Макс Тегмарк
Наша математическая вселенная. В поисках фундаментальной природы реальности
© Max Tegmark, 2014
© А. Сергеев, перевод на русский язык, 2017
© А. Бондаренко, художественное оформление, макет, 2017
© ООО «Издательство Аст», 2017
Издательство CORPUS ®
* * *Посвящается Мейе
Глава 1. Что такое реальность?
Деревья в основном состоят из воздуха. Сгорая, они вновь возвращаются в воздух, а в их огне высвобождается тепло солнечного пламени, которое было связано в ходе превращения воздуха в дерево. А небольшое количество оставшегося пепла – это та часть, которая поступила не из воздуха, а из твердой земли.
Ричард Фейнман
Есть многое в природе, друг Горацио, что и не снилось нашим мудрецам.
Уильям Шекспир
Не то, чем кажется
Секунду спустя я умер. Я бросил педали и ударил по тормозам, но было уже поздно. Фары. Решетка радиатора. Сорок тонн стали, истошно вопящих, будто современный дракон. Я успел увидеть глаза водителя. Время для меня замедлилось, жизнь промелькнула перед глазами, а последней мыслью было: «Надеюсь, это просто ночной кошмар». Увы, нутром я чувствовал, что это – реальность.
Но как я мог быть уверен, что это не сон? Вдруг бы перед самым ударом я увидел нечто, возможное только во сне – скажем, что моя покойная учительница Ингрид, живая и здоровая, сидит на багажнике моего велосипеда? Или вдруг бы пятью секундами раньше в левом верхнем углу поля зрения появилось всплывающее окно с текстом: «Ты уверен, что стоит выезжать на перекресток, не взглянув направо?», а под ним пара кнопок: «Далее» и «Отмена»? Если бы я насмотрелся таких фильмов, как «Матрица» и «Тринадцатый этаж», то мог бы задуматься, не является ли вся моя жизнь компьютерной симуляцией, и поставить под вопрос свои представления о природе реальности. Однако я не пережил ничего подобного и погиб с твердой уверенностью, что проблема совершенно реальна. В конце концов, что может быть тверже и реальнее, чем сорокатонный грузовик?
Однако не все устроено так, как кажется на первый взгляд. Это касается и грузовиков, и реальности как таковой. Об этом не только рассуждают философы и писатели-фантасты, но и свидетельствуют результаты физических экспериментов. Уже столетие физики знают, что твердая сталь – это главным образом пустота. Атомные ядра, составляющие 99,95 % ее массы – это крошечные шарики, занимающие около 0,0000000000001 % ее объема, и этот почти вакуум воспринимается как твердый лишь за счет электрических сил, очень надежно удерживающих ядра на своих местах. Более того, ученые выяснили, что субатомные частицы, по-видимому, могут находиться одновременно в нескольких местах. Эта загадка составляет суть квантовой физики (гл. 7 ). Но если я сложен из таких частиц, а те могут находиться в двух местах сразу, не может ли такое произойти и со мной? На самом деле, за три секунды до аварии я подсознательно решал: смотреть ли мне только налево, куда я всегда поворачивал по пути в гимназию Блакебергс, поскольку на поперечной улице никогда не было движения – или взглянуть и направо, на всякий случай? В то утро 1985 года злополучное спонтанное решение привело меня на край гибели. Все зависело от того, попадет ли один-единственный атом кальция в конкретный синапс префронтальной коры моего головного мозга, вызвав возбуждение конкретного нейрона и отправку им электрического сигнала, который запустит целый каскад активности других нейронов, совместно кодирующих мысль «Не беспокойся». Так что, если бы атом кальция изначально находился сразу в двух слегка различных положениях, то полсекунды спустя мои глаза смотрели бы сразу в двух направлениях, пару секунд спустя мой велосипед находился бы в двух местах одновременно, а еще немного погодя я был бы одновременно и жив, и мертв. Ведущие мировые физики, занимающиеся квантовой теорией, эмоционально рассуждают, действительно ли случается нечто такое, отчего наш мир расщепляется на параллельные вселенные с различными историями, или действительно ли уравнение Шредингера, главный квантовый закон движения, нуждается в поправках. Так умер ли я на самом деле? В данной реальности это едва со мной не случилось, но погиб ли я в другой вселенной, столь же реальной, где эта книга осталась ненаписанной? Если я одновременно жив и мертв, можем ли мы скорректировать наши представления о том, что такое реальность, чтобы все это приобрело смысл?
Если вам кажется, что написанное мной абсурдно и что физики мутят воду, предупреждаю: когда я подойду к рассказу, как я воспринял тот момент, будет еще хуже. Если я нахожусь в двух разных местах двух параллельных вселенных, то одна из моих копий выживет. Если применить те же рассуждения ко всем прочим способам, которыми я мог бы умереть в будущем, то, похоже, всегда будет по крайней мере одна параллельная вселенная, в которой я никогда не умру. Поскольку мое сознание существует только там, где я жив, означает ли это, что субъективно я бессмертен? Если да, то будете ли и вы ощущать себя бессмертным? Мы ответим на эти вопросы в гл. 8.
Удивляет ли вас, что физика видит реальность куда более странной, чем мы могли вообразить? На самом деле, это не так уж удивительно, если всерьез воспринимать дарвиновскую теорию эволюции! Эволюция наделила нас интуицией лишь в отношении тех аспектов физики, которые имели значение для выживания наших далеких предков, вроде параболических траекторий летящих камней (что объясняет наш интерес к бейсболу). Доисторическая женщина, слишком глубоко задумавшаяся о том, из чего в конечном счете состоит материя, могла не заметить подкрадывающегося тигра и выбыть из генофонда. Таким образом, теория Дарвина дает проверяемое предсказание: всякий раз, когда мы применяем технику, чтобы взглянуть на реальность за пределами человеческих масштабов, наша эволюционно выработанная интуиция дает сбой. Мы неоднократно проверяли это предсказание, и результаты безоговорочно свидетельствуют в пользу Дарвина. Эйнштейн понял, что при высоких скоростях время замедляется, и укорял Нобелевский комитет, посчитавший это открытие слишком странным для того, чтобы присудить автору премию именно за теорию относительности. При низких температурах жидкий гелий может течь вверх. При высоких температурах сталкивающиеся частицы меняют свою идентичность. Для меня электрон, который при столкновении с позитроном превращается в Z -бозон, кажется почти настолько же естественным, как пара автомобилей, сливающихся при столкновении в круизный лайнер. В микроскопических масштабах частицы, как ни удивительно, способны находиться в двух местах одновременно, и это приводит к описанным выше квантовым головоломкам. В астрономически огромных масштабах – вот сюрприз! – странности появляются вновь. Если вы интуитивно понимаете все аспекты черных дыр, то, я думаю, вы единственный в своем роде и вам следует немедленно отложить эту книгу и опубликовать свои открытия, прежде чем кто-либо уведет у вас из-под носа Нобелевскую премию за квантовую гравитацию. При переходе на еще большие масштабы нас ждут новые странности, поскольку реальность гораздо грандиознее всего, что можно увидеть в лучшие телескопы. Доминирующая сейчас теория о начале Вселенной, теория космологической инфляции (гл. 5 ), предполагает, что пространство не просто громадно, а бесконечно и содержит бесконечно много точных ваших копий и еще больше ваших «почти копий», проживающих все возможные варианты вашей жизни в параллельных вселенных двух типов. Если правильность этой теории подтвердится, то, даже окажись что-то не так с аргументом из квантовой физики (я привел его выше, когда рассказал о своей копии на велосипеде, не добравшейся до школы), все равно будет существовать бесконечно много других Максов в солнечных системах где-то в далеком космосе, проживших точно такие же жизни вплоть до того же судьбоносного момента и решивших не смотреть направо.
Иными словами, открытия в физике поставили под вопрос некоторые из наших фундаментальных представлений о реальности и при проникновении в микрокосм, и при выходе в макрокосм. Многие представления о реальности подвергаются тяжелым испытаниям даже в промежуточных, соразмерных людям масштабах, когда мы средствами нейробиологии проникаем в наш мозг (гл. 11 ).
И последнее – по порядку, но не по значению: мы знаем, что математические уравнения открывают окно в механику природы, что метафорически проиллюстрировано на рис. 1.1. Но почему наш физический мир демонстрирует столь исключительную математическую упорядоченность, позволившую Галилею, супергерою от астрономии, объявить природу книгой, «написанной на языке математики», а нобелевскому лауреату Юджину Вигнеру говорить о «непостижимой эффективности математики в естественных науках» как о загадке, требующей разрешения? Ответ на этот вопрос – главная цель этой книги. В гл. 10–12 мы рассмотрим удивительные связи между вычислениями, математикой, физикой и сознанием. Я также поделюсь с вами своей (на первый взгляд сумасшедшей) идеей: наш физический мир не только описывается математикой, он и есть математика, делающая нас самосознающими частями гигантского математического объекта. Это приводит нас к новому, последнему семейству параллельных вселенных, столь обширному и экзотическому, что рядом с ним бледнеют все упомянутые выше странности, и это вынуждает нас отбросить самые глубокие врожденные представления о реальности.
Как ответить на вопрос о сущности жизни, Вселенной и т.п.? В юмористическом фантастическом романе Дугласа Адамса "Автостопом по Галактике" ("The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy") компьютер выдал ответ в виде цифры: "42". Однако сложнее всего найти правильный ответ. Понимаю, Дуглас Адамс пошутил. Но и он не станет отрицать, что математика внесла огромный вклад в раскрытие тайн Вселенной.
Бозон Хиггса предсказан все тем же инструментом, что и планета Нептун, и радиоволны - при помощи математики. Как известно, Галилей заявил, что Вселенная является "великой книгой", написанной на языке математики. Почему же наша Вселенная кажется нам столь математичной? Как это понимать? В моей новой книге "Наша математическая Вселенная" я разъясняю, что Вселенная не просто описывается при помощи математики, но она сама и есть математика в том смысле, что все мы представляем собой элементы гигантского математического объекта, который в свою очередь является частью мультивселенной - столь гигантской, что по сравнению с ней остальные мультивселенные, о которых говорили в последние годы, выглядят малыми.
Кругом одна математика!
О какой такой математике мы собираемся говорить? О математике, изучающей лишь числа? Оглянитесь вокруг себя, и вы, наверное, сможете увидеть где-нибудь небольшое количество каких-нибудь цифр (скажем, номера страниц в свежем выпуске журнала "Scientific American"), но эти цифры - всего лишь символы, придуманные и напечатанные людьми, поэтому когда мы говорим о том, что Вселенная по своей сути является математическим объектом, то мы, конечно же, не эти цифры имеем в виду.
Многие люди приравнивают математику к арифметике - здесь сказывается влияние нашей системы образования. Однако, вопреки распространенному мнению, математики изучают и другие абстрактные структуры, гораздо более разнообразные, чем числа, - в том числе и геометрические объекты. Например, нас постоянно окружает множество всяких геометрических фигур и тел, не так ли? (Вещи, созданные человеком, типа моей книги в виде параллелепипеда, здесь мы в расчет не берем.) Бросьте камешек параллельно земле, и вы увидите, сколь совершенна линия траектории, созданная природой! Траектории брошенных тел представляют собой разновидности перевернутой параболы.
Зададим еще один вопрос: по какой орбите движутся космические тела? И здесь мы обнаружим разные виды одной и той же фигуры - эллипса. Интересно отметить, что парабола и эллипс родственны друг другу: если большую ось эллипса сильно вытянуть, то эллипс все больше и больше будет стремиться к параболе; таким образом, все траектории, в приближении являются разновидностями эллипса.
Постепенно люди обнаружили множество других форм и фигур, проявлявших себя в природе не только во время движения или под действием силы тяжести, но и при изучении других явлений - электричества, магнетизма, света, теплоты, химических процессов, радиоактивности и субатомных частиц. Именно эти формы как раз и воплощены в законах физики, которые можно описать с помощью математических уравнений так же, как мы описываем форму эллипса.
Уравнения - не единственные проявления математики. Помимо них есть еще и числа.
Точная карта космоса подтверждает идею бесконечной плоской Вселенной Астрономы измерили с точностью до 1% дистанции между галактиками на расстоянии более шести миллиардов световых лет от нас, что позволило им сделать выводы о форме Вселенной.В данном случае я говорю не о цифрах - человеческих изобретениях (типа номеров страниц, проставленных в этой книге), а о числах, которые отражают основные свойства нашей физической реальности. Например, сколько нужно взять карандашей и расположить их таким образом, чтобы они были перпендикулярны, т.е. под углом 90 градусов друг другу? - Три карандаша. Посмотрите, например, на любой угол в своей квартире, и там вы также увидите три ребра при вершине. Откуда взялось именно число три? Мы называем это число размерностью нашего пространства, но почему она равна именно трем, а не четырем или двум или сорока двум? И почему во Вселенной существует, насколько мы можем судить, ровно шесть видов кварков? Кроме того, при описании природы мы также используем числа, называемые десятичными, когда, например, говорим, что "протон в 1836,15267 раз тяжелее электрона". Всего из 32 таких чисел физики могут получить и любую другую физическую константу из тех, которые когда-либо были найдены.
Вселенной свойственна некая математичность, которая проявляется тем больше, чем глубже человек проникает во Вселенную. Словом, как же быть со всеми этими проявлениями математики в окружающем нас физическом мире? Большинство моих коллег-физиков всего лишь ограничиваются выводом, что природа по какой-то причине описывается на языке математики, по крайней мере приблизительно. Но я убежден, что надо идти дальше. Интересно, найдете ли вы в моей теории больше смысла, чем тот профессор, который сказал, что она погубит мою научную карьеру?
Гипотеза о математической Вселенной
Я был очарован этой математичностью мироздания еще будучи аспирантом. Как-то вечером 1990-го года в Беркли, когда я вместе со своим другом Биллом Пуарье сидел и рассуждал о природе вещей, мне вдруг пришла в голову мысль: окружающая нас реальность не просто описывается математикой - она сама является математикой, правда в очень специфическом смысле; причем я говорю не о некоторых сторонах реальности, но о всей реальности целиком, включая человека.
Мое первоначальное предположение - т.е. гипотеза об окружающей нас реальности - формулировалось так: существует внешняя физическая реальность, которая совершенно не зависит от человека. Когда мы из какой-нибудь теории выводим некие умозрительные конструкции, то для удобства обозначения приходится вводить новые понятия и слова, например, "протон", "атом", "молекула", "клетка", "звезда" и т.д. Необходимо помнить, что все эти понятия созданы людьми, однако, в принципе, все может быть описано и без субъективного влияния человека.
Но если предположить, что реальность существует независимо от человека, то для ее полного описания понадобится также помощь и внеземных существ или суперкомпьютеров, которым не ведомы наши научные концепции. Так возникла гипотеза о математической Вселенной, которая утверждает, что внешняя физическая реальность является математической структурой.
Представим, что вы захотели, например, описать траекторию полета победного баскетбольного мяча, запущенного игроком за несколько секунд до окончания игры. Поскольку мяч состоит из элементарных частиц (кварков и электронов), то, в принципе, можно описать траекторию каждой частицы без ссылки на траекторию баскетбольного мяча, например, так:
частица № 1 движется по параболе;
частица №2 движется по параболе;
…
Частица № 138314159265358979323846264 движется по параболе.
Конечно, такой способ описания движения каждой из частиц мяча крайне непрактичен, ведь чтобы описать траектории всех частиц понадобится времени больше, чем возраст Вселенной. Но этого и не нужно делать, поскольку можно рассматривать не каждую частицу в отдельности, а их совокупность, которая двигается как единое целое - именно для обозначения этого единого целого люди изобрели слово "мяч", что позволяет нам сэкономить время и в дальнейшем описывать движение всей совокупности частиц целиком.
Мяч изобретен человеком, но сказанное выше точно так же относится и к другим природным объектам, таким как молекулы, скалы, звезды - этим объектам мы даем названия для экономии времени, а также для того, чтобы нагляднее представить себе эти явления природы. Слова-обозначения полезны, однако мы даем их по своему собственному усмотрению и произволу.
И здесь возникает вопрос: а возможно ли вообще найти такое описание окружающего нас мира, которое бы не зависело от нашего субъективного мнения? Если оно возможно, тогда получится, что описание объектов окружающего мира и отношений между ними окажется полностью абстрактным, а любые слова и символы превратятся в простые этикетки-указатели, не зависящие от мнения человека. В таком случае отношения между объектами и будут считаться их свойствами.
Для ответа на поставленный вопрос нужно иметь более глубокое представление о математике. По мнению специалистов-логиков, математическая структура представляет собой множество абстрактных объектов, на котором заданы отношения. Данный подход резко контрастирует с тем, как большинство из нас представляет себе математику (скажем, в виде наказания или всяких там фокусов с числами).
Итак, современная математика занимается формальным описанием структур, которые могут быть определены абстрактно, т.е. без какого-либо субъективного человеческого вмешательства. Скажем, математические символы - это всего лишь пустые этикетки без внутреннего смысла. Не имеет никакого значения, как мы записываем простую операцию сложения - словами ("два плюс два равно четыре"), в виде формулы ("2 + 2 = 4") или на каком-нибудь языке, например, по-испански ("dos mas dos igual a cuatro"). Как именно мы будем обозначать сущность и отношения - не столь важно; мы знаем, что единственными свойствами целых чисел являются лишь те, с помощью которых обозначаются отношения между ними. Получается, что человек не изобретает математические структуры - он их обнаруживает, а потом лишь изобретает знаки для их обозначения.
Таким образом, нужно выделить два ключевых момента: 1) гипотеза об объективном существовании мира вне человека предполагает, что "теория всего" (полное описание физической реальности) не зависит от субъективного мнения человека, и 2) любой вариант объективного описания реальности представляет собой некую математическую структуру. Из этого вытекает гипотеза о математической Вселенной (т.е. что окружающая нас физическая реальность, описываемая "теорией всего", есть ни что иное как математическая структура). Словом, если вы верите в то, что существует не зависимый от человека физический мир, то вы, следовательно, должны также верить и в то, что наша физическая реальность - это математическая структура. Все в нашем мире полностью математично, в том числе и каждый человек.
Жизнь, очищенная от субъективности
Выше мы показали, как люди привносят свое субъективное мнение в описание окружающего мира. Теперь давайте посмотрим с другой стороны: каким образом математическая абстракция может раскрыть объективную сущность, очистив ее от привнесенной человеком субъективности. Рассмотрим знаменитую в шахматах "Бессмертную партию", в которой белым для достижения победы пришлось пожертвовать большим количеством фигур - обеими ладьями, слоном, ферзем, и поставить мат при помощи двух коней, слона и нескольких пешек [знаменитая "Бессмертная партия" была сыграна в 1851 г. - прим. перев.]. Когда любители шахмат называют эту партию красивой, то они имеют в виду не привлекательность игроков, шахматной доски или фигур, а более абстрактную сущность, которую можно было бы назвать абстрактной игрой, или последовательностью ходов.
Шахматы состоят из множества абстрактных объектов (различные шахматные фигуры, квадраты двух цветов на доске и т.д.), на котором заданы отношения. Например, отношение между шахматной фигурой и квадратом заключается в том, что фигура на нем стоит. Другой вид отношения: фигура ходит по определенным клеткам. Иными словами, описывать множество фигур на шахматной доске и отношения между ними можно по-разному, например, задать их на самой доске, использовать словесное описание на английском или, скажем, испанском языке или же обозначать алгебраически. Но если мы отбросим придуманные нами описания, то что же останется? Каков объект, которые они все описывают? - Ответ: "Бессмертная партия" сама по себе, шахматная партия как абстракция. Иными словами, все предпринятые нами эквивалентные описания этой партии говорят об одном и том же - об уникальной математической структуре, которая лежит в основе шахматной партии.
Гипотеза о математической Вселенной предполагает, что мы живем, так сказать, в "реляционной реальности" в том смысле, что свойства окружающего нас мира проистекают не от свойств ее конечных строительных кирпичей, но от отношений между этими кирпичами. Следовательно, окружающая нас физическая реальность не сводится к сумме своих частей, а превосходит ее в том смысле, что эта реальность может обладать множеством каких-то своих уникальных свойств, в то время как ее части не имеют внутренних свойств вообще. Получается, что окружающий нас мир не только описывается с помощью математики, но он сам и есть математика. Опираясь на этот несколько безумный вывод, мы получаем, что люди - это части гигантского математического объекта, обладающие самосознанием. Вследствие сказанного, как я утверждаю в книге, снижается статус таких известных нам понятий, как "случайность", "сложность" и даже переоценивается понятие "иллюзии". Теперь можно предположить существование невиданных ранее параллельных вселенных, настолько обширных и необычных, что по сравнению с ними все вышеупомянутые странные вселенные бледнеют, вынуждая нас отказаться от многих наших наиболее глубоких представлений о реальности.
Когда сталкиваешься с такой гигантской реальностью, то чувствуешь себя маленьким и беспомощным. Люди испытывали подобные чувства и раньше, когда вдруг узнавали, что окружавший их конечный мир на самом деле является лишь небольшой частью более крупной структуры - так было в случае с нашей планетой и Солнечной системой, нашей Галактикой и Вселенной, а, возможно, и всей иерархией параллельных вселенных, вложенных одна в другую по типу русских матрешек. Тем не менее в этом подходе я также вижу большой потенциал, поскольку мы постоянно недооцениваем не только размеры нашей Вселенной, но и мощь человеческого разума, способного ее разгадать. У наших предков, живших в пещерах, объем головного мозга был такой же как и у нас, а поскольку они не сидели по вечерам у телевизоров, то у них, конечно, было время задаться такими, например, вопросами: "Что это за штуки светятся там, на небе?" или "Откуда все это на небе взялось?" Для объяснения они придумали красивые мифы и байки, но им так и не удалось понять, что для получения ответов на эти вопросы главный инструмент находился в них самих. И для того, чтобы изучать небесные объекты, совсем не надо лететь самому в космос, - достаточно, чтобы заработал человеческий разум. Когда человеческое воображение впервые покинуло Землю и приступило к расшифровке тайн Вселенной, то делало оно это силой разума, а с помощью не ракетной тяги.
Уайтхед как-то заметил, что вся современная философия - не более чем комментарии к Платону. Американский физик и математик Макс Тегмарк идет еще дальше и берется доказать, что и современная физика - это, по сути, развернутые примечания к взглядам античного мудреца. Для этого ему понадобилось 600 страниц, 30 лет научного творчества и… вечность в качестве неизменной основы его мироздания. Математики - они такие; если что и существует в фундаментальном смысле, так это только их ненаглядные числа - несозданные, недвижимые, неуничтожимые, всему являющиеся причиной и смыслом. А мы - лишь игрушка «в руках» гуголплекса*.
Но - шутки в сторону; Тегмарк подходит к делу серьезно. В первых двух частях своей книги он совершает масштабное, хотя и в общем-то уже привычное для читателей современного научпопа путешествие в мега- и микромир - то есть на уровни квантовой материи и мультивселенной. Да, Тегмарк является горячим приверженцем идеи параллельных вселенных, причем насчитывает их аж четыре вложенных уровня. Из этой идеи прямо вытекает, что где-то безумно далеко, на гуголплексных расстояниях, живут наши бесчисленные двойники, делающие все то же, что и мы, имеющие в точности наши мысли и чувства, лишь с одним исключением: то, что нам кажется случайностью: поскользнулся на улице, выиграл лотерею, недожарил бифштекс, - есть лишь один из множества вариантов, которые реализуют все двойники: пережарили, не выиграли, или выиграли, да не то. Ну, прямо как в анекдоте: «только не машину, а квартиру; и не в лотерею, а в покер; и не выиграл, а проиграл».
К середине третьей части Тегмарк наконец добирается до долгожданного десерта - математического Мультиверса и выводит свою «окончательную теорию всего» (пока лишь в словесном оформлении): «существуют только математические структуры; любая непротиворечивая математическая структура порождает мультивселенную; нашему ограниченному уму эти миры кажутся физическими». Или я ничего не понимаю в философии, или перед нами реинкарнация почтенной идеи о субстанции, или дао, или «природе будды», которая вечна, нетварна, неизменна, создает иллюзию существования «десяти тысяч вещей» и постижима только разумом! Впрочем, как признается Тегмарк, у него, в отличие от древних мудрецов, два инструмента: ум и компьютер, который и открывает ему доступ в мир гуголплексов. Современным математикам еще повезло, что у Платона компьютера не было, иначе им совсем не осталось бы работы.
Теории Тегмарка нельзя отказать в элегантности, даже если это всего лишь игры ума. Так, она не зависит от начальных условий и физических параметров (таких как метры или секунды) и представляет собой исключительно отношения чисел и их функций. Она отвечает на вопрос: «почему именно эти уравнения (теории относительности, квантовой механики и проч.), а не какие-то иные?» тем, что разрешает любые непротиворечивые уравнения и фундаментальные законы - просто в каких-то мирах эти законы сформулировать будет некому, так как жизнь там невозможна. Она даже попутно затрагивает множество побочных, но весьма животрепещущих проблем: является ли наш мозг квантовым компьютером, есть ли пределы нашему познанию, одиноки ли мы во Вселенной, живем ли мы в «Матрице»? Тегмарк не боится объяснять время и сознание, прогнозировать будущее жизни и цивилизации, выводить схему всех человеческих знаний и критиковать «стадное чувство» у физиков. Лишь на один вопрос он не отвечает, попросту его игнорируя: «почему вообще существует нечто, а не наоборот - ничто?». Как видно, гуголплекс ему много милее пустого ноля.
______________________________
* Гуголплекс - единица с гуголом нолей, любимое число Тегмарка.
Гипотеза математической вселенной (также известна как Конечный Ансамбль) - в физике и космологии, одна из гипотез «теории всего», предложенная физиком-теоретиком Максом Тегмарком. Согласно гипотезе, наша внешняя физическая реальность является математической структурой. То есть, физический мир является математическим в определённом смысле. Все математические структуры, которые можно вычислить, существуют. Гипотеза предполагает, что миры, соответствующие различным наборам начальных состояний, физических констант, или совсем других уравнений, можно рассматривать как одинаково реальные.
| Комментарии: 0 |
Макс Тегмарк
Статья этой статье Макса Тегмарка выдвигается гипотеза о строении предполагаемой сверхвселенной, теоретически включающей в себя четыре уровня. Однако уже в ближайшее десятилетие у ученых может появиться реальная возможность получить новые данные о свойствах космического простраства и, соответственно, подтвердить или опровергнуть данную гипотезу.
Некоторые ученые полагают, что наша Вселенная представляет собой гигантскую компьютерную симуляцию. Должны ли мы беспокоиться по этому поводу? Реальны ли мы? А как насчет меня лично? Раньше подобными вопросами задавались лишь философы. Ученые же пытались понять, что собой представляет наш мир, и объяснить его законы. Но появившиеся в последнее время соображения относительно устройства Вселенной ставят экзистенциальные вопросы и перед наукой. Некоторые физики, космологи и специалисты в области искусственного интеллекта подозревают, что мы все живем внутри гигантской компьютерной симуляции, принимая виртуальный мир за реальность.
Как известно, Галилей заявил, что Вселенная является "великой книгой", написанной на языке математики. Почему же наша Вселенная кажется нам столь математичной? Как это понимать? Вселенная не просто описывается при помощи математики, но она сама и есть математика в том смысле, что все мы представляем собой элементы гигантского математического объекта, который, в свою очередь, является частью мультивселенной – столь гигантской, что по сравнению с ней остальные мультивселенные, о которых говорили в последние годы, выглядят малыми.
Для возникновения жизни необходима основа. Наша Вселенная синтезировала атомные ядра на начальном этапе своей истории. Ядра поймали электроны, чтобы сформировать атомы. Скопления атомов образовали галактики, звезды и планеты. Наконец, у живых существ появилось место, которое они могли назвать домом. Мы воспринимаем как данность, что законы физики допускают появление таких структур, но все могло быть иначе.
Нил Тайсон, Лоуренс Краусс, Ричард Готт
Перед вами четырнадцатая ежегодная Научная Конференция имени Айзека Азимова. В этот раз ее ведущий, Нил Деграсс Тайсон, с группой физиков, философов и журналистов ведет оживленную дискуссию о «Существовании Ничто». Концепция «Ничто» столь же стара, как «Ноль» сам по себе, и в этих дебатах участники охватят все, что человечеству о ней известно. Они проложат путь от древних греков, уравнения «Бог создал мир из Ничего», унаследованное от христианской метафизики до современных исследований в области квантовой гравитации.
Лоуренс Краусс
За последнее столетие, начиная с открытия расширяющейся Вселенной, наука начала делать набросок структуры всего космического пространства, пытаясь описать сотню миллиардов галактик и начало самого космоса и времени. Поразительно, как быстро мы научились понимать основы всего, начиная с образования звезд, заканчивая появлением галактик и Вселенной. И сейчас, благодаря предсказательной силе квантовой физики, физики-теоретики начинают продвигаться даже дальше - к новым вселенным и новой физике, к противоречиям, о которых раньше рассуждали исключительно в рамках теологии и философии.
Дэвид Дойч
Книга известного американского специалиста по квантовой теории и квантовым вычислениям Д.Дойча фактически представляет новую всеобъемлющую точку зрения на мир, которая основывается на четырех наиболее глубоких научных теориях: квантовой физике и ее интерпретации с точки зрения множественности миров, эволюционной теории Дарвина, теории вычислений (в том числе квантовых), теории познания.
Как известно, человек живет в 3х измерениях - длина, ширина и высота. Исходя из "теории струн", во Вселенной существует 10 измерений, первые шесть из которых между собой связаны. На данном видео рассказывается про все эти измерения, включая 4 последних, в рамках представлений о Вселенной.
Юрий Лебедев
Параллельные, пересекающиеся, ветвящиеся и вновь сходящиеся вместе миры. Что это - выдумка писателей-фантастов или реальность, ещё не осознанная? Тема многомирия, развиваемая философами с античных времён, в середине XX века стала предметом обсуждения физиков. На основе принципа взаимодействия наблюдателя с квантовой реальностью появилась новая интерпретация квантовой механики, получившая название «оксфордской». Её автор, молодой физик Хью Эверетт, встречался с Нильсом Бором, основателем общепринятой на тот момент «копенгагенской» интерпретации квантовой механики. Но общего языка они не нашли. Их миры разошлись...
Окружающий нас мир всегда был немного странным и таинственным. Большую часть времени он скрыт от нашего сознания. Изучение природы реальности уводило учёных далеко за грани понимаемого. Реальность начинается с атома и достигает чёрных дыр протягиваясь до границ Вселенной. Но будьте осторожны. Как только вы войдете в их реальность, вы никогда не сможете смотреть на мир прежними глазами.
Текущая страница: 1 (всего у книги 34 страниц) [доступный отрывок для чтения: 23 страниц]
Макс Тегмарк
Наша математическая вселенная. В поисках фундаментальной природы реальности
© Max Tegmark, 2014
© А. Сергеев, перевод на русский язык, 2017
© А. Бондаренко, художественное оформление, макет, 2017
© ООО «Издательство Аст», 2017
Издательство CORPUS ®
* * *
Посвящается Мейе
Глава 1. Что такое реальность?
Деревья в основном состоят из воздуха. Сгорая, они вновь возвращаются в воздух, а в их огне высвобождается тепло солнечного пламени, которое было связано в ходе превращения воздуха в дерево. А небольшое количество оставшегося пепла – это та часть, которая поступила не из воздуха, а из твердой земли.
Ричард Фейнман
Есть многое в природе, друг Горацио, что и не снилось нашим мудрецам.
Уильям Шекспир
Не то, чем кажется
Секунду спустя я умер. Я бросил педали и ударил по тормозам, но было уже поздно. Фары. Решетка радиатора. Сорок тонн стали, истошно вопящих, будто современный дракон. Я успел увидеть глаза водителя. Время для меня замедлилось, жизнь промелькнула перед глазами, а последней мыслью было: «Надеюсь, это просто ночной кошмар». Увы, нутром я чувствовал, что это – реальность.
Но как я мог быть уверен, что это не сон? Вдруг бы перед самым ударом я увидел нечто, возможное только во сне – скажем, что моя покойная учительница Ингрид, живая и здоровая, сидит на багажнике моего велосипеда? Или вдруг бы пятью секундами раньше в левом верхнем углу поля зрения появилось всплывающее окно с текстом: «Ты уверен, что стоит выезжать на перекресток, не взглянув направо?», а под ним пара кнопок: «Далее» и «Отмена»? Если бы я насмотрелся таких фильмов, как «Матрица» и «Тринадцатый этаж», то мог бы задуматься, не является ли вся моя жизнь компьютерной симуляцией, и поставить под вопрос свои представления о природе реальности. Однако я не пережил ничего подобного и погиб с твердой уверенностью, что проблема совершенно реальна. В конце концов, что может быть тверже и реальнее, чем сорокатонный грузовик?
Однако не все устроено так, как кажется на первый взгляд. Это касается и грузовиков, и реальности как таковой. Об этом не только рассуждают философы и писатели-фантасты, но и свидетельствуют результаты физических экспериментов. Уже столетие физики знают, что твердая сталь – это главным образом пустота. Атомные ядра, составляющие 99,95 % ее массы – это крошечные шарики, занимающие около 0,0000000000001 % ее объема, и этот почти вакуум воспринимается как твердый лишь за счет электрических сил, очень надежно удерживающих ядра на своих местах. Более того, ученые выяснили, что субатомные частицы, по-видимому, могут находиться одновременно в нескольких местах. Эта загадка составляет суть квантовой физики (гл. 7 ). Но если я сложен из таких частиц, а те могут находиться в двух местах сразу, не может ли такое произойти и со мной? На самом деле, за три секунды до аварии я подсознательно решал: смотреть ли мне только налево, куда я всегда поворачивал по пути в гимназию Блакебергс, поскольку на поперечной улице никогда не было движения – или взглянуть и направо, на всякий случай? В то утро 1985 года злополучное спонтанное решение привело меня на край гибели. Все зависело от того, попадет ли один-единственный атом кальция в конкретный синапс префронтальной коры моего головного мозга, вызвав возбуждение конкретного нейрона и отправку им электрического сигнала, который запустит целый каскад активности других нейронов, совместно кодирующих мысль «Не беспокойся». Так что, если бы атом кальция изначально находился сразу в двух слегка различных положениях, то полсекунды спустя мои глаза смотрели бы сразу в двух направлениях, пару секунд спустя мой велосипед находился бы в двух местах одновременно, а еще немного погодя я был бы одновременно и жив, и мертв. Ведущие мировые физики, занимающиеся квантовой теорией, эмоционально рассуждают, действительно ли случается нечто такое, отчего наш мир расщепляется на параллельные вселенные с различными историями, или действительно ли уравнение Шредингера, главный квантовый закон движения, нуждается в поправках. Так умер ли я на самом деле? В данной реальности это едва со мной не случилось, но погиб ли я в другой вселенной, столь же реальной, где эта книга осталась ненаписанной? Если я одновременно жив и мертв, можем ли мы скорректировать наши представления о том, что такое реальность, чтобы все это приобрело смысл?
Если вам кажется, что написанное мной абсурдно и что физики мутят воду, предупреждаю: когда я подойду к рассказу, как я воспринял тот момент, будет еще хуже. Если я нахожусь в двух разных местах двух параллельных вселенных, то одна из моих копий выживет. Если применить те же рассуждения ко всем прочим способам, которыми я мог бы умереть в будущем, то, похоже, всегда будет по крайней мере одна параллельная вселенная, в которой я никогда не умру. Поскольку мое сознание существует только там, где я жив, означает ли это, что субъективно я бессмертен? Если да, то будете ли и вы ощущать себя бессмертным? Мы ответим на эти вопросы в гл. 8.
Удивляет ли вас, что физика видит реальность куда более странной, чем мы могли вообразить? На самом деле, это не так уж удивительно, если всерьез воспринимать дарвиновскую теорию эволюции! Эволюция наделила нас интуицией лишь в отношении тех аспектов физики, которые имели значение для выживания наших далеких предков, вроде параболических траекторий летящих камней (что объясняет наш интерес к бейсболу). Доисторическая женщина, слишком глубоко задумавшаяся о том, из чего в конечном счете состоит материя, могла не заметить подкрадывающегося тигра и выбыть из генофонда. Таким образом, теория Дарвина дает проверяемое предсказание: всякий раз, когда мы применяем технику, чтобы взглянуть на реальность за пределами человеческих масштабов, наша эволюционно выработанная интуиция дает сбой. Мы неоднократно проверяли это предсказание, и результаты безоговорочно свидетельствуют в пользу Дарвина. Эйнштейн понял, что при высоких скоростях время замедляется, и укорял Нобелевский комитет, посчитавший это открытие слишком странным для того, чтобы присудить автору премию именно за теорию относительности. При низких температурах жидкий гелий может течь вверх. При высоких температурах сталкивающиеся частицы меняют свою идентичность. Для меня электрон, который при столкновении с позитроном превращается в Z -бозон, кажется почти настолько же естественным, как пара автомобилей, сливающихся при столкновении в круизный лайнер. В микроскопических масштабах частицы, как ни удивительно, способны находиться в двух местах одновременно, и это приводит к описанным выше квантовым головоломкам. В астрономически огромных масштабах – вот сюрприз! – странности появляются вновь. Если вы интуитивно понимаете все аспекты черных дыр, то, я думаю, вы единственный в своем роде и вам следует немедленно отложить эту книгу и опубликовать свои открытия, прежде чем кто-либо уведет у вас из-под носа Нобелевскую премию за квантовую гравитацию. При переходе на еще большие масштабы нас ждут новые странности, поскольку реальность гораздо грандиознее всего, что можно увидеть в лучшие телескопы. Доминирующая сейчас теория о начале Вселенной, теория космологической инфляции (гл. 5 ), предполагает, что пространство не просто громадно, а бесконечно и содержит бесконечно много точных ваших копий и еще больше ваших «почти копий», проживающих все возможные варианты вашей жизни в параллельных вселенных двух типов. Если правильность этой теории подтвердится, то, даже окажись что-то не так с аргументом из квантовой физики (я привел его выше, когда рассказал о своей копии на велосипеде, не добравшейся до школы), все равно будет существовать бесконечно много других Максов в солнечных системах где-то в далеком космосе, проживших точно такие же жизни вплоть до того же судьбоносного момента и решивших не смотреть направо.
Иными словами, открытия в физике поставили под вопрос некоторые из наших фундаментальных представлений о реальности и при проникновении в микрокосм, и при выходе в макрокосм. Многие представления о реальности подвергаются тяжелым испытаниям даже в промежуточных, соразмерных людям масштабах, когда мы средствами нейробиологии проникаем в наш мозг (гл. 11 ).
И последнее – по порядку, но не по значению: мы знаем, что математические уравнения открывают окно в механику природы, что метафорически проиллюстрировано на рис. 1.1. Но почему наш физический мир демонстрирует столь исключительную математическую упорядоченность, позволившую Галилею, супергерою от астрономии, объявить природу книгой, «написанной на языке математики», а нобелевскому лауреату Юджину Вигнеру говорить о «непостижимой эффективности математики в естественных науках»1
Так называлась знаменитая статья Юджина Вигнера. В русском переводе она впервые опубликована в № 3 журнала «Успехи физических наук» за 1968 год (http://ufn.ru/ru/articles/1968/3/f/
). – Прим. пер. Далее, если не указано иное, – примечания автора.
Как о загадке, требующей разрешения? Ответ на этот вопрос – главная цель этой книги. В гл. 10–12 мы рассмотрим удивительные связи между вычислениями, математикой, физикой и сознанием. Я также поделюсь с вами своей (на первый взгляд сумасшедшей) идеей: наш физический мир не только описывается математикой, он и есть математика, делающая нас самосознающими частями гигантского математического объекта. Это приводит нас к новому, последнему семейству параллельных вселенных, столь обширному и экзотическому, что рядом с ним бледнеют все упомянутые выше странности, и это вынуждает нас отбросить самые глубокие врожденные представления о реальности.
Рис. 1.1. Глядя на реальность сквозь призму физики, мы видим, что они описывают схемы и закономерности. Но для меня математика – это нечто большее, чем окно в мир. Я намерен убедить вас, что наш физический мир не только описывается математикой, но и сам является математикой, точнее – математической структурой.
Самый главный вопрос
Откуда все это взялось? Как закончится? Насколько все это велико? Вероятно, все человеческие культуры задавались этими вопросами и приходили к ответам в форме мифов, легенд и религиозных доктрин. Эти вопросы столь сложны, что в их отношении нет глобального консенсуса (рис. 1.2 ). Ответы сильнейшим образом разнятся, и по крайней мере некоторые из этих различий, по-видимому, отражают различия в образе жизни. Так, в мифах древних египтян, зависевших от разливов Нила, все, что ни есть в нашем мире, явилось из воды. А скандинавская мифология утверждает, что жизнь произошла из огня и льда.
Другие большие вопросы, затронутые древними культурами, не менее фундаментальны. Что реально? Существует ли в реальности нечто большее, чем мы способны увидеть? «Да», – ответил Платон. Древнегреческий философ сравнил людей с узниками, которые проводят всю жизнь в пещере, в оковах. Они смотрят на стену, на которую падают тени, и приходят к убеждению, что эти тени и есть реальность. Платон утверждал: то, что мы называем реальностью, – лишь ограниченное, искаженное представление о ней, и мы, чтобы приблизиться к ее пониманию, должны освободиться от ментальных оков.
Рис. 1.2. Многие космологические вопросы, которых мы касаемся в этой книге, веками завораживали мыслителей, но всеобщего согласия достичь так и не удалось. Представленная на рисунке классификация основывается на презентации аспиранта Массачусетского технологического института Дэвида Эрнандеса, сделанной в 2011 году на моем занятии по космологии. Следует учитывать, что упрощенные классификации гарантированно неточны: многие религиозные учения ветвятся, а некоторые попадают сразу в несколько категорий. Например, индуизм содержит элементы всех трех представленных концепций сотворения: согласно одной легенде, и бог-творец Брахма, и Вселенная появились из яйца, которое, в свою очередь, возникло из воды.
Некоторые ответы на вопрос: «Что такое реальность?»
Если занятия физикой чему-либо меня научили, так это тому, что Платон прав. Современная физическая наука предельно ясно показала: природа реальности не такая, какой она кажется. Но если так, что такое реальность? Какова связь между внутренней реальностью нашего сознания и внешней реальностью? Из чего в конечном счете все состоит? Как все устроено? Почему? Есть ли смысл у всего, и если да, то какой? И (позаимствую формулу у Дугласа Адамса) каков ответ на «главный вопрос жизни, Вселенной и всего такого?»
Мыслители предложили впечатляющий спектр ответов на вопрос, что такое реальность, а некоторые даже пытались отвести этот вопрос как таковой.
Эта книга (на самом деле и моя научная карьера) – личная попытка подойти к ответу на этот вопрос. Отчасти причина многоголосия состоит, очевидно, в том, что мыслители по-разному его интерпретировали. Слово «реальность» имеет много коннотаций. Я применяю его для обозначения фундаментальной природы внешнего физического мира, частью которого мы являемся, и поглощен поиском лучшего его понимания. Но в чем же состоит мой подход?
Будучи школьником, однажды вечером я начал читать «Смерть на Ниле» Агаты Кристи. Хотя я понимал, что будильник поставлен на семь утра, я не отложил книгу, пока около четырех ночи загадка не разрешилась. Детективные истории притягивали меня с детства, а когда мне было лет двенадцать, я с одноклассниками Андреасом Бетте, Маттиасом Боттнером и Улой Хансон открыл детективный клуб. Мы не поймали ни одного преступника, но нас захватывала сама идея разгадывания загадок. Для меня вопрос, что такое реальность, представляет собой главную детективную историю, и мне невероятно повезло: у меня есть возможность тратить время на ее разгадывание. Я расскажу о случаях, когда любопытство заставляло меня просиживать до самого утра, не имея сил остановиться, пока загадку не удавалось разрешить. Вот только я не книгу читал, а пытался вывести математические уравнения, которые, как я знал, могут привести меня к ответу.
Я физик и применяю физический подход к тайнам реальности. Это значит, что я отталкиваюсь от великих вопросов – насколько велика Вселенная и из чего все состоит? – и работаю с ними как с детективной загадкой: комбинирую удачные наблюдения с рассуждениями и проверяю все версии.
Путешествие начинается
Физический подход? Не лучший ли это способ превратить нечто увлекательное в нечто скучное? Когда попутчик в самолете спрашивает меня, чем я занимаюсь, у меня есть два варианта ответа. Когда я не прочь поболтать, я говорю, что астрономией, и это неизменно приводит к интересной беседе2
Эта беседа иногда начинается так: «О, астрология! Я – Дева». Если дать более точную формулировку: «Космология», то я часто слышу: «О, косметология!» – и далее следуют вопросы о карандашах и туши для глаз.
Если же я не склонен к разговору, то отвечаю, что физикой, и в ответ обычно слышу нечто вроде: «Ой, а для меня это был худший предмет в школе» – и меня не беспокоят до конца полета.
На самом деле физика была и моим наименее любимым предметом. Я до сих пор помню самый первый урок физики. Монотонным голосом учитель объявил, что мы будем изучать понятие плотности. Что плотность – это масса, деленная на объем, и поэтому, если масса такая-то, а объем такой-то, мы можем вычислить плотность. Все, что было после этого, помнится как в тумане. Всякий раз, когда у учителя срывался эксперимент, он ругал влажность и приговаривал: «С утра все работало». А еще я помню, как мои приятели не могли понять, почему у них ничего не выходит, пока я не признался, что сунул магнит под их осциллограф.
Когда пришло время получения высшего образования, я не захотел заниматься физикой и иными техническими дисциплинами, а сделал выбор в пользу Стокгольмской школы экономики и специализации в вопросах окружающей среды. Я хотел внести скромный вклад в то, чтобы сделать нашу планету более приятным местом, и чувствовал, что главная проблема не в отсутствии технических решений, а в том, что мы неправильно используем имеющиеся технологии. Я считал, что лучший способ влиять на людей – это действовать через их кошельки, и был захвачен идеей экономических стимулов, которые поставили бы эгоизм на службу общественному благу. Увы, очень скоро мои иллюзии потерпели крушение и я пришел к выводу, что экономика – это в основном форма интеллектуальной проституции: вы получаете вознаграждение, говоря власть имущим то, что они хотят услышать. Что бы ни хотел сделать политик, всегда найдется экономический советник, который обоснует, почему сделать нужно именно это. Франклин Рузвельт хотел увеличить государственные расходы, поэтому он прислушивался к Джону Мейнарду Кейнсу, а Рональд Рейган хотел сократить государственные расходы и слушал Милтона Фридмана.
Как раз тогда мой однокашник Йохан Олдхофф дал мне книгу, которая стала для меня судьбоносной – «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!». Я никогда не встречался с Фейнманом, но именно благодаря ему мое внимание переключилось на физику. Хотя книга была, в общем-то, не о физике (автор подробнее рассказывает, например, о том, как вскрыть замок или закадрить девушку), между строк читалось, что этот человек влюблен в физику. Это заинтриговало меня. Если вы заметите заурядного парня, ведущего под руку сногсшибательную женщину, то, вероятно, подумаете, что недопонимаете чего-то. Возможно, она видит его скрытые достоинства. Неожиданно я почувствовал то же самое по отношению к физике: что такое видит в ней Фейнман, что я упустил в школе?
Я был просто обязан разобраться. Я взял в отцовском книжном шкафу первый том «Фейнмановских лекций по физике» и начал читать: «Если бы в результате какой-нибудь катастрофы все накопленные научные знания оказались утрачены и к грядущим поколениям живых существ перешла бы только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, принесло бы наибольшую информацию?»
Ничего себе! Этот парень совершенно
не похож на моего учителя физики! Фейнман продолжал: «Я считаю, что это – атомная гипотеза
: все тела состоят из атомов – маленьких телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому»3
Цит. по: Фейнман, Р., Лейтон, Р., Сэндс, М. Фейнмановские лекции по физике
. Вып. 1. Современная наука о природе. Законы механики
. М.: Мир, 1965. С. 23. – Прим. пер.
У меня в голове будто зажглась лампочка. Я сидел как завороженный. Я чувствовал себя так, словно получаю религиозный опыт. Наконец-то я врубился! На меня снизошло откровение, и вслед за Фейнманом я понял: физика – это самое увлекательное интеллектуальное приключение, какое только может быть, это поход за пониманием глубочайших загадок нашей Вселенной. Физика вовсе не превращает нечто волнующее в нечто скучное. Скорее она помогает нам видеть более ясно, делая мир еще более красивым и полным чудес. Когда осенью я еду на работу на велосипеде, я вижу красоту деревьев, окрашенных в золотой, оранжевый и красный цвета. Но взгляд на эти деревья через призму физики раскрывает еще большую красоту, которая замечательно схвачена в цитате Фейнмана, вынесенной в эпиграф этой главы. И чем пристальнее я вглядываюсь, тем больше изящества замечаю: в гл. 3 мы откроем, что деревья в конечном счете появляются из звезд, а в гл. 8 увидим, что изучение объектов, из которых они сложены, указывает на существование параллельных вселенных.
В то время у меня была девушка, которая изучала физику в Королевском технологическом институте, и ее учебники казались мне гораздо интереснее моих. Наши отношения давно закончились, а вот моя любовь к физике жива до сих пор. Поскольку высшее образование в Швеции было бесплатным, я зачислился в ее университет, даже не извещая администрацию Стокгольмской школы экономики о своей двойной жизни. Так официально началось мое детективное расследование, и эта книга – отчет, написанный спустя четверть столетия.
Так что же такое реальность? Я дал этой главе столь дерзкое название не для того, чтобы высокомерно навязать готовый ответ (хотя в последней части книги мы рассмотрим весьма интригующие возможности), а затем, чтобы пригласить присоединиться к моим собственным поискам и разделить мои мысли и волнение, связанные с этими расширяющими сознание загадками. Я думаю, что и вы, подобно мне, придете к выводу: чем бы ни была реальность, она радикально отличается от того, чем мы ее считали. Я надеюсь, что вы, как и я, сочтете, что это сообщает повседневным неурядицам вроде штрафов за парковку и тоски другой масштаб, помогая легче переступать через них и в полной мере наслаждаться радостями и загадками жизни.
Когда я обсудил замысел этой книги с Джоном Брокманом, который впоследствии стал моим литературным агентом, он выразился предельно ясно: «Мне нужен не учебник, а ваша личная книга». Поэтому я написал своего рода научную автобиографию. Хотя она более про физику, чем про меня, это, безусловно, не привычная научно-популярная книжка, стремящаяся дать объективный обзор физики, в котором отражен устоявшийся консенсус и предоставлено столько же места для всех прочих точек зрения. Скорее, это личное расследование природы реальности, и, я надеюсь, вам понравится смотреть на нее моими глазами. Вместе мы изучим улики, которые я считаю самыми важными, и попробуем понять, на что они указывают.
Рис. 1.3. Если вы прочитали много современных научно-популярных книг и чувствуете, что понимаете, что такое искривленное пространство, Большой взрыв, космический микроволновый фон, темная энергия, квантовая механика и т. д., вы можете попробовать пропустить гл. 2, 3, 4 и 7, просмотрев только «Резюме» в конце каждой из них. Если вы профессиональный физик, можете пропустить и гл. 5. Однако многие концепции, которые могут показаться знакомыми, на удивление тонкие, и если вы не можете ответить на все вопросы 1–6 в гл. 2, то, я надеюсь, вы изучите первые главы.
Мы начнем путешествие с того, как недавние научные открытия трансформировали сам контекст вопроса, что такое реальность. Физика пролила свет на внешнюю реальность в самых крупных (гл. 2–6 ) и малых (гл. 7–8 ) масштабах. В части I мы рассмотрим вопрос, насколько велика Вселенная, и будем приближаться к ответу, переходя к все большим космическим масштабам. Одновременно мы займемся изучением нашей космической колыбели и двух типов параллельных вселенных, попутно обнаруживая признаки того, что пространство, по сути, является математическим. В части II мы займемся вопросом, из чего все состоит, и погрузимся в субатомный микрокосм. Мы рассмотрим третий тип параллельных вселенных и найдем, что фундаментальные «строительные блоки» материи также, в сущности, математические. В части III сделаем шаг назад и подумаем, что именно это говорит о фундаментальной природе реальности. Начнем с обоснования того, что наши неудачи в понимании сознания не мешают исчерпывающему пониманию внешней физической реальности. Затем займемся моей самой радикальной и спорной идеей, что фундаментальная реальность – чисто математическая; переведем такие понятия, как «случайность», «сложность» и даже «изменение» в статус иллюзий и найдем признаки существования четвертого, последнего уровня параллельных вселенных. Путешествие завершится в гл. 13, когда, вернувшись домой, мы рассмотрим, что все это значит для будущего жизни во Вселенной, для людей и вас лично.
