Черные дыры и молодые вселенные - Стивен Уильям Хокинг

которую мы используем для описания результатов наблюдений. Та теория является хорошей, которая логично выстроена, описывает широкий круг наблюдений и предсказывает результаты новых наблюдений. По сути дела, нет никакого смысла задаваться вопросом, соответствует ли теория реальности, потому что на самом деле мы ничего не знаем о подлинной реальности. Этот взгляд на научные теории причисляет меня как к стану инструменталистов, так и к стану позитивистов – выше я уже упоминал, что меня называли и так и эдак. Человек, назвавший меня позитивистом, добавил: все прекрасно знают, что позитивизм отжил свой век. То есть он опять использовал метод опровержения путем диффамации. Может быть, позитивизм и отжил свой век как интеллектуальная прихоть вчерашнего дня, однако изложенный мною принцип позитивизма представляется единственно возможным для того, кто ищет новые законы и новые способы описания Вселенной. Нет смысла взывать к реальности, потому что у нас нет и не может быть концепции реальности, независимой от модели.

На мой взгляд, подспудная вера в некую реальность, независимую от модели, лежит в основе тех трудностей, которые испытывают философы от науки, когда они пытаются объяснить квантовую механику или принцип неопределенности. Есть такой знаменитый мысленный эксперимент: кот Шрёдингера. Кота помещают в запечатанный ящик. На кота нацеливают ружье, которое должно выстрелить, если распадется радиоактивное ядро. Вероятность этого события составляет 50 %. (Сегодня никто не отважится предложить такой эксперимент, даже и мысленный. Но во времена Шрёдингера никто и не помышлял о движении за права животных.)

Открывая ящик, приходится рассчитывать лишь на два сценария: кот либо жив, либо мертв. Но пока ящик закрыт, квантовое состояние кота – это комбинация реальностей мертвого кота и кота живого. Многие философы от науки не в состоянии этого принять. Кот не может быть наполовину живым, а наполовину застреленным. «Так же как нельзя быть наполовину беременной!» – восклицают они. Они испытывают трудности, потому что подсознательно обращаются к классической концепции, согласно которой объект имеет определенную, и только одну, историю. А вся сущность квантовой механики в том и состоит, что у нее другой взгляд на вещи. В соответствии с ним объект обладает не одной историей, а совокупностью всех возможных историй. В большинстве случаев вероятность того, что будет реализован некий сценарий, сводится на нет вероятностью того, что будет реализован сценарий, несколько отличный от первого. Но в ряде случаев вероятности близких сценариев усиливают друг друга. История объекта – это не что иное, как один из таких усиленных сценариев.

В случае с котом Шрёдингера усиленных сценариев два. В одном из них кот застрелен, а в другом спасен. В квантовой теории обе вероятности могут сосуществовать. Но некоторые философы блуждают в двух соснах, поскольку изначально предполагают, что у кота может быть только одна судьба.

Природа времени – еще один пример области, в которой физические теории определяют нашу концепцию реальности. Считалось очевидным, что время утекает безвозвратно независимо от того, что именно происходит. Но теория относительности объединяет время с пространством и говорит, что и то и другое может быть деформировано, или искривлено, веществом и энергией во Вселенной. Таким образом, наше восприятие природы времени изменилось: раньше мы считали, что время не зависит от Вселенной, а теперь мы полагаем, что Вселенная формирует время. Теперь мы понимаем, что мог существовать такой момент во времени, до которого само понятие времени не было определено. Двигаясь вспять, можно достигнуть непреодолимого барьера, сингулярности, преодолеть который невозможно. Если это так, то нет смысла спрашивать, кто или что стало причиной Большого взрыва. Все разговоры о причинах или акте творения неявно подразумевают, что до сингулярности Большого взрыва существовало время. Мы уже давно, по крайней мере четверть века знаем, что общая теория относительности Эйнштейна предсказывает зарождение времени в сингулярности пятнадцать миллиардов лет назад. Но философы до сих пор не могут уловить сущность этой идеи. Их до сих пор беспокоят основы квантовой механики, заложенные шестьдесят пять лет назад. Они не понимают, что передний край физики успел продвинуться далеко вперед.

Еще хуже обстоят дела с математической концепцией мнимого времени. Мы с Джимом Хартлом предположили, что Вселенная может не иметь ни начала, ни конца. Я был подвергнут суровой атаке со стороны философа от науки за мои высказывания о мнимом времени. Он спросил: «Что может быть общего у такого математического трюка, как мнимое время, с реальной Вселенной?» Мне кажется, этот философ чисто технически перепутал математические термины, обозначающие действительные и мнимые числа, с тем, как эти термины используются в повседневном языке. Это снова подтверждает мою точку зрения: откуда мы можем знать, что именно реально, если у нас нет теории или модели, с помощью которой эту реальность можно проверить?

Я использовал примеры из теории относительности и квантовой механики, чтобы указать на те проблемы, с которыми мы сталкиваемся, когда хотим осмыслить Вселенную. Неважно, понимаете ли вы основные принципы относительности и квантовой механики. Неважно даже, верны ли эти теории. Но надеюсь, я сумел показать, что только в рамках этого позитивистского подхода, рассматривающего теорию как модель, можно познать Вселенную. По крайней мере с точки зрения физика-теоретика. Я верю, что мы сумеем найти непротиворечивую парадигму, которая описывает все во Вселенной. Если мы сможем это сделать, это будет подлинным триумфом человечества.

Глава седьмая

Добьются ли своего физики-теоретики?[21]

На этих страницах я хочу поразмышлять о том, насколько вероятно, что теоретическая физика сможет прийти к своей цели в обозримом будущем. Скажем, к концу XX века. Под целью я, разумеется, имею в виду полную, непротиворечивую теорию физических взаимодействий, которая смогла бы описать и свести воедино все возможные наблюдения. Конечно, такие прогнозы нужно делать с осторожностью. По крайней мере дважды мы полагали, что стоим на пороге этого великого прорыва. В начале XX века считали, что все можно объяснить с точки зрения механики сплошных сред: необходимо только измерить коэффициенты упругости, вязкости, проводимости и прочие. Эти надежды рухнули, когда была открыта атомная структура вещества и сформулированы принципы квантовой механики. Вспомним, как в конце 1920-х годов Макс Борн говорил ученым, которые навестили его в Гёттингене: «Той физике, которую мы знали до сих пор, придет конец через шесть месяцев». Это произошло вскоре после того, как Поль Дирак, также Лукасовский профессор, сформулировал свое знаменитое уравнение. Оно описывает поведение электрона. Ожидалось, что аналогичное уравнение будет справедливо и для протона, второй элементарной частицы, известной в то время. Но открытие нейтрона и ядерных сил развеяло эти надежды. Теперь мы