Коротка історія часу - Стівен Вільям Хокінг

Розділ 12   ВИСНОВОК

Світ, в якому ми перебуваємо, спантеличує. Нам хочеться зрозуміти те, що ми бачимо навколо, і спитати: яка природа Всесвіту? Яке наше місце в ньому і звідки він і ми взялися? Чому він такий, як є?

Щоб спробувати відповісти на ці питання, ми приймаємо деяку «картину світу». Картиною служить як нескінченна вежа з черепах, що підтримує плоску Землю, так і теорія суперструн. Обидві — теорії Всесвіту, але друга набагато математичніша і точніша, ніж перша. Обидвом теоріям бракує спостереженнєвих доказів: ніхто ніколи не бачив велетенської черепахи з Землею на спині, але й суперструн теж ніхто не бачив. Однак теорія з черепахами не може бути доброю науковою теорією, бо вона передбачає, що люди будуть здатні випадати через край світу. Це не узгоджується з досвідом, хіба що це виявиться, як припускають, поясненням зникнення людей в Бермудському трикутнику!

Найранніші теоретичні спроби описати та пояснити Всесвіт містили ідею, що подіями та природними явищами керують духи, що мають людські емоції і поводяться дуже схоже на людей і непередбачувано. Ці духи населяли природні об’єкти, наприклад річки та гори, і зокрема небесні тіла, як Сонце та Місяць. Їх треба було замирювати, а їхню прихильність завойовувати, щоб ґрунт був родючий і мінялись пори року. Але мало-помалу, мабуть, помітили, що існують деякі закономірності: Сонце завжди сходить на сході, й сідає на заході, незалежно від того, чи принесена жертва богові Сонця. Ба більше, Сонце, Місяць і планети рухаються через небо певними шляхами, які можна обчислити наперед з великою точністю. Сонце і Місяць усе ще можуть бути богами, але ці боги коряться певним законам, вочевидь без жодного винятку, якщо не розглядати історій, подібних до тої, як Сонце зупинилося задля Ісуса Навина.

Спочатку ці закономірності та закони були очевидні лише в астрономії та деяких інших ситуаціях. Однак з розвитком цивілізації, особливо в останні 300 років, виявляли все більше й більше закономірностей і законів. Успіх цих законів привів Лапласа на початку дев’ятнадцятого століття до постулату наукового детермінізму; тобто він запропонував, що існуватиме набір законів, що точно визначатиме розвиток Всесвіту, якщо знати його конфігурацію в якийсь момент часу.

Детермінізм Лапласа був неповний з двох причин. Він не говорив, як ці закони треба вибирати і не вказував початкової конфігурації Всесвіту. Це було залишене Богові. Бог вибрав би, як Всесвітові початися і якими законами керуватися, але надалі Він не буде втручатися у Всесвіт. По суті, Бога обмежили сферами, які наука дев’ятнадцятого століття не розуміла.

Сьогодні ми знаємо, що надії Лапласа на детермінізм нездійсненні, принаймні в тому вигляді, який він мав на увазі. З принципу невизначеності квантової механіки випливає, що деякі пари величин, наприклад положення і швидкість частинки, не можна передбачити одночасно абсолютно точно. Квантова механіка розглядає таку ситуацію за допомогою класу квантових теорій, в яких частинки не мають чітко визначених положень і швидкостей, а натомість представлені хвилею. Ці квантові теорії детерміністичні в тому розумінні, що вони дають закони для еволюції хвилі з часом. Тож, якщо знати хвилю в один момент часу, можна її обчислити в будь-який інший момент. Непередбачуваний, випадковий елемент з’являється лише тоді, коли ми намагаємося інтерпретувати хвилю в термінах положень і швидкостей частинки. Але, можливо, в цьому наша помилка: можливо, нема положень і швидкостей частинки, а є лише хвилі. Просто ми намагаємося втиснути хвилі в наші упереджені уявлення про положення та швидкості. Вислідна невідповідність і є причина позірної непередбачуваності.

По суті, ми переозначили завдання науки: відкриття законів, що дозволять нам передбачати події аж до меж, встановлених принципом невизначеності. Однак залишається питання: як чи чому були вибрані закони і початковий стан Всесвіту?

В цій книжці я приділив особливу увагу законам, що керують гравітацією, бо саме гравітація формує великомасштабну структуру Всесвіту, навіть при тому, що це найслабша з чотирьох видів сил. Закони гравітації були несумісні з поглядом, що Всесвіт незмінний у часі, якого ми дотримувалися донедавна: з того, що гравітація завжди притягує, випливає, що Всесвіт має або розширюватися, або стискатися. Згідно з загальною теорією відносності, в минулому повинен був існувати стан нескінченної густини, Великий вибух, що був би фактичним початком часу. Аналогічно, якщо б увесь Всесвіт реколапсував, то має бути інший стан нескінченної густини у майбутньому, Великий стиск, який буде кінцем часу. Навіть якщо ввесь Всесвіт не реколапсує, будуть сингулярності в якихось локальних областях, що сколапсували, створюючи чорні діри. Такі сингулярності будуть кінцем часу для кожного, хто впаде в чорну діру. У Великому вибуху та інших сингулярностях усі закони перестають працювати, тож у Бога все одно буде повна свобода вибрати те, що відбулося, і як почався Всесвіт.

Коли ми об’єднуємо квантову механіку з загальною теорією відносністю, схоже, з’являється нова можливість, якої не було раніше: що простір та час разом можуть формувати скінченний, чотиривимірний простір без сингулярностей та меж, як поверхня Землі, але з більшою кількістю вимірів. Здається, ця ідея може пояснити багато спостережуваних властивостей Всесвіту, наприклад великомасштабну однорідність, а також меншомасштабні відхили від однорідності, як галактики, зорі і навіть люди. Вона навіть може пояснити стрілу часу, що ми спостерігаємо. Але якщо Всесвіт повністю замкнутий, без сингулярностей та меж, і його повністю описує єдина теорія, то це має глибокі наслідки для ролі Бога як Творця.

Айнштайн якось поставив питання: «Який вибір був у Бога при створенні Всесвіту?». Якщо пропозиція безмежовості правильна, то він не мав ніякої свободи вибору початкових умов. Звичайно, він би ще мав свободу вибору законів, яким підкоряється Всесвіт. Це, однак, може бути насправді не така вже й свобода вибору; цілком можливо, що існує одна або лише декілька повних єдиних теорій, наприклад теорія гетеротичної струни, що самоузгоджені й дозволяють існування таких складних структур, як люди, що можуть досліджувати закони Всесвіту і запитувати про суть Бога.

Навіть якщо існує лише одна можлива єдина теорія, це всього лише набір правил і рівнянь. А що ж саме надає живого духа цим рівнянням та створює Всесвіт, що вони описують? Звичайний науковий підхід — створення математичної моделі — не може відповісти на питання, чому повинен існувати Всесвіт, який така модель описуватиме. Чому Всесвіт взагалі завдав собі клопоту існувати? Чи дійсно єдина теорія така ґрунтовна, що приводить до свого власного існування? Чи їй потрібен творець, і в такому разі, чи має він якийсь інший вплив на Всесвіт? І хто створив його?

Дотепер більшість науковців були