человек, принадлежащий к развитому обществу, может проснуться на дороге в Шеньян. Кто-то, точно такой, как я, просыпается точно так же, как я. А что можно сказать о вас?

Как правильно поступить?

И если то, что мы ожидаем увидеть, так сильно зависит от того, кто такие «мы», возникает вопрос: это вселенная делает вас — или это вы делаете вселенную?

35. Почетный гость (Агра, Индия, 1611 год)

Свадьба Джахангира и Нур Джахан — со слонами, фейерверками, паланкинами и невероятным количеством золота — роскошнее всего, что тебе доводилось видеть на родине. Ты даже не мог себе представить, что такое возможно. По крайней мере, такой свадьба кажется издалека: ближе ты подойти не смог.

После двух лет изнурительных странствий ты вдруг с невероятной силой ощутил, как недостает тебе тепла родного дома. Ты увидел лишь крошечную часть богатств Великих Моголов, и тебя на какой-то момент охватила тоска. Ты почувствовал себя ничтожным бедняком.

Наблюдая за ритуалом, ты замечаешь оборванного отшельника садху[115], следящего за тобой. Его взгляд лучезарен, а когда он начинает говорить, тебе кажется, что он читает твои мысли: «Так много золота, так много всякого добра, так много утех. Ты хочешь всего этого, не так ли?» «Иногда, — соглашаешься ты. — Иногда мне кажется, что это было бы совсем неплохо».

Кивнув, садху произносит: «Но ведь все это…» — ты следишь за его рукой, а он указывает ею на слонов, лошадей, людей, богатое шитье, покрытую пылью землю, журчащие фонтаны, цветы; затем ты слышишь музыку, звуки, чувствуешь дуновение ветерка, видишь деревья, и земли, горы, звезды, а вот и история, общество, человечество; и течение времени, красота и трагедия, мысли, вера, истина. «Все это, — утверждает садху, не сводя с тебя глаз, — все это твое, оно создано для тебя и существует только вместе с тобой».

И ты это видишь. Он прав.

Со времен Галилея представлению человека о его особом положении во Вселенной был нанесен ряд чувствительных ударов. Земля была центром всего, вокруг нее вращалось некое количество малоинтересных звезд и планет, а история Земли более или менее совпадала с письменной историей человечества. Но это не так. Земле — миллиарды лет, человеческому роду — миллионы, а истории всего несколько тысяч лет. Солнце, вокруг которого Земля вращается, одно из сотен миллиардов солнц в нашей галактике, а наша Галактика — одна из сотен миллиардов в наблюдаемой вселенной.

В сравнении с Землей необъятные размеры наблюдаемой вселенной почти невозможно себе представить. Если Земля — пылинка, то Солнце — песчинка, а наша галактика — тонна песка, где песчинки — звезды — разнесены на десятки километров. Но если размер этой миниатюрной модели Млечного Пути все уменьшать, уменьшать и уменьшать, постепенно доведя его до размера снежинки, окажется, что среди других галактик наблюдаемой вселенной Млечный Путь — только одна из снежинок, медленно опускающихся на долину в Гималаях тихим снежным вечером.

Более того, есть основания полагать, что наблюдаемая вселенная — просто одна из областей среди огромного или бесконечного числа ей подобных, расположившихся в неограниченном пространстве, времени и, возможно, в других размерностях.

При этом Запад просто воспроизвел (хотя гораздо точнее и конкретнее) классическое мировоззрение Востока, с его космическими циклами огромной протяженности, порождающими бесчисленные земли и мириады живых существ на самых разных уровнях развития.

Эта внушающая благоговейный страх концепция ставит нас на место и учит смирению.

Хотя… мы все же особенные. Как слепая черепаха, мы всплыли на поверхность и, желая стать почетным гостем на космическом празднике, просунули свой нос в нужное плавающее ярмо. Мы состоим из совершенно особого материала — элементов, образовавшихся в массивных звездах при их горении и взрывах. Они составляют примерно одну 100000 часть плотности вселенной. Но принципиально важно то, что между элементами возможны сложные химические реакции. Невероятно велико число способов объединения атомов в молекулы, причем эти молекулы могут взаимодействовать, что делает возможным существование удивительно разнообразного набора явлений, начисто отсутствующих в других структурных составляющих космоса, таких как темная материя, темная энергия, ионизированный газ, нейтринное облако и так далее. И мы состоим из достаточного количества атомов, что позволяет этой «сложности» проявить себя в полном объеме. В каждого из нас входит порядка 10²⁸ частиц, что делает возможным образование молекул (таких как ДНК), включающих в себя миллиарды атомов, клеток с миллиардами молекул в них и живых организмов, состоящих из миллиардов клеток. При этом мы еще достаточно малы, чтобы с помощью химических «сигналов» (химических реакций) было возможно за год жизни совершать миллиарды «ментальных» действий и прожить миллиарды таких жизней за время эволюции[116].

Хотя все эти рассуждения — лишь физические строительные леса, установленные, чтобы поддержать наше реальное отличие: способность ощущать, учиться, развиваться, экспериментировать, думать и удивляться. Во вселенной практически нет другой материи, способной на такое, если, конечно, она не скрывается как-то очень усердно или не ведет себя совсем не так, как мы себе представляем.

И, пожалуй, это самое важное из того, что происходит во вселенной. Многие миллионы холодных глыб болтаются в облаке Оорта[117], окружающем Солнечную систему. Имеет ли это какое-то значение? Стала бы вселенная лучше или хуже либо как-то существенно преобразилась, если бы вращение этих глыб происходило по-другому? Если бы космическая паутина галактик несколько изменилась, или если бы во вселенной сместились все нейтронные звезды, это имело бы какое-то значение? С другой стороны, мы уделяем очень большое внимание тому, что делают думающие, чувствующие создания. Их благополучие нас волнует. Страдание или радость одного человека для нас значимы. Действительно, если, ранжируя факты, вы много размышляете о том, какова конечная цель, ради чего и как все происходит, в итоге всегда оказывается, что вы, так или иначе, отдаете предпочтение думающим, ощущающим, обладающим сознанием существам.

Скажем это по-другому. Положим, вы наделены немыслимой властью и можете создать целую вселенную: скажем, у вас есть 10⁸⁰ каких-то особых частиц, которые помещаются на песчинке. В ЗАЗЕРКАЛЬЕ начало этой вселенной — до того, как она начнет развиваться и усложняться, — будет выглядеть достаточно невыразительно. Теперь предположим, что вы точно знаете: ни вы, ни какие-то другие разумные существа не смогут после этого посмотреть на созданную вами вселенную, и вы уверены, что внутри нее таких существ не будет.

Будет ли ради чего ее строить?

Таким образом, есть доводы за то, что имеют значение только вселенные, где обитают обладающие сознанием существа, то есть подобные той, где обитаем мы. Можно ли на этом основании говорить, что существуют только вселенные, похожие на ту, где живем мы?

Звучит безумно. Но не будем торопиться.

Исследование теодицеи строится на предположении о наличии странной и необычной связи между нами (сложными, думающими живыми существами) и свойствами нашей вселенной. Все — самые разные — способы понять, что это за связь, указывают на то, что происходит нечто удивительное.

После того как в портовом городе Триполи, поверив в совпадения, вы остались в дураках, мы рассмотрели одно достаточно убедительное объяснение тонкой настройки: на самом деле наша «Вселенная» представляет собой огромную и разнообразную мультивселенную, состоящую из похожих на нашу населенных областей, и в ней, возможно, есть еще совсем другие места, пригодные для жизни, совсем не похожей на нашу, а также много, невероятно много областей скучных и необитаемых. Возможность существования такой мультивселенной обосновывалась вечной инфляцией, способной бесконечно плодить новые вселенные.

А можно пойти другим путем. Предположим, что инфляция не происходит вечно. Вселенная каким-то образом зародилась, какое-то время происходила инфляция, а затем она закончилась. Кажется, все просто, но это классическое описание. Теперь включим в наше рассмотрение квантовую механику. Тогда начальное состояние Вселенной, каким бы оно ни было, заключает в себе не только ту единственную Вселенную, какой она станет позднее, а суперпозицию многих возможностей. Классические свойства этих наложенных друг на друга вселенных могут быть совсем разными, что до известной степени неотличимо от вечной инфляции, то есть, говоря иначе, от зарождения вселенных. Поскольку вселенные велики (как ничто другое!), их истории, естественно, будут декогерировать, распадаться на альтернативные, классически описываемые миры. Если отнестись серьезно к онтическому взгляду на квантовую механику, то каждый из таких миров столь же реален, как все остальные. В этом случае мы получаем то, что можно назвать квантовой мультивселенной: не просто много миров, но много вселенных. Теперь, точно так же как в случае инфлирующей мультивселенной, с точки зрения физики допустимо разнообразие значений фундаментальных постоянных, космологических свойств, и так далее. Следовательно, такой подход тоже дает возможность объяснить теодицею.

Любой из этих вариантов мультивселенной приводит к достаточно радикальной идее: Вселенная имеет смысл, поскольку она так велика и сложна, что практически неизбежно в бесконечно малой ее части есть живые существа и разум, которые и делают ее значимой.

Хотя можно быть еще более радикальными и поставить вопрос так: «Зачем нам нужен весь этот мусор?» Должны ли мы действительно считать «реальными» все эти другие области и ответвления квантового состояния, если там никого нет?

Этот вопрос приводит к двум простым, но ставящим в тупик вопросам:

Что для нас значит существовать?

Что значит существовать для кого-то, отличающегося от нас?