Кратчайшая история времени - Стивен Уильям Хокинг

при этом мы пока не можем считать все проблемы в этих областях науки решенными. И пока что у нас не очень-то получается предсказывать человеческое поведение на основании математических уравнений! Так что даже если и найдется полный набор фундаментальных законов, потребуется много лет для решения труднейшей интеллектуальной задачи разработки более совершенных методов аппроксимации, которые позволят делать полезные предсказания возможных исходов в сложных реальных ситуациях. Полная непротиворечивая единая теория – это всего лишь первый шаг: наша цель состоит в полном понимании всего вокруг нас и нашего собственного существования.

Заключение

Мы находимся в ошеломляющем мире. Мы хотим понять смысл того, что видим вокруг нас, и спросить: какова природа Вселенной? Каково наше место в ней? Откуда она и мы появились? Почему все именно таково, каково оно есть?

В попытке ответить на эти вопросы мы принимаем некую картину мироздания. Эта картина может иметь вид бесконечной башни из черепах, на которой покоится плоская Земля, а может иметь вид теории суперструн. Обе – это просто теории Вселенной, правда, вторая более математическая и более точная, чем первая. У обеих теорий нет наблюдаемых подтверждений: никто никогда не видел гигантской черепахи, несущей Землю на спине, но ведь никто не видел и супреструн. И все же «черепаховая» теория не может быть хорошей научной теорией, потому что предсказывает возможность падения людей с края света. Это пока что не согласуется с нашим опытом, если только этим не объясняется исчезновение людей в Бермудском треугольнике!

Самые ранние попытки теоретического описания и объяснения Вселенной основывались на представлении о том, что событиями и явлениями природы управляют духи с человеческими эмоциями, поступавшие совсем как люди и очень непредсказуемым образом. Эти духи населяли природные объекты, такие как реки, горы и небесные тела, включая Солнце и Луну. Их полагалось ублажать, и люди стремились добиться их расположения, чтобы обеспечить плодородие почвы и смену времен года. Но постепенно люди стали подмечать некоторые закономерности: Солнце всегда встает на востоке и заходит на западе независимо от того, были ли принесены жертвы богу Солнца. Оказалось также, что Солнце, Луна и планеты движутся по четко определенным путям на небе и что их пути можно предсказать заранее и весьма точно. Солнце и Луна все еще оставались божествами, но эти божества подчинялись строгим законам и, по-видимому, без каких бы то ни было исключений, если не считать историй вроде той, где Иисус Навин остановил Солнце.

От черепах к искривленному пространству. Древнее и современное представление о Вселенной

Сначала эти закономерности и законы были подмечены в астрономии и нескольких других ситуациях. Но с развитием цивилизации и в особенности на протяжении последних трех столетий количество открываемых закономерностей постоянно увеличивалось. На волне успехов, достигнутых с помощью этих законов, Лаплас выдвинул в начале XIX века свой постулат научного детерминизма – то есть он предположил существование набора законов, которые позволяют абсолютно точно определить эволюцию Вселенной при условии, что известна ее конфигурация в какой-то момент времени.

Детерминизм Лапласа был неполным в двух аспектах: он не объяснял, как следует выбирать законы природы, а также не определял начальную конфигурацию Вселенной. Эти два аспекта оставались прерогативой Бога. Бог решал, как должны начинаться Вселенная и законы, которым она должна подчиняться, но при этом не вмешивался в ход дальнейших событий. В сущности, участие Бога ограничивалось аспектами, которые находились вне пределов понимания науки XIX века.

Теперь мы знаем, что надеждам Лапласа построить детерминистскую картину мира не суждено было сбыться, во всяком случае так, как он это имел в виду. Принцип неопределенности квантовой механики означает, что некоторые пары величин, такие как положение и скорость частицы, невозможно предсказать с абсолютной точностью. В квантовой механике эта ситуация разрешается посредством класса квантовых теорий, в которых частицы не имеют четко определенного положения и скорости, а представляют собой волны. Эти квантовые теории детерминистичны в том смысле, что устанавливают законы эволюции волн со временем. Так, если нам известно состояние волны в какой-то момент времени, то мы можем вычислить ее состояние в любой другой момент времени. Элемент непредсказуемости и случайности появляется только при интерпретации волны в терминах положений и скоростей частиц. Но, возможно, это как раз наша ошибка и никаких положений и скоростей частиц не существует, а есть только волны. И все дело просто в том, что мы пытаемся «втиснуть» волны в наше представление о положениях и скоростях и возникающая непредсказуемость есть результат несоответствия наших представлений реальности.

Мы, в сущности, пересмотрели назначение науки – теперь она состоит в открытии законов, которые позволят предсказывать события с точностью, допускаемой принципом неопределенности. Но при этом остается открытым вопрос о том, как и почему были выбраны именно эти законы и начальное состояние Вселенной.

В этой книге особый упор сделан на законы, управляющие тяготением, потому что именно тяготение определяет крупномасштабную структуру Вселенной, несмотря на то, что это самое слабое из четырех видов взаимодействий. Законы тяготения оказались несовместимы с господствовавшим вплоть до недавнего времени представлением о том, что Вселенная не меняется во времени: из того, что под действием тяготения тела всегда притягиваются друг к другу, следует, что Вселенная либо расширяется, либо сжимается. Согласно общей теории относительности в какой-то момент в прошлом Вселенная должна была находиться в состоянии с бесконечной плотностью – это Большой взрыв, фактически начало времен. Аналогичным образом, если всей Вселенной предстоит сжаться, то в будущем она должна достичь другого состояния с бесконечной плотностью – это так называемое Большие сжатие, которое станет концом времен. Даже если всей Вселенной не суждено сжаться, то в ней все равно будут сингулярности в ограниченных областях, где произошел коллапс с образованием черной дыры. Эти сингулярности станут концом времени для любого, кто упадет в черную дыру. В момент Большого взрыва и в других сингулярностях все законы природы перестают действовать, и Бог волен выбирать ход событий и характер рождения Вселенной по своему усмотрению.

Сочетание квантовой механики с общей теорией относительности, похоже, должно открыть новую возможность, которой не было до сих пор: пространство и время могут совместно образовать конечное четырехмерное пространство-время без сингулярностей и границ, подобно поверхности Земли, но с большим числом измерений. Похоже, что эта идея в состоянии объяснить многие из наблюдаемых свойств Вселенной, таких как однородность на крупных масштабах и отклонения от однородности на меньших масштабах, включая галактики, звезды и даже людей. Но если Вселенная полностью самодостаточна, не имеет