Космос и хаос

Человек, впервые соприкоснувшийся с картиной мира, которую рисует современная физика, или с космологическими моделями эволюции нашей Вселенной, порой испытывает самый настоящий интеллектуальный шок. Ему начинает казаться, что ученые намеренно громоздят нелепость на нелепость, словно стремятся перещеголять друг друга, – настолько эта картина не вписывается в привычные представления о реальности. Невольно вспоминается известное высказывание Нильса Бора по поводу очередной заковыристой гипотезы: эта идея, безусловно, безумна, но весь вопрос в том, достаточно ли она безумна, чтобы быть истинной. Между тем Бор вовсе не валял дурака, а всего лишь хотел подчеркнуть тот бесспорный факт, что современная физика выходит на такие уровни постижения реальности, которые напрочь лишены наглядности и не имеют аналогий в повседневном житейском опыте.

За фасадом обыденности прячутся неуловимые тени, ускользающие от всех и всяческих определений. Когда мы говорим, что вот этот предмет зеленого цвета, этот – красного, а вон тот – синего, каждому интуитивно понятно, о чем идет речь. Однако в действительности никакого синего цвета нет, есть только строго определенная длина волны электромагнитного излучения. Пчела или стрекоза воспринимают синий цвет совершенно иначе, поскольку их фасеточный глаз по-другому устроен и способен видеть в ультрафиолетовом диапазоне. Их синий и наш синий – это земля и небо. Стрекозиный синий цвет наверняка будет куда богаче оттенками и полутонами, хотя длина волны соответствующего участка спектра в обоих случаях останется в точности той же самой. Субъективная картина мира сплошь и рядом не имеет ничего общего с изнаночной сутью вещей, принципиально недоступных обыденному восприятию, которое руководствуется соображениями здравого смысла. Органы чувств – не золотой ключик и не волшебная отмычка, а всего-навсего удобный инструмент, помогающий биологическим видам приспособиться к среде обитания. Современная физика все дальше уходит от наглядности, оперируя категориями, которые могут быть адекватно описаны только на языке строгой математики. Еще совсем недавно атом рисовали в форме миниатюрной солнечной системы: положительно заряженное ядро в центре в роли крохотного светила и отрицательно заряженные шустрые электроны, крутящиеся наподобие планет вокруг ядра. Сегодня мы знаем, что эта идиллическая картинка не имеет с реальностью ничего общего. Во-первых, электроны не могут располагаться на произвольных орбитах вокруг ядра, а вынуждены занимать жестко фиксированные уровни, которые определяются энергией, имеющейся в распоряжении того или иного электрона. Отчасти это напоминает лестницу: скакать со ступеньки на ступеньку можно сколько угодно, а вот висеть между ними – извините-подвиньтесь! Во-вторых, электроны совсем не похожи на твердые планеты-шарики, хотя мы и говорим, что электрон вращается вокруг ядра. На самом деле ни о каком движении в привычном понимании этого слова здесь не может быть и речи: электрон не крутится как заведенный, но находится в некотором определенном состоянии, которое описывается сложной волновой функцией. Иными словами, мы имеем право говорить только лишь о вероятности пребывания электрона в той или иной точке.

И не спешите восклицать, что этого не может быть. Бывает всякое, и если так называемый здравый смысл откровенно пасует, отказываясь отделять зерна от плевел, это еще не повод, чтобы выбрасывать в мусорную корзину головоломные научные построения.

Можно вспомнить эпизод из повести братьев Стругацких «Улитка на склоне», когда Перец (один из главных героев) безуспешно пытается попасть на прием к директору некоего загадочного Управления по делам не менее загадочного Леса. Ким, начальник Переца, его утешает и говорит, что со временем все образуется, а когда Перец в сердцах кричит, что эта нелепая секретность ему уже поперек горла и он желает знать хотя бы такую малость, как директор выглядит, то получает исчерпывающий ответ.

Во многом знании много печали, говорили наши мудрые предки. Для чего попусту апеллировать к здравому смыслу? Если некое теоретическое утверждение целиком и полностью согласуется с опытными данными, его следует признать верным, а не заниматься пустой схоластикой. Построена крепкая и надежная модель, и покуда она работает – чего ж вам боле? Перестанет работать – ее место займет другая. Наука не религия, ее не увлекает сакраментальный вопрос «что есть истина». Наука не предлагает окончательных решений, а строит модели. Но при этом не следует забывать, что любая модель расплывчата и несовершенна; она ни в коем случае не реальность, а только ее отпечаток, и боровская модель атома ничуть не похожа подлинный атом.

И если популяризаторы от физики толкуют о дуализме свойств, изначально присущих всему населению микромира, нужно всегда помнить, что это не более чем фигура речи. Нельзя сказать, чтобы они сильно погрешили против истины, поскольку электрон действительно ведет себя как заправский фокусник, в мгновение ока меняющий обличье: то обернется волной, а то от души продемонстрирует свои корпускулярные свойства. На самом деле всему виной наши удушливые стереотипы, которые имеют к природе вещей самое косвенное отношение. Электрон не является ни волной, ни частицей, поскольку изнанка вещей творилась не под человека; электрон – всего-навсего электрон, двуликий Янус, ведущий себя так, как ему предначертано. В одних случаях он выступает как частица, а в других – как волна, оставаясь при этом непостижимой вещью в себе с фиксированной массой, отрицательным зарядом и полуцелым спином.

Теория относительности Альберта Эйнштейна (как специальная, так и общая) тоже противоречит нашему повседневному опыту. Если вы, читатель, способны наглядно вообразить искривленное трехмерное пространство, то честь вам и хвала, но большинство людей к таким подвигам решительно не готово. Между тем кривизна пространства вблизи массивных небесных тел – бесспорный факт, что не единожды было продемонстрировано экспериментально. А закон сложения скоростей в специальной теории относительности? Если водитель «копейки» едет со скоростью 60 километров в час, а велосипедист – со скоростью 30, причем оба они движутся в одном направлении, то даже ученик начальной школы без труда вычислит их скорость друг относительно друга.

А теперь представьте космический корабль, летящий вдогонку за световым лучом со скоростью 250 тысяч километров в секунду. Напомню на всякий случай, что скорость света в пустоте равняется 300 тысячам километров в секунду. Вопрос: с какой скоростью световой пучок убегает от корабля? Человек со средним образованием может подумать, что его держат за дурака, ибо ответ, казалось бы, напрашивается сам собой – 50 тысяч километров в секунду. Однако не тут-то было! Измерив скорость луча света, мы получим, как это ни странно, те же самые 300 тысяч километров в секунду. Более того, упомянутый космический корабль может впритык приблизиться к световому барьеру, но скорость света, измеренная на его борту, все равно не изменится ни на йоту и будет по-прежнему составлять 300 тысяч километров в секунду.

Дело в том, что скорость света в пустоте – величина абсолютная, это одна из фундаментальных констант. Еще более поразительно, что эта скорость отличается строгим постоянством. Из житейского опыта нам известно, что любое тело, двигающееся по инерции, раз затормозившись, не сможет набрать первоначальную скорость. Скажем, винтовочная пуля, пробив навылет дюймовую доску, полетит медленнее. А вот свет ведет себя совершенно иначе. Если поставить на пути светового луча стеклянную призму, скорость света уменьшится, потому что в стекле она меньше, чем в пустоте. Однако стоит только световому лучу вырваться на свободу, как его скорость вновь скачкообразно возрастет до 300 тысяч километров в секунду. В пустоте свет всегда распространяется с одной и той же скоростью, и повлиять на нее принципиально невозможно.

С другой стороны, все тела, имеющие ненулевую массу покоя, могут двигаться только со скоростями, меньшими, чем скорость света. И чем быстрее такое тело движется, тем больше возрастает его масса и тем медленнее идут установленные на нем часы. Теоретически можно разогнать элементарную частицу, например протон, до такой скорости, что его масса превысит массу всей нашей Галактики. Принять подобное утверждение нелегко, однако в действительности так оно и есть. Привычные представления о природе вещей оказываются несостоятельными при скоростях, приближающихся к скорости света.

И нельзя спрашивать, почему природа поступила именно так, а не иначе, подобный вопрос далеко не всегда корректен. Ровно с тем же успехом можно спросить, почему скорость света равняется 300 тысячам километров в секунду, а не другой величине – большей или меньшей. Можно поинтересоваться, для чего природе вообще понадобилось ограничивать скорость распространения сигнала некоей предельной величиной. Почему материальные тела не могут перемещаться со сколь угодно большой скоростью? Все это совершенно пустые вопросы, не имеющие права на существование. Почему, почему... Толочь воду в ступе можно до посинения. По кочану да по капусте! Так устроен мир, и переделать его никому еще не удавалось, что бы ни говорили по этому поводу ортодоксальные марксисты.

Закон сохранения энергии был сформулирован без малого 300 лет тому назад, но до сих пор ничего не известно о механизмах работы этого закона. Просто все процессы протекают так, что энергия сохраняется. Столь же нелепы рассуждения о том, что было, когда мира не было. Между прочим, это понимали еще древние. Блаженный Августин в свое время говаривал, что мир был сотворен не во времени, а вместе со временем, поэтому толковать о существовании чего бы то ни было до момента «ноль» не имеет никакого смысла. Что тут скажешь? Головастый был поп, и современные астрофизики подпишутся под каждым его словом.

К сожалению, есть вопросы, не имеющие права на постановку. Пока наука барахталась в пеленках и спрашивала природу о явлениях простых и привычных, ответы звучали вполне осмысленно. Масштаб человеческих притязаний был в ту пору сопоставим с его собственным масштабом. Однако законы природы меняются до неузнаваемости, когда силы, поля и расстояния выходят за пределы нашего повседневного опыта. Стоило нам спросить, чем является материя – частицей или волной, ответ оказался настолько неожиданным, что рассудок отказывался его принять. Мы настаивали на жесткой альтернативе, но с точки зрения природы вопрос в такой формулировке был лишен смысла. Следует раз и навсегда усвоить, что Вселенная создавалась не ради нас, мы только побочный продукт ее эволюции, а потому ответы, которые нам преподносит природа, не обязаны укладываться в любезные нашему сердцу схемы. Спрашивать тоже надо с умом.

У американского фантаста Роберта Шекли есть замечательный рассказ, называющийся просто и со вкусом – «Верный вопрос». Некая могущественная галактическая раса, давным-давно канувшая в небытие, построила уникальный агрегат, знающий все на свете. Он мог ответить на любой вопрос, если тот поставлен правильно. Слухом, как известно, земля полнится, и легионы энтузиастов бороздят космические просторы, не теряя надежды отыскать легендарный Ответчик. Некоторым это удается, и тогда те, кому улыбнулась удача, спешат задать мудрой машине вопрос о Самом Важном. Кто-то спрашивает о багрянце, кто-то – о законе восемнадцати, а кто-то – о жизни и смерти, как Пастернак у Сталина, потому что у каждого народа свои собственные представления о природе вещей. Однако все ходоки неизбежно терпят фиаско. К сожалению, Ответчик связан корректно поставленными вопросами, а такие вопросы требуют знаний, которыми спрашивающие не располагают. Задать толковый вопрос оказывается почти невыполнимой задачей. Землянам тоже не повезло.

Одним словом, незадачливым звездопроходцам не пофартило. Они судили да рядили так и эдак, но толку от их усилий было чуть. Последняя попытка выглядела так:

Ничего более конкретного они не добились. Долгие часы они мучили Ответчик, мучили себя, но правда ускользала все дальше и дальше.

Если с грехом пополам нам удалось нащупать кое-какие закономерности микромира и даже кое-что экспериментально проверить, это еще не означает, что мы получим ответы на все проклятые вопросы. Подлинная природа вещей все равно не дается в руки, и недаром Лев Давидович Ландау рвал и метал, когда готовил к печати популярную брошюру «Что такое теория относительности?». «Это же не лезет ни в какие ворота, – кипятился он, обращаясь к своему соавтору Юрию Борисовичу Румеру, – двое проходимцев пытаются убедить простака, что он за гривенник разберется в проблеме». Разумеется, Ландау был абсолютно прав. Аналогия и метафора – вещи хорошие, но и они рано или поздно начинают пробуксовывать. При всем желании мы не можем наглядно вообразить пространственно-временную пену в области планковских длин или свернутые в тончайшие трубочки дополнительные измерения, потому что Homo sapiens – это всего-навсего умная обезьяна, сумевшая овладеть речью и понятийным мышлением. Наши органы чувств жестко привязаны к биотопу под названием «планета Земля», где нас растили и пестовали на протяжении 3 миллиардов лет. Выше головы не прыгнешь, и потому реальная подоплека мироустройства, остающаяся тайной за семью печатями, сплошь и рядом может быть показана только математически.

Мир функционирует по универсальным законам, именуемым законами природы, и математика выступает в роли путеводителя по нечеловеческим областям мира. Интеллект, сформировавшийся в земной биологической нише, на каждом шагу пасует перед парадоксами, которые нельзя укусить, понюхать или взять в руку. Для того, кто провалился в черную дыру, пространство приобретает вид времени, поскольку он не сможет вернуться назад, подобно тому как невозможно двигаться вспять по оси времени, то есть в прошлое. Вообразить наглядно такую картину нелегко, однако математика, как нить Ариадны, позволяет проникнуть в такие закоулки мироздания, куда заказан путь простым смертным. Правда, некоторые ученые утверждают, что разбираются в подобных вещах столь же непринужденно, как различают на вкус соленое или кислое. На самом деле они немного лукавят: в действительности они понимают всего лишь соответствие теории и опытных результатов.

Физика с математикой – это узкая тропинка над пропастями, недоступными человеческому воображению. Человек так устроен, что жаждет окончательных истин, но в науке необходима сдержанность. Мир отказывается отвечать на вопросы о своей окончательной сущности, и мы теряемся, когда узнаем, что абсолютный вакуум вовсе не пуст, а энергия может быть отрицательной. Между прочим, именно в этом коренится видовое отличие между верой и знанием. Вера все знает наперед, у нее, как у ловкого шулера, всегда спрятана в рукаве козырная карта. А наука отчетливо сознает свое несовершенство. Математика может многое, но далеко не все.

К сожалению, и математика не всегда выручает, ибо нет никакой уверенности, что мир по своей природе математичен. Конечно, этот хитроумный код позволяет иногда получать ответы на правильно поставленные вопросы, но это еще не означает, что математические символы вскрывают суть вещей. Конечно же, мы не столь наивны, чтобы перечеркнуть математический подход в принципе, мы только подчеркиваем сугубо подсобную роль математики как познавательного орудия, помогающего достичь определенной цели. О тождественности объекта познания и инструмента познания речи здесь нет. Станислав Лем так написал об этом:

Золотые слова. По сути дела, речь здесь идет о том, что наши модели, если даже они исправно работают, замечательно согласуются с опытом и дают предсказуемые результаты, могут оказаться всего лишь бледной тенью непостижимой реальности. И это еще в лучшем случае. А вдруг когда-нибудь выяснится, что все наши модели, напичканные головоломной математикой, не имеют ровным счетом никакого отношения к миру вещей? Такую малоприятную перспективу тоже следует иметь в виду на всякий случай. И хотя прагматический аспект научных теорий от этого ничуть не пострадает, будет все же до глубины души обидно сознавать, что человечеству никогда не суждено продраться к первоосновам бытия. Этот глубоко философский вопрос остроумно обыграл уже знакомый нам Роберт Шекли.

В его блистательном романе «Обмен разумов» есть небольшая глава, посвященная так называемому Искаженному Миру – зыбкой и причудливой изнанке скучной реальности. Позволим себе несколько цитат.

И далее:

Конечно же, дядя шутит, но, как известно, в каждой шутке всегда есть доля шутки. Мир оказался гораздо сложнее, чем наши доморощенные представления о нем, и об этом ни на минуту не следует забывать. Разумеется, мне меньше всего хотелось, чтобы вы, читатель, подумали, будто природа непознаваема. Я просто-напросто пытался подчеркнуть, что нужно трезво оценивать свои возможности, а не заниматься дешевым шапкозакидательством.