лонгрид ко Дню науки
«Космология дана нам для того, чтобы фундаментально изменить мировоззрение»
«Космология дана нам для того, чтобы фундаментально изменить мировоззрение» — уверены профессора-астрофизики БФУ им. И. Канта Артем Юров и Артем Асташенок — ученые, чьи исследования посвящены темной энергии, черным дырам и будущему Вселенной.
В лонгриде они объясняют, почему классическая теория Большого взрыва сегодня может быть лишь частью огромной головоломки, как открытие темной энергии указывает на возможность существования мультивселенной и почему человечество может столкнуться с так называемым «Великим фильтром», ограничивающим развитие цивилизаций. Ученые рассуждали о том, грозит ли нашей реальности «Большой разрыв», может ли математика стать единственным языком общения с иными мирами и как теория о бесконечности вселенных заставляет по-новому взглянуть на основы представлений о пространстве и времени.
- Артем Юровдоктор физико-математических наук, профессор
- Артем Асташенокдоктор физико-математических наук, профессор
— Насколько современная наука уверена в классической теории Большого взрыва?
АРТЕМ ЮРОВ: Космология сегодня — одна из наиболее бурно развивающихся областей физики и астрономии; количество открытий за последние годы трудно сопоставить с достижениями в других разделах физики. Сейчас именно в космологии трудятся самые яркие молодые умы мира; это авангард современной физики — там, где делается живая наука. Когда я был студентом, космологией занимались немногие. Либо все казалось ясным, либо данных было слишком мало. Настоящий прорыв произошел примерно 20−25 лет назад. Инфляционная теория появилась раньше, но с 1998 года, после открытия темной энергии, начался настоящий взлет. До этого к космологии относились скептически: считалось, что ею занимаются физики, которые в молодости делали полезные открытия, а в старости скатывались в мистику. После 1998 года самые талантливые исследователи устремились именно в эту область. Что касается «классической теории Большого взрыва» — на самом деле наука пока не знает ответ, что именно произошло в момент Большого взрыва. Если это начало Вселенной, вряд ли мы поймем в ближайшее время, какие процессы происходили в момент ее рождения.
Важно другое: мы точно знаем, что это грандиозное событие имело место.
За последние 30−40 лет произошел существенный перелом в понимании ранней Вселенной. Еще недавно мы более-менее представляли, что происходило после Большого взрыва, но что происходило непосредственно вблизи него — понимали очень плохо. Мощнейший прорыв связан с развитием инфляционной космологии, затем последовало открытие 1998 года, показавшее, что мы до сих пор наблюдали лишь 5% всего содержимого Вселенной. Представьте: нас учат в школе, что все состоит из атомов. Но это абсолютно неверно. Все, что существует во Вселенной, состоит из атомов лишь на 5%. Остальные 95% — неизвестная субстанция, которую мы называем темным сектором. Он состоит как минимум из двух компонентов: темной материи и темной энергии. Именно темной энергией и занимаемся мы с Артемом Валерьевичем. Наша задача — понять, что это такое, но мы подходим к этой общей проблеме с разных сторон.
За последние 30−40 лет произошел существенный перелом в понимании ранней Вселенной. Еще недавно мы более-менее представляли, что происходило после Большого взрыва, но что происходило непосредственно вблизи него — понимали очень плохо. Мощнейший прорыв связан с развитием инфляционной космологии, затем последовало открытие 1998 года, показавшее, что мы до сих пор наблюдали лишь 5% всего содержимого Вселенной. Представьте: нас учат в школе, что все состоит из атомов. Но это абсолютно неверно. Все, что существует во Вселенной, состоит из атомов лишь на 5%. Остальные 95% — неизвестная субстанция, которую мы называем темным сектором. Он состоит как минимум из двух компонентов: темной материи и темной энергии. Именно темной энергией и занимаемся мы с Артемом Валерьевичем. Наша задача — понять, что это такое, но мы подходим к этой общей проблеме с разных сторон.
— В науке выдвигается смелая идея, что наша Вселенная — это объект, способный взаимодействовать с другими; речь о теории мультивселенной. Если это так, почему мы, люди, не видим этих «соседей»? И может ли эта концепция объяснить загадки темной энергии и темной материи?
“
Согласно современным представлениям, ранняя Вселенная пережила расширение, так называемую инфляцию — примерно 13,8 миллиардов лет назад.
АРТЕМ ЮРОВ: Это не философские построения, это проверяемая физика, подтвержденная наблюдениями.
Инфляция — это фаза, когда Вселенная раздулась за ничтожно малую долю секунды; порядка 10⁻³⁵-10⁻³⁸ секунды. Мы не можем вообразить такой масштаб, но уравнения предсказывают: инфляция началась и больше никогда не останавливалась. Она должна продолжаться вечно. Это абсолютно обескураживающий факт — казалось, это проблема модели, ведь сейчас во Вселенной нет инфляции. Но потом выяснилось: если инфляция закончилась здесь, в нашей области, это не означает, что она прекратилась везде. Уравнения требуют, чтобы она продолжалась, причем с ускорением. Это означает, что постоянно рождаются новые вселенные, притом все быстрее и быстрее! Мы находимся внутри одного из «пузырей» — области, где инфляция завершилась. За это время родилось невообразимое количество вселенных; порядка e^(1035} — и более.
Инфляция — это фаза, когда Вселенная раздулась за ничтожно малую долю секунды; порядка 10⁻³⁵-10⁻³⁸ секунды. Мы не можем вообразить такой масштаб, но уравнения предсказывают: инфляция началась и больше никогда не останавливалась. Она должна продолжаться вечно. Это абсолютно обескураживающий факт — казалось, это проблема модели, ведь сейчас во Вселенной нет инфляции. Но потом выяснилось: если инфляция закончилась здесь, в нашей области, это не означает, что она прекратилась везде. Уравнения требуют, чтобы она продолжалась, причем с ускорением. Это означает, что постоянно рождаются новые вселенные, притом все быстрее и быстрее! Мы находимся внутри одного из «пузырей» — области, где инфляция завершилась. За это время родилось невообразимое количество вселенных; порядка e^(1035} — и более.
Когда эта картина впервые возникла, ученые пришли в ужас. Во-первых, непонятно было, как проверить такую модель; во-вторых, это казалось сумасшествием. Физики пытались подправить уравнения, сохранив полезные предсказания инфляции, но убрав «ужас» порождения вселенных. Это не удалось. Более того, выяснилось, что, если убрать этот эффект, исчезает и механизм образования галактик в нашей Вселенной. Дело тут в том, что галактики возникли благодаря квантовым флуктуациям, раздутым инфляцией, у нас есть железные подтверждения этого факта. Но именно тот же механизм на больших масштабах приводит к вечной инфляции и рождению новых вселенных. Если отрицать этот механизм, приходится отрицать и существование галактик — а они есть. Поэтому, скрепя сердце, физики — народ в массе своей консервативный — вынуждены признать: мы живем в крошечной части реальности, которая невообразимо превосходит все, о чем мы раньше мыслили. Наблюдаемая Вселенная — лишь один пузырек в этом бескрайнем пространстве; и процесс рождения новых вселенных продолжается с ускорением. Это и есть мультивселенная.
Можем ли мы обнаружить другие вселенные? Удивительно, но да — косвенно и, возможно, напрямую. Одно из предсказаний инфляционной космологии: полная плотность вещества во Вселенной должна равняться критической плотности — примерно 10⁻²⁹ грамма на кубический сантиметр.
Наблюдения показывали, что видимого вещества в сто раз меньше. Но когда открыли темную энергию и просуммировали ее плотность с плотностью барионов (звезд и прочего) и темной энергии, получилось именно критическое значение. Таким образом, темная энергия косвенно подтверждает истинность инфляции, а инфляция, будучи верной, должна быть вечной, а вечная инфляция означает существование мультивселенной. Таким образом, открытие темной энергии стало косвенным доказательством существования других вселенных!
Вторая часть: можем ли мы обнаружить их напрямую? Ответ — да. На ранних стадиях вселенные могли сталкиваться, оставляя специфические отпечатки в реликтовом излучении. Если построить следующее поколение космических телескопов — а это займет лет пятнадцать-двадцать — мы сможем обнаружить следы этих столкновений. Это будут прямые свидетельства. Если же следов не найдем — это тоже будет интересно: возможно, придется пересмотреть основы физики. Но я в это не верю, доказательств слишком много. Срок в 15−20 лет обусловлен необходимостью повысить чувствительность приемников и средств обработки данных примерно в десять раз по сравнению с современными технологиями; это инженерная, а не фундаментальная задача.
Наблюдения показывали, что видимого вещества в сто раз меньше. Но когда открыли темную энергию и просуммировали ее плотность с плотностью барионов (звезд и прочего) и темной энергии, получилось именно критическое значение. Таким образом, темная энергия косвенно подтверждает истинность инфляции, а инфляция, будучи верной, должна быть вечной, а вечная инфляция означает существование мультивселенной. Таким образом, открытие темной энергии стало косвенным доказательством существования других вселенных!
Вторая часть: можем ли мы обнаружить их напрямую? Ответ — да. На ранних стадиях вселенные могли сталкиваться, оставляя специфические отпечатки в реликтовом излучении. Если построить следующее поколение космических телескопов — а это займет лет пятнадцать-двадцать — мы сможем обнаружить следы этих столкновений. Это будут прямые свидетельства. Если же следов не найдем — это тоже будет интересно: возможно, придется пересмотреть основы физики. Но я в это не верю, доказательств слишком много. Срок в 15−20 лет обусловлен необходимостью повысить чувствительность приемников и средств обработки данных примерно в десять раз по сравнению с современными технологиями; это инженерная, а не фундаментальная задача.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Да, Артем Валерианович говорил, что плотность нашей Вселенной близка к критической. Дело в том, что астрофизики сравнивают свои теории с данными наблюдений. В частности, информация о яркости сверхновых звезд в зависимости от расстояния позволяет заключить: модели Вселенной с плотностью меньше критической описывают наблюдения значительно хуже, чем модели с плоской геометрией — евклидовой, изучаемой в школе. Плотность, действительно, должна быть очень близка к критической; отклонения составляют буквально тысячные доли.
Это факт, следующий из прямого анализа наблюдательных данных. Инфляция как раз предсказывает, что Вселенная должна быть плоской — то есть иметь геометрию, близкую к евклидовой, а это возможно лишь при плотности, близкой к критической.
Подводя итог: у нас есть прямые астрономически проверенные доказательства того, что плотность Вселенной практически равна критической
Подводя итог: у нас есть прямые астрономически проверенные доказательства того, что плотность Вселенной практически равна критической
АРТЕМ ЮРОВ: Еще один важный момент об инфляции: надежные подтверждения пришли, когда мы начали изучать флуктуации реликтового фона. Раньше эти флуктуации просто не замечались — не хватало чувствительности приборов; инфляция оставалась теорией, дававшей хорошие объяснения, но слабо подтвержденной. Более тонкий анализ показал наличие малых отклонений температуры реликтового излучения (а она составляет порядка трех кельвинов) в разных направлениях. Этот сложный анализ был проведен в 1990-х годах в рамках проекта WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), а позже — спутника Планк. Результаты прекрасно согласуются с инфляционными моделями.
Это великая история! Важно, чтобы читатели поняли ее серьезность — это не какие-то спекуляции или общефилософские построения.
Это великая история! Важно, чтобы читатели поняли ее серьезность — это не какие-то спекуляции или общефилософские построения.
Мы видим на небе великолепные галактики, но откуда они взялись? Чтобы галактики возникли, в ранней Вселенной должны были появиться неоднородности определенного масштаба. Наблюдения не показывали их, пока не появилась теория инфляции. Как выяснилось, именно раздутые инфляцией квантовые флуктуации сыграли роль зародышей будущих галактик.
Есть еще одна интересная история, связанная с темной материей. Темная материя и темная энергия — разные вещи. Темная материя проявляется не только как «недостающая масса»; она сыграла ключевую роль в формировании галактик. Наблюдаемого вещества в ранней Вселенной было мало, но благодаря темной материи, участвующей в гравитационном взаимодействии, возникли достаточно крупные зародыши структур.
Есть еще одна интересная история, связанная с темной материей. Темная материя и темная энергия — разные вещи. Темная материя проявляется не только как «недостающая масса»; она сыграла ключевую роль в формировании галактик. Наблюдаемого вещества в ранней Вселенной было мало, но благодаря темной материи, участвующей в гравитационном взаимодействии, возникли достаточно крупные зародыши структур.
“
Без темной материи галактики бы не сформировались; а вне галактик вероятность возникновения звезд экспоненциально подавлена. Чтобы появились звезды, нужны галактики; чтобы возникли планеты, нужны звёзды; а мы можем существовать только на планете. Таким образом, благодаря темной материи мы здесь сидим и разговариваем.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Дополню про темную материю. Проблема была известна давно. В 1930-х годах ее называли «скрытой массой». Видимая масса галактик — оцененная по количеству звезд — существенно меньше реальной массы, которую можно определить по вращению галактики как единого объекта. Расхождения достигают десятикратной величины — это драматическая загадка.
Есть указания, что темная материя имеет частичную природу — это слабо взаимодействующие частицы, которые мы пока не можем зарегистрировать. Загадка еще далека от разрешения; надеюсь, коллайдеры помогут открыть кандидатов на роль темной материи, но пока таких открытий нет. В основном мы занимаемся темной энергией, а не темной материей.
Есть указания, что темная материя имеет частичную природу — это слабо взаимодействующие частицы, которые мы пока не можем зарегистрировать. Загадка еще далека от разрешения; надеюсь, коллайдеры помогут открыть кандидатов на роль темной материи, но пока таких открытий нет. В основном мы занимаемся темной энергией, а не темной материей.
— Как наука объясняет, что такое фантомная зона и Большой разрыв?
АРТЕМ ЮРОВ: Мы не знаем, что такое темная энергия. Существует два основных подхода к ее описанию. Откуда вообще появилось понятие темной энергии? В 1998 году астрономы обнаружили, что Вселенная не замедляется, как все ожидали, а ускоряется. Все знали, что Вселенная расширяется, но галактики притягиваются друг к другу, поэтому расширение должно замедляться. Группа ученых пыталась точно измерить это замедление, чтобы определить плотность вещества; и представьте их изумление, когда они обнаружили не торможение, а разгон! Этого никто не ожидал. Любопытно, что ускорение началось около пяти миллиардов лет назад.
Замечу: этот современный разгон очень похож на инфляцию в ранней Вселенной — только гораздо слабее. Некоторые называют это вторичной инфляцией. Есть точка зрения, которая мне нравится: возможно, топливо первичной инфляции не полностью выгорело, его остатки проявляются сейчас как вторичное ускорение.
Что будет дальше — зависит от природы темной энергии. Нет задачи интереснее для современной физики. Все определяется параметром уравнения состояния — безразмерной величиной, равной давлению темной энергии, деленному на ее плотность энергии и на квадрат скорости света.
Замечу: этот современный разгон очень похож на инфляцию в ранней Вселенной — только гораздо слабее. Некоторые называют это вторичной инфляцией. Есть точка зрения, которая мне нравится: возможно, топливо первичной инфляции не полностью выгорело, его остатки проявляются сейчас как вторичное ускорение.
Что будет дальше — зависит от природы темной энергии. Нет задачи интереснее для современной физики. Все определяется параметром уравнения состояния — безразмерной величиной, равной давлению темной энергии, деленному на ее плотность энергии и на квадрат скорости света.
Эта величина отрицательна — давление темной энергии отрицательно. Если параметр больше минус единицы, модель называют квинтэссенцией — термин заимствован у средневековых алхимиков, которые считали, что кроме четырех элементов (земля, вода, огонь, воздух) существует пятый — квинтэссенция, из которой состоят небесные тела. Если параметр точно равен минус единице — это космологическая постоянная. Если меньше минус единицы — это фантом.
Наблюдения показывают, что параметр очень близок к минус единице, но измерения периодически колеблются. Общепринятая точка зрения — это космологическая постоянная; я тоже придерживаюсь этой позиции. Но иногда появляются данные, указывающие, что параметр чуть меньше минус единицы — тогда речь идет о фантоме.
Фантом — объект с отрицательной кинетической энергией, это нарушает так называемые слабые энергетические условия, что теоретикам не нравится. Но природа не спрашивает нашего мнения.
Наблюдения показывают, что параметр очень близок к минус единице, но измерения периодически колеблются. Общепринятая точка зрения — это космологическая постоянная; я тоже придерживаюсь этой позиции. Но иногда появляются данные, указывающие, что параметр чуть меньше минус единицы — тогда речь идет о фантоме.
Фантом — объект с отрицательной кинетической энергией, это нарушает так называемые слабые энергетические условия, что теоретикам не нравится. Но природа не спрашивает нашего мнения.
“
Если темная энергия — фантом, будущее Вселенной драматично: ускорение будет нарастать, через десятки миллиардов лет оно достигнет такой силы, что начнет разрывать структуры все меньших масштабов — сначала галактики, потом звезды, планеты, атомы; в финале произойдет сингулярность, называемая Большим разрывом.
АРТЕМ ЮРОВ: Если же это космологическая постоянная, Вселенная будет вечно расширяться с ускорением, постепенно остывая. Если же параметр немного больше минус единицы — это квинтэссенция; тогда возможно, что расширение однажды прекратится, и Вселенная начнет сжиматься.
Но есть нюанс: в простых моделях квинтэссенции предполагается, что в ранней Вселенной параметр был меньше минус единицы — то есть существовал фантомный режим, а потом произошел переход в нефантомный. Это пересечение фантомной зоны. Я случайно наткнулся на этот эффект двадцать лет назад, играясь с уравнениями; обнаружил, что кинетический член может менять знак. Я не понимал, как это возможно, написал небольшую работу — и она вызвала интерес. Позже этим занялись Андрианов, Каменщик, Канната и другие; стали называть это «пересечением фантомной зоны». Так нас мотает из стороны в сторону: сначала казалось, что это космологическая постоянная; потом — фантом; теперь — возможно, квинтэссенция. Все зависит от измерений — а они очень сложны и подвержены статистическим ошибкам.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Данные наблюдений никогда не дают точного значения величины; любое измерение имеет погрешность. Даже студенты на лабораторных работах видят: повторные измерения дают разные результаты. Поэтому мы никогда не сможем с абсолютной уверенностью сказать, что параметр точно равен минус единице. Если же мы получим значение, например −1,03 ± 0,05, — тогда можно утверждать, что это фантом. Но получить −1,000… с нулевой погрешностью невозможно в принципе.
АРТЕМ ЮРОВ: Измерения очень претенциозны. Если параметр точно минус единица, при грамотной обработке данных разброс влево и вправо должен быть примерно симметричным. Если же разброс смещен в одну сторону — это указывает, что истинное значение отличается от минус единицы.
Но есть нюанс: в простых моделях квинтэссенции предполагается, что в ранней Вселенной параметр был меньше минус единицы — то есть существовал фантомный режим, а потом произошел переход в нефантомный. Это пересечение фантомной зоны. Я случайно наткнулся на этот эффект двадцать лет назад, играясь с уравнениями; обнаружил, что кинетический член может менять знак. Я не понимал, как это возможно, написал небольшую работу — и она вызвала интерес. Позже этим занялись Андрианов, Каменщик, Канната и другие; стали называть это «пересечением фантомной зоны». Так нас мотает из стороны в сторону: сначала казалось, что это космологическая постоянная; потом — фантом; теперь — возможно, квинтэссенция. Все зависит от измерений — а они очень сложны и подвержены статистическим ошибкам.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Данные наблюдений никогда не дают точного значения величины; любое измерение имеет погрешность. Даже студенты на лабораторных работах видят: повторные измерения дают разные результаты. Поэтому мы никогда не сможем с абсолютной уверенностью сказать, что параметр точно равен минус единице. Если же мы получим значение, например −1,03 ± 0,05, — тогда можно утверждать, что это фантом. Но получить −1,000… с нулевой погрешностью невозможно в принципе.
АРТЕМ ЮРОВ: Измерения очень претенциозны. Если параметр точно минус единица, при грамотной обработке данных разброс влево и вправо должен быть примерно симметричным. Если же разброс смещен в одну сторону — это указывает, что истинное значение отличается от минус единицы.
— Есть ли вопросы о Вселенной, на которые наука никогда не сможет дать ответ?
АРТЕМ ЮРОВ: Если речь о будущем Вселенной на миллиарды лет вперед — нет, стопроцентных прогнозов быть не может. Но я думаю, вы спрашиваете о фундаментальных вопросах, лежащих якобы вне компетенции науки. Честно говоря, когда я размышляю о мультивселенной, я осознаю ограниченность человеческой фантазии. Физики Виленкин и Гаррига подсчитали количество возможных типов вселенных; позже Линде и Ванчурин уточнили расчеты. Получаются немыслимые числа.
“
Представьте число 10²⁰⁰ — единица со 200 нулями. Это много? В стакане воды порядка 10²⁵ молекул, во всей Вселенной — около 10⁸⁰ атомов.
А 10²⁰⁰ — уже за гранью вообразимого. Теперь представьте: 10²⁰⁰ — это не само число, а показатель степени. То есть 10^(10²⁰⁰) — число, у которого не двести, а 10²⁰⁰ нулей. Просто дописать его невозможно; оно за пределами человеческого представления.
А теперь — мозг человека: 100 миллиардов нейронов, у каждого — около 100 тысяч синаптических связей. Число возможных состояний мозга оценивается как 10^(10¹⁷). Это тоже колоссальная величина; но сравните ее с 10^(10²⁰⁰). Разница несопоставима.
Это означает: практически все содержимое мультивселенной лежит за пределами того, что может вообразить человеческий мозг. Говорить о «полете фантазии» в этом контексте смешно. Поэтому делать прогнозы о том, что лежит за пределами нашего восприятия, — занятие странное.
А теперь — мозг человека: 100 миллиардов нейронов, у каждого — около 100 тысяч синаптических связей. Число возможных состояний мозга оценивается как 10^(10¹⁷). Это тоже колоссальная величина; но сравните ее с 10^(10²⁰⁰). Разница несопоставима.
Это означает: практически все содержимое мультивселенной лежит за пределами того, что может вообразить человеческий мозг. Говорить о «полете фантазии» в этом контексте смешно. Поэтому делать прогнозы о том, что лежит за пределами нашего восприятия, — занятие странное.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Дополню: если спуститься на землю — возможно, мы упремся в технические пределы. Например, в физике элементарных частиц: чтобы перейти на более высокие энергии, нужны ускорители гигантских размеров.
“
Не исключено, что мы достигнем потолка и не сможем ответить на некоторые вопросы — например, о теории струн или великого объединения. Техническое развитие не обязательно будет бесконечным.
АРТЕМ ЮРОВ: Есть указания на это. Например, для проверки некоторых моделей нужен ускоритель, опоясывающий земной шар — вряд ли кто-то его построит. Но я думаю, вы спрашивали не о технических, а о принципиальных ограничениях. Зельдович называл Вселенную «ускорителем бедного человека»: у нас нет денег на гигантские установки, но Вселенная сама провела эксперименты при невероятных энергиях. Мы многое можем узнать косвенно. Например, детекторы регистрируют космические лучи с энергиями, превышающими возможности Большого адронного коллайдера на четыре-пять порядков.
Будет ли что-то принципиально недоступно науке? Трудно сказать. Иногда такие вопросы рождаются в гуманитарной среде. Например: «Можем ли мы узнать, существует ли Бог?».
Будет ли что-то принципиально недоступно науке? Трудно сказать. Иногда такие вопросы рождаются в гуманитарной среде. Например: «Можем ли мы узнать, существует ли Бог?».
Но даже здесь нет однозначности. Были богословы, считавшие это научным вопросом, Ансельм Кентерберийский пытался дать онтологическое доказательство существования Бога. Космолог Фрэнк Типлер утверждал, что христианство — следствие законов физики; за это его критиковали и физики, и теологи. Вопрос в том, где проходит граница науки. Когда я думаю о мультивселенной и осознаю бедность своего воображения, для меня это не аргумент в пользу принципиальной непознаваемости.
Возможно, в нас есть «божественная искра» — и тогда границ не существует. Я был бы рад, если бы это оказалось правдой, хотя указаний на это особых не видно, наоборот, человек все более охотно демонстрирует свою звериную природу. Увы!
Возможно, в нас есть «божественная искра» — и тогда границ не существует. Я был бы рад, если бы это оказалось правдой, хотя указаний на это особых не видно, наоборот, человек все более охотно демонстрирует свою звериную природу. Увы!
— Есть представление, что при встрече с внеземными разумными существами общим языком станут математические уравнения. Что вы об этом думаете?
АРТЕМ ЮРОВ: Я могу высказать точку зрения замечательного космолога Макса Тегмарка, который сейчас активно занимается искусственным интеллектом. Его рассуждение таково: в науке есть теории, уравнения и слова. Слова мы используем, чтобы объяснить, перевести то, о чем говорит теория, связать с наблюдаемым. Но чем более развита наука, тем больший удельный вес занимают уравнения; слова становятся лишь неуклюжим способом компактно выразить сложные понятия. Например, вместо выражения «возбуждение квантового релятивистского фермионного поля, входящего в состав электрослабого (лептонного) дублета» мы просто говорим «электрон», представляя при этом крошечный шарик. Правильное описание объекта — уравнение (уравнение Дирака); слова — лишь приблизительная замена.
Развитие теории приводит к тому, что математические уравнения занимают все больше места, а слова — все меньше. Степень развития науки можно оценить по соотношению слов и уравнений. Поэтому при встрече с внеземной цивилизацией слова окажутся бесполезны — они порождены нашей культурой и историей. А математические структуры универсальны. Уравнения могут записываться по-разному, но их содержание будет идентичным.
Развитие теории приводит к тому, что математические уравнения занимают все больше места, а слова — все меньше. Степень развития науки можно оценить по соотношению слов и уравнений. Поэтому при встрече с внеземной цивилизацией слова окажутся бесполезны — они порождены нашей культурой и историей. А математические структуры универсальны. Уравнения могут записываться по-разному, но их содержание будет идентичным.
Тегмарк высказал еще более радикальную гипотезу — «математический мультиверсум»: математика не является приближенным описанием природы; наоборот, природа есть математическая структура, внутри которой мы живем. Это звучит абсолютно клинически, но на самом деле, если осмыслить, оказывается вполне логичным. Если эта гипотеза верна, ответ на ваш вопрос однозначен: математика — основа всего, и при контакте с инопланетянами именно она станет общим языком.
Рассуждая о возможности контакта с внеземными цивилизациями можно обратиться к парадоксу Ферми: если цивилизации распространены, почему мы их не видим? Владимир Михайлович Липунов из МГУ написал книгу «От Большого взрыва до Великого молчания». Он отмечает: технологические цивилизации развиваются экспоненциально. Характерное время изменения — порядка ста лет. Возраст Вселенной — около 10¹⁰ лет. Тогда число е^(10¹⁰/10²) = е^(10⁸) — безумно большое. Если бы экспоненциально развивающаяся цивилизация существовала, она давно захватила бы всю Вселенную. Значит, либо их нет — и существует некий «фильтр», сдерживающий развитие; либо мы живем в искусственной реальности, созданной такой цивилизацией.
Рассуждая о возможности контакта с внеземными цивилизациями можно обратиться к парадоксу Ферми: если цивилизации распространены, почему мы их не видим? Владимир Михайлович Липунов из МГУ написал книгу «От Большого взрыва до Великого молчания». Он отмечает: технологические цивилизации развиваются экспоненциально. Характерное время изменения — порядка ста лет. Возраст Вселенной — около 10¹⁰ лет. Тогда число е^(10¹⁰/10²) = е^(10⁸) — безумно большое. Если бы экспоненциально развивающаяся цивилизация существовала, она давно захватила бы всю Вселенную. Значит, либо их нет — и существует некий «фильтр», сдерживающий развитие; либо мы живем в искусственной реальности, созданной такой цивилизацией.
АРТЕМ ЮРОВ: Когда возражают: «Ресурсов не хватит на миллиарды лет экспоненциального роста», — Липунов отвечает, что любая технологическая цивилизация развивается экспоненциально; если нет — она обречена. Даже если взять период в 10 000 лет — все равно получается астрономическое число. Либо мы случайно оказались в момент взрывного развития цивилизации; либо экспонента — это нормальное состояние для всех цивилизаций. Что касается космического барьера — науке всего двести лет; мы уже видим гипотетические способы обхода ограничений — кротовые норы и прочее. Если бы они были возможны, при экспоненциальном развитии они бы уже существовали повсеместно. Возможно, существует некий барьер, приводящий к гибели цивилизаций на определенном этапе.
Это «аргумент Судного дня» — я даже написал об этом книгу. Но проблема в другом: чтобы погасить экспоненциальный рост, «фильтр» должен обладать экспоненциальной мощью порядка е^(−10⁷). Что это может быть? Ядерная война? Бактерии выживут и жизнь возникнет снова. Это должен быть «Великий фильтр» невероятной силы. Катя Грейвс из Австралии провела байесовский анализ и показала: по современным данным, Великий фильтр, скорее всего, лежит впереди нас — нам еще предстоит с ним столкнуться. Жутковато!
Это «аргумент Судного дня» — я даже написал об этом книгу. Но проблема в другом: чтобы погасить экспоненциальный рост, «фильтр» должен обладать экспоненциальной мощью порядка е^(−10⁷). Что это может быть? Ядерная война? Бактерии выживут и жизнь возникнет снова. Это должен быть «Великий фильтр» невероятной силы. Катя Грейвс из Австралии провела байесовский анализ и показала: по современным данным, Великий фильтр, скорее всего, лежит впереди нас — нам еще предстоит с ним столкнуться. Жутковато!
АРТЕМ ЮРОВ: Мне интересно: в некоторых областях мы наблюдаем стагнацию. Например, полеты на Луну прекратились полвека назад, сейчас их возобновление подается как прорыв. В чем дело?
Это продолжение той же истории. Физик Готт применил байесовский анализ и принцип Коперника: если вы случайно наблюдаете начало какого-то процесса, скорее всего, он скоро закончится. Если процесс существует время T, с 50%-й вероятностью он просуществует еще от T/3 до 3T.
Это продолжение той же истории. Физик Готт применил байесовский анализ и принцип Коперника: если вы случайно наблюдаете начало какого-то процесса, скорее всего, он скоро закончится. Если процесс существует время T, с 50%-й вероятностью он просуществует еще от T/3 до 3T.
Космическая эра началась в 1957 году с запуска первого спутника. Возьмем 1966 год для удобства — прошло около 60 лет. Тогда с 50%-й вероятностью космическая эра продлится от 20 до 180 лет. Это означает: если мы не начнем активную космическую экспансию в ближайшие десятилетия, возможно, человечество никогда ее не осуществит. Земля не будет вечно пригодна для жизни; это окно возможностей, открытое сейчас. Чистая статистика — но очень тревожная. Не будем заниматься этим сейчас — «оставим правнуков в дураках», как спел однажды Владимир Высоцкий.
“
Возвращаясь к инопланетянам: вероятность возникновения жизни, возможно, крайне мала — некоторые биологи оценивают её как 10^(−1000).
АРТЕМ ЮРОВ: Тогда вероятность возникновения двух жизней в одной вселенной пренебрежимо мала — неудивительно, что мы никого не видим. Но здесь возникает проблема, связанная с космологией. Если верна инфляционная космология, наш пузырь бесконечен в пространстве — это следствие дезинфляции. Мы наблюдаем лишь область радиусом 13,8 миллиардов световых лет — «обитаемую область». Таких областей в бесконечной вселенной бесконечно много.
Все описывается уравнениями квантовой механики, начальные условия в разных областях различны. В одной области возникли мы, в других — другие истории. Сколько всего возможных историй? Удивительно, но Виленкин и Гаррига показали: их число конечно — хотя и колоссально велико; порядка 10^(10²⁰⁰). В классической физике историй могло бы быть бесконечно много, но квантовая механика накладывает ограничения.
Если историй конечное число, а пространство бесконечно — все возможные истории повторяются бесконечное число раз.
Все описывается уравнениями квантовой механики, начальные условия в разных областях различны. В одной области возникли мы, в других — другие истории. Сколько всего возможных историй? Удивительно, но Виленкин и Гаррига показали: их число конечно — хотя и колоссально велико; порядка 10^(10²⁰⁰). В классической физике историй могло бы быть бесконечно много, но квантовая механика накладывает ограничения.
Если историй конечное число, а пространство бесконечно — все возможные истории повторяются бесконечное число раз.
На огромном расстоянии от нас сейчас существует ваш двойник, слушающий мою копию, которая говорит то же самое. Это не метафора — это буквальный факт. Есть области, где вы уже ушли, устав слушать, есть области без Земли вообще. Расстояние до ближайшей «копии» астрономически велико, но она существует.
Таким образом, все возможные варианты историй реализованы где-то во Вселенной: где-то Александр Македонский дошел до Индии, где-то Трамп проиграл выборы. Если физика разрешает заселение галактики людьми — такие цивилизации существуют. Но тогда возникает вопрос: почему мы не являемся частью такой цивилизации? Ответ, вероятно, в том, что доля таких историй исчезающе мала — но не нулевая. Мы возвращаемся к парадоксу: какая-то «стенка» сдерживает наше развитие. И это уже не фантазия о других цивилизациях — это буквальный вывод из свойств нашей собственной Вселенной. Липунов прав: глядя на звезды, мы не заглядываем в прошлое — мы смотрим в будущее. Мы просто не умеем его читать.
Таким образом, все возможные варианты историй реализованы где-то во Вселенной: где-то Александр Македонский дошел до Индии, где-то Трамп проиграл выборы. Если физика разрешает заселение галактики людьми — такие цивилизации существуют. Но тогда возникает вопрос: почему мы не являемся частью такой цивилизации? Ответ, вероятно, в том, что доля таких историй исчезающе мала — но не нулевая. Мы возвращаемся к парадоксу: какая-то «стенка» сдерживает наше развитие. И это уже не фантазия о других цивилизациях — это буквальный вывод из свойств нашей собственной Вселенной. Липунов прав: глядя на звезды, мы не заглядываем в прошлое — мы смотрим в будущее. Мы просто не умеем его читать.
— Влияет ли ваше профессиональное знание на ваше мировоззрение?
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Да, оно побуждает задумываться над философскими вопросами. Мир одновременно сложен и описывается удивительно красивыми математическими уравнениями. Глядя на формулы, испытываешь эстетическое наслаждение, сходное с созерцанием прекрасной картины или архитектуры. Возникают вопросы: почему так? Каков смысл существования мира и человеческой жизни? Я не разделяю примитивных взглядов, будто все случайно и бессмысленно, наука доказывает обратное. Особенно эти вопросы стали волновать меня после тридцати лет. Космология выводит науку в область метафизики, это неизбежно влияет на мировоззрение.
АРТЕМ ЮРОВ: Космология дана нам небом именно для того, чтобы фундаментально изменить мировоззрение; увидеть мир иначе — как микроскоп позволяет увидеть невидимое. Приведу пример. В физике есть фундаментальные постоянные: скорость света, постоянная Планка, заряд электрона и около тридцати других. Мы называем их фундаментальными, потому что не умеем вычислять их значения из первых принципов. Если бы эти константы немного отличались — нас бы не существовало. Не возникли бы звезды, тяжелые элементы, жизнь. Это поразительный факт.
Как это объяснить? Два подхода. Первый: это доказательство замысла, сотворения мира Разумом. Второй: если существует множество вселенных с разными константами, мы неизбежно окажемся в той, где константы позволяют существовать жизни — и будем удивляться «тонкой настройке». Аналогия: Кеплер ломал голову, почему планеты расположены на определенных расстояниях от Солнца; он придумал сложную модель с многогранниками. Теперь мы понимаем: планеты могут быть на разных расстояниях, но только в «зоне обитаемости» возможна жизнь. Так же и с константами — только в мультивселенной их «настройка» перестает быть чудом. Это антропный принцип — иллюстрация того, как космология ставит фундаментальные вопросы, касающиеся всех нас.
Замечу: гипотеза Создателя и гипотеза мультивселенной не обязательно противоречат друг другу. Физик Дон Пейдж — блестящий космолог и христианин — написал работу «Любит ли Бог мультивселенную?» (Does God SoLove the Multiverse?), размышляя, не является ли мультивселенная проявлением божественного смирения: «Даю дуракам все варианты — чего вам еще надо?»
Как это объяснить? Два подхода. Первый: это доказательство замысла, сотворения мира Разумом. Второй: если существует множество вселенных с разными константами, мы неизбежно окажемся в той, где константы позволяют существовать жизни — и будем удивляться «тонкой настройке». Аналогия: Кеплер ломал голову, почему планеты расположены на определенных расстояниях от Солнца; он придумал сложную модель с многогранниками. Теперь мы понимаем: планеты могут быть на разных расстояниях, но только в «зоне обитаемости» возможна жизнь. Так же и с константами — только в мультивселенной их «настройка» перестает быть чудом. Это антропный принцип — иллюстрация того, как космология ставит фундаментальные вопросы, касающиеся всех нас.
Замечу: гипотеза Создателя и гипотеза мультивселенной не обязательно противоречат друг другу. Физик Дон Пейдж — блестящий космолог и христианин — написал работу «Любит ли Бог мультивселенную?» (Does God SoLove the Multiverse?), размышляя, не является ли мультивселенная проявлением божественного смирения: «Даю дуракам все варианты — чего вам еще надо?»
Замечу: гипотеза Создателя и гипотеза мультивселенной не обязательно противоречат друг другу. Физик Дон Пейдж — блестящий космолог и христианин — написал работу «Любит ли Бог мультивселенную?» (Does God SoLove the Multiverse?), размышляя, не является ли мультивселенная проявлением божественного смирения: «Даю дуракам все варианты — чего вам еще надо?».
Традиционный философский спор: что первично — сознание или материя? С материалистической точки зрения, материя существовала всегда — Вселенная вечна. Но «всегда» выходит за пределы человеческого разумения — так же, как и вечное существование Создателя. В космологии мы неизбежно сталкиваемся с бесконечностью — и не можем это вместить в сознание.
Это связано с понятиями пространства и времени. Кант считал: невозможно допустить начало времени — ведь тогда возникает вопрос: «что было до?»; но невозможно допустить и вечность — ведь тогда до настоящего момента прошла бесконечность, что бессмысленно. Он заключил: время лежит за пределами разума. Но все сложнее. Когда мы говорим «что было до Большого взрыва» — мы делаем ошибку. Время возникло вместе со Вселенной; фраза «время, когда времени не было» бессмысленна. Граница времени — это и есть начало.
Блаженный Августин предвосхитил это: на вопрос «что делал Бог до создания мира?» он ответил: «Бог создал мир вместе со временем» — поэтому вопрос «до» лишен смысла. Но человека это не утешит, он все равно будет задавать вопрос.
Традиционный философский спор: что первично — сознание или материя? С материалистической точки зрения, материя существовала всегда — Вселенная вечна. Но «всегда» выходит за пределы человеческого разумения — так же, как и вечное существование Создателя. В космологии мы неизбежно сталкиваемся с бесконечностью — и не можем это вместить в сознание.
Это связано с понятиями пространства и времени. Кант считал: невозможно допустить начало времени — ведь тогда возникает вопрос: «что было до?»; но невозможно допустить и вечность — ведь тогда до настоящего момента прошла бесконечность, что бессмысленно. Он заключил: время лежит за пределами разума. Но все сложнее. Когда мы говорим «что было до Большого взрыва» — мы делаем ошибку. Время возникло вместе со Вселенной; фраза «время, когда времени не было» бессмысленна. Граница времени — это и есть начало.
Блаженный Августин предвосхитил это: на вопрос «что делал Бог до создания мира?» он ответил: «Бог создал мир вместе со временем» — поэтому вопрос «до» лишен смысла. Но человека это не утешит, он все равно будет задавать вопрос.
— Давайте закончим пожеланиями студентам, будущим коллегам.
АРТЕМ ЮРОВ: Ничего не принимайте на веру. Когда вам говорят «это так», всегда спрашивайте «почему». Не слепо доверяйте авторитетам, подвергайте все сомнению — включая свое собственное сомнение. Есть люди, которые говорят «я ни во что не верю» — это глупость; если вам двадцать раз объяснили, а вы все равно не верите, вы упрямы, а не скептичны.
“
Сомневайтесь разумно. Имейте мужество думать, не бойтесь высказывать свою точку зрения. Пропускайте все через себя, не поддавайтесь толпе. Когда понимание придет — вы почувствуете: «Вот оно». Только так можно постичь истину.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Современные студенты обладают колоссальными возможностями: свободный доступ к информации, книгам, интерактивным материалам, мощные средства моделирования и численных расчетов. То, что сегодня можно сделать на обычном компьютере, полвека назад требовало машин размером с квартиру. Желаю, чтобы эти возможности использовались с умом — для пользы, а не только для развлечений.
«Космология дана нам для того, чтобы фундаментально изменить мировоззрение" — уверены профессора-астрофизики БФУ им. И. Канта Артем Юров и Артем Асташенок — ученые, чьи исследования посвящены темной энергии, черным дырам и будущему Вселенной.
В лонгриде они объясняют, почему классическая теория Большого взрыва сегодня может быть лишь частью огромной головоломки, как открытие темной энергии указывает на возможность существования мультивселенной и почему человечество может столкнуться с так называемым «Великим фильтром», ограничивающим развитие цивилизаций. Ученые рассуждали о том, грозит ли нашей реальности «Большой разрыв», может ли математика стать единственным языком общения с иными мирами и как теория о бесконечности вселенных заставляет по-новому взглянуть на основы представлений о пространстве и времени.
- Артем Юровдоктор физико-математических наук, профессор
- Артем Асташенокдоктор физико-математических наук, профессор
— Насколько современная наука уверена в классической теории Большого взрыва?
АРТЕМ ЮРОВ: Космология сегодня — одна из наиболее бурно развивающихся областей физики и астрономии; количество открытий за последние годы трудно сопоставить с достижениями в других разделах физики. Сейчас именно в космологии трудятся самые яркие молодые умы мира; это авангард современной физики — там, где делается живая наука. Когда я был студентом, космологией занимались немногие. Либо все казалось ясным, либо данных было слишком мало. Настоящий прорыв произошел примерно 20−25 лет назад. Инфляционная теория появилась раньше, но с 1998 года, после открытия темной энергии, начался настоящий взлет. До этого к космологии относились скептически: считалось, что ею занимаются физики, которые в молодости делали полезные открытия, а в старости скатывались в мистику. После 1998 года самые талантливые исследователи устремились именно в эту область. Что касается «классической теории Большого взрыва» — на самом деле наука пока не знает ответ, что именно произошло в момент Большого взрыва. Если это начало Вселенной, вряд ли мы поймем в ближайшее время, какие процессы происходили в момент ее рождения.
Важно другое: мы точно знаем, что это грандиозное событие имело место.
За последние 30−40 лет произошел существенный перелом в понимании ранней Вселенной. Еще недавно мы более-менее представляли, что происходило после Большого взрыва, но что происходило непосредственно вблизи него — понимали очень плохо. Мощнейший прорыв связан с развитием инфляционной космологии, затем последовало открытие 1998 года, показавшее, что мы до сих пор наблюдали лишь 5% всего содержимого Вселенной. Представьте: нас учат в школе, что все состоит из атомов. Но это абсолютно неверно. Все, что существует во Вселенной, состоит из атомов лишь на 5%. Остальные 95% — неизвестная субстанция, которую мы называем темным сектором. Он состоит как минимум из двух компонентов: темной материи и темной энергии. Именно темной энергией и занимаемся мы с Артемом Валерьевичем. Наша задача — понять, что это такое, но мы подходим к этой общей проблеме с разных сторон.
За последние 30−40 лет произошел существенный перелом в понимании ранней Вселенной. Еще недавно мы более-менее представляли, что происходило после Большого взрыва, но что происходило непосредственно вблизи него — понимали очень плохо. Мощнейший прорыв связан с развитием инфляционной космологии, затем последовало открытие 1998 года, показавшее, что мы до сих пор наблюдали лишь 5% всего содержимого Вселенной. Представьте: нас учат в школе, что все состоит из атомов. Но это абсолютно неверно. Все, что существует во Вселенной, состоит из атомов лишь на 5%. Остальные 95% — неизвестная субстанция, которую мы называем темным сектором. Он состоит как минимум из двух компонентов: темной материи и темной энергии. Именно темной энергией и занимаемся мы с Артемом Валерьевичем. Наша задача — понять, что это такое, но мы подходим к этой общей проблеме с разных сторон.
— В науке выдвигается смелая идея, что наша Вселенная — это объект, способный взаимодействовать с другими; речь о теории мультивселенной. Если это так, почему мы, люди, не видим этих «соседей»? И может ли эта концепция объяснить загадки темной энергии и темной материи?
“
Согласно современным представлениям, ранняя Вселенная пережила расширение, так называемую инфляцию — примерно 13,8 миллиардов лет назад.
АРТЕМ ЮРОВ: Это не философские построения, это проверяемая физика, подтвержденная наблюдениями.
Инфляция — это фаза, когда Вселенная раздулась за ничтожно малую долю секунды; порядка 10⁻³⁵-10⁻³⁸ секунды. Мы не можем вообразить такой масштаб, но уравнения предсказывают: инфляция началась и больше никогда не останавливалась. Она должна продолжаться вечно. Это абсолютно обескураживающий факт — казалось, это проблема модели, ведь сейчас во Вселенной нет инфляции. Но потом выяснилось: если инфляция закончилась здесь, в нашей области, это не означает, что она прекратилась везде. Уравнения требуют, чтобы она продолжалась, причем с ускорением. Это означает, что постоянно рождаются новые вселенные, притом все быстрее и быстрее! Мы находимся внутри одного из «пузырей» — области, где инфляция завершилась. За это время родилось невообразимое количество вселенных; порядка e^(1035} — и более.
Инфляция — это фаза, когда Вселенная раздулась за ничтожно малую долю секунды; порядка 10⁻³⁵-10⁻³⁸ секунды. Мы не можем вообразить такой масштаб, но уравнения предсказывают: инфляция началась и больше никогда не останавливалась. Она должна продолжаться вечно. Это абсолютно обескураживающий факт — казалось, это проблема модели, ведь сейчас во Вселенной нет инфляции. Но потом выяснилось: если инфляция закончилась здесь, в нашей области, это не означает, что она прекратилась везде. Уравнения требуют, чтобы она продолжалась, причем с ускорением. Это означает, что постоянно рождаются новые вселенные, притом все быстрее и быстрее! Мы находимся внутри одного из «пузырей» — области, где инфляция завершилась. За это время родилось невообразимое количество вселенных; порядка e^(1035} — и более.
Когда эта картина впервые возникла, ученые пришли в ужас. Во-первых, непонятно было, как проверить такую модель; во-вторых, это казалось сумасшествием. Физики пытались подправить уравнения, сохранив полезные предсказания инфляции, но убрав «ужас» порождения вселенных. Это не удалось. Более того, выяснилось, что, если убрать этот эффект, исчезает и механизм образования галактик в нашей Вселенной. Дело тут в том, что галактики возникли благодаря квантовым флуктуациям, раздутым инфляцией, у нас есть железные подтверждения этого факта. Но именно тот же механизм на больших масштабах приводит к вечной инфляции и рождению новых вселенных. Если отрицать этот механизм, приходится отрицать и существование галактик — а они есть. Поэтому, скрепя сердце, физики — народ в массе своей консервативный — вынуждены признать: мы живем в крошечной части реальности, которая невообразимо превосходит все, о чем мы раньше мыслили. Наблюдаемая Вселенная — лишь один пузырек в этом бескрайнем пространстве; и процесс рождения новых вселенных продолжается с ускорением. Это и есть мультивселенная.
Можем ли мы обнаружить другие вселенные? Удивительно, но да — косвенно и, возможно, напрямую. Одно из предсказаний инфляционной космологии: полная плотность вещества во Вселенной должна равняться критической плотности — примерно 10⁻²⁹ грамма на кубический сантиметр.
Наблюдения показывали, что видимого вещества в сто раз меньше. Но когда открыли темную энергию и просуммировали ее плотность с плотностью барионов (звезд и прочего) и темной энергии, получилось именно критическое значение. Таким образом, темная энергия косвенно подтверждает истинность инфляции, а инфляция, будучи верной, должна быть вечной, а вечная инфляция означает существование мультивселенной. Таким образом, открытие темной энергии стало косвенным доказательством существования других вселенных!
Вторая часть: можем ли мы обнаружить их напрямую? Ответ — да. На ранних стадиях вселенные могли сталкиваться, оставляя специфические отпечатки в реликтовом излучении. Если построить следующее поколение космических телескопов — а это займет лет пятнадцать-двадцать — мы сможем обнаружить следы этих столкновений. Это будут прямые свидетельства. Если же следов не найдем — это тоже будет интересно: возможно, придется пересмотреть основы физики. Но я в это не верю, доказательств слишком много. Срок в 15−20 лет обусловлен необходимостью повысить чувствительность приемников и средств обработки данных примерно в десять раз по сравнению с современными технологиями; это инженерная, а не фундаментальная задача.
Наблюдения показывали, что видимого вещества в сто раз меньше. Но когда открыли темную энергию и просуммировали ее плотность с плотностью барионов (звезд и прочего) и темной энергии, получилось именно критическое значение. Таким образом, темная энергия косвенно подтверждает истинность инфляции, а инфляция, будучи верной, должна быть вечной, а вечная инфляция означает существование мультивселенной. Таким образом, открытие темной энергии стало косвенным доказательством существования других вселенных!
Вторая часть: можем ли мы обнаружить их напрямую? Ответ — да. На ранних стадиях вселенные могли сталкиваться, оставляя специфические отпечатки в реликтовом излучении. Если построить следующее поколение космических телескопов — а это займет лет пятнадцать-двадцать — мы сможем обнаружить следы этих столкновений. Это будут прямые свидетельства. Если же следов не найдем — это тоже будет интересно: возможно, придется пересмотреть основы физики. Но я в это не верю, доказательств слишком много. Срок в 15−20 лет обусловлен необходимостью повысить чувствительность приемников и средств обработки данных примерно в десять раз по сравнению с современными технологиями; это инженерная, а не фундаментальная задача.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Да, Артем Валерианович говорил, что плотность нашей Вселенной близка к критической. Дело в том, что астрофизики сравнивают свои теории с данными наблюдений. В частности, информация о яркости сверхновых звезд в зависимости от расстояния позволяет заключить: модели Вселенной с плотностью меньше критической описывают наблюдения значительно хуже, чем модели с плоской геометрией — евклидовой, изучаемой в школе. Плотность, действительно, должна быть очень близка к критической; отклонения составляют буквально тысячные доли.
Это факт, следующий из прямого анализа наблюдательных данных. Инфляция как раз предсказывает, что Вселенная должна быть плоской — то есть иметь геометрию, близкую к евклидовой, а это возможно лишь при плотности, близкой к критической.
Подводя итог: у нас есть прямые астрономически проверенные доказательства того, что плотность Вселенной практически равна критической.
Подводя итог: у нас есть прямые астрономически проверенные доказательства того, что плотность Вселенной практически равна критической.
АРТЕМ ЮРОВ: Еще один важный момент об инфляции: надежные подтверждения пришли, когда мы начали изучать флуктуации реликтового фона. Раньше эти флуктуации просто не замечались — не хватало чувствительности приборов; инфляция оставалась теорией, дававшей хорошие объяснения, но слабо подтвержденной. Более тонкий анализ показал наличие малых отклонений температуры реликтового излучения (а она составляет порядка трех кельвинов) в разных направлениях. Этот сложный анализ был проведен в 1990-х годах в рамках проекта WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), а позже — спутника Планк. Результаты прекрасно согласуются с инфляционными моделями.
Это великая история! Важно, чтобы читатели поняли ее серьезность — это не какие-то спекуляции или общефилософские построения.
Это великая история! Важно, чтобы читатели поняли ее серьезность — это не какие-то спекуляции или общефилософские построения.
Мы видим на небе великолепные галактики, но откуда они взялись? Чтобы галактики возникли, в ранней Вселенной должны были появиться неоднородности определенного масштаба. Наблюдения не показывали их, пока не появилась теория инфляции. Как выяснилось, именно раздутые инфляцией квантовые флуктуации сыграли роль зародышей будущих галактик.
Есть еще одна интересная история, связанная с темной материей. Темная материя и темная энергия — разные вещи. Темная материя проявляется не только как «недостающая масса»; она сыграла ключевую роль в формировании галактик. Наблюдаемого вещества в ранней Вселенной было мало, но благодаря темной материи, участвующей в гравитационном взаимодействии, возникли достаточно крупные зародыши структур.
Есть еще одна интересная история, связанная с темной материей. Темная материя и темная энергия — разные вещи. Темная материя проявляется не только как «недостающая масса»; она сыграла ключевую роль в формировании галактик. Наблюдаемого вещества в ранней Вселенной было мало, но благодаря темной материи, участвующей в гравитационном взаимодействии, возникли достаточно крупные зародыши структур.
“
Без темной материи галактики бы не сформировались; а вне галактик вероятность возникновения звезд экспоненциально подавлена. Чтобы появились звезды, нужны галактики; чтобы возникли планеты, нужны звёзды; а мы можем существовать только на планете. Таким образом, благодаря темной материи мы здесь сидим и разговариваем.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Дополню про темную материю. Проблема была известна давно. В 1930-х годах ее называли «скрытой массой». Видимая масса галактик — оцененная по количеству звезд — существенно меньше реальной массы, которую можно определить по вращению галактики как единого объекта. Расхождения достигают десятикратной величины — это драматическая загадка.
Есть указания, что темная материя имеет частичную природу — это слабо взаимодействующие частицы, которые мы пока не можем зарегистрировать. Загадка еще далека от разрешения; надеюсь, коллайдеры помогут открыть кандидатов на роль темной материи, но пока таких открытий нет. В основном мы занимаемся темной энергией, а не темной материей.
Есть указания, что темная материя имеет частичную природу — это слабо взаимодействующие частицы, которые мы пока не можем зарегистрировать. Загадка еще далека от разрешения; надеюсь, коллайдеры помогут открыть кандидатов на роль темной материи, но пока таких открытий нет. В основном мы занимаемся темной энергией, а не темной материей.
— Как наука объясняет, что такое фантомная зона и Большой разрыв?
АРТЕМ ЮРОВ: Мы не знаем, что такое темная энергия. Существует два основных подхода к ее описанию. Откуда вообще появилось понятие темной энергии? В 1998 году астрономы обнаружили, что Вселенная не замедляется, как все ожидали, а ускоряется. Все знали, что Вселенная расширяется, но галактики притягиваются друг к другу, поэтому расширение должно замедляться. Группа ученых пыталась точно измерить это замедление, чтобы определить плотность вещества; и представьте их изумление, когда они обнаружили не торможение, а разгон! Этого никто не ожидал. Любопытно, что ускорение началось около пяти миллиардов лет назад.
Замечу: этот современный разгон очень похож на инфляцию в ранней Вселенной — только гораздо слабее. Некоторые называют это вторичной инфляцией. Есть точка зрения, которая мне нравится: возможно, топливо первичной инфляции не полностью выгорело, его остатки проявляются сейчас как вторичное ускорение.
Что будет дальше — зависит от природы темной энергии. Нет задачи интереснее для современной физики. Все определяется параметром уравнения состояния — безразмерной величиной, равной давлению темной энергии, деленному на ее плотность энергии и на квадрат скорости света.
Замечу: этот современный разгон очень похож на инфляцию в ранней Вселенной — только гораздо слабее. Некоторые называют это вторичной инфляцией. Есть точка зрения, которая мне нравится: возможно, топливо первичной инфляции не полностью выгорело, его остатки проявляются сейчас как вторичное ускорение.
Что будет дальше — зависит от природы темной энергии. Нет задачи интереснее для современной физики. Все определяется параметром уравнения состояния — безразмерной величиной, равной давлению темной энергии, деленному на ее плотность энергии и на квадрат скорости света.
Эта величина отрицательна — давление темной энергии отрицательно. Если параметр больше минус единицы, модель называют квинтэссенцией — термин заимствован у средневековых алхимиков, которые считали, что кроме четырех элементов (земля, вода, огонь, воздух) существует пятый — квинтэссенция, из которой состоят небесные тела. Если параметр точно равен минус единице — это космологическая постоянная. Если меньше минус единицы — это фантом.
Наблюдения показывают, что параметр очень близок к минус единице, но измерения периодически колеблются. Общепринятая точка зрения — это космологическая постоянная; я тоже придерживаюсь этой позиции. Но иногда появляются данные, указывающие, что параметр чуть меньше минус единицы — тогда речь идет о фантоме.
Фантом — объект с отрицательной кинетической энергией, это нарушает так называемые слабые энергетические условия, что теоретикам не нравится. Но природа не спрашивает нашего мнения.
Наблюдения показывают, что параметр очень близок к минус единице, но измерения периодически колеблются. Общепринятая точка зрения — это космологическая постоянная; я тоже придерживаюсь этой позиции. Но иногда появляются данные, указывающие, что параметр чуть меньше минус единицы — тогда речь идет о фантоме.
Фантом — объект с отрицательной кинетической энергией, это нарушает так называемые слабые энергетические условия, что теоретикам не нравится. Но природа не спрашивает нашего мнения.
“
Если темная энергия — фантом, будущее Вселенной драматично: ускорение будет нарастать, через десятки миллиардов лет оно достигнет такой силы, что начнет разрывать структуры все меньших масштабов — сначала галактики, потом звезды, планеты, атомы; в финале произойдет сингулярность, называемая Большим разрывом.
АРТЕМ ЮРОВ: Если же это космологическая постоянная, Вселенная будет вечно расширяться с ускорением, постепенно остывая. Если же параметр немного больше минус единицы — это квинтэссенция; тогда возможно, что расширение однажды прекратится, и Вселенная начнет сжиматься.
Но есть нюанс: в простых моделях квинтэссенции предполагается, что в ранней Вселенной параметр был меньше минус единицы — то есть существовал фантомный режим, а потом произошел переход в нефантомный. Это пересечение фантомной зоны. Я случайно наткнулся на этот эффект двадцать лет назад, играясь с уравнениями; обнаружил, что кинетический член может менять знак. Я не понимал, как это возможно, написал небольшую работу — и она вызвала интерес. Позже этим занялись Андрианов, Каменщик, Канната и другие; стали называть это «пересечением фантомной зоны». Так нас мотает из стороны в сторону: сначала казалось, что это космологическая постоянная; потом — фантом; теперь — возможно, квинтэссенция. Все зависит от измерений — а они очень сложны и подвержены статистическим ошибкам.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Данные наблюдений никогда не дают точного значения величины; любое измерение имеет погрешность. Даже студенты на лабораторных работах видят: повторные измерения дают разные результаты. Поэтому мы никогда не сможем с абсолютной уверенностью сказать, что параметр точно равен минус единице. Если же мы получим значение, например −1,03 ± 0,05, — тогда можно утверждать, что это фантом. Но получить −1,000… с нулевой погрешностью невозможно в принципе.
АРТЕМ ЮРОВ: Измерения очень претенциозны. Если параметр точно минус единица, при грамотной обработке данных разброс влево и вправо должен быть примерно симметричным. Если же разброс смещен в одну сторону — это указывает, что истинное значение отличается от минус единицы.
Но есть нюанс: в простых моделях квинтэссенции предполагается, что в ранней Вселенной параметр был меньше минус единицы — то есть существовал фантомный режим, а потом произошел переход в нефантомный. Это пересечение фантомной зоны. Я случайно наткнулся на этот эффект двадцать лет назад, играясь с уравнениями; обнаружил, что кинетический член может менять знак. Я не понимал, как это возможно, написал небольшую работу — и она вызвала интерес. Позже этим занялись Андрианов, Каменщик, Канната и другие; стали называть это «пересечением фантомной зоны». Так нас мотает из стороны в сторону: сначала казалось, что это космологическая постоянная; потом — фантом; теперь — возможно, квинтэссенция. Все зависит от измерений — а они очень сложны и подвержены статистическим ошибкам.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Данные наблюдений никогда не дают точного значения величины; любое измерение имеет погрешность. Даже студенты на лабораторных работах видят: повторные измерения дают разные результаты. Поэтому мы никогда не сможем с абсолютной уверенностью сказать, что параметр точно равен минус единице. Если же мы получим значение, например −1,03 ± 0,05, — тогда можно утверждать, что это фантом. Но получить −1,000… с нулевой погрешностью невозможно в принципе.
АРТЕМ ЮРОВ: Измерения очень претенциозны. Если параметр точно минус единица, при грамотной обработке данных разброс влево и вправо должен быть примерно симметричным. Если же разброс смещен в одну сторону — это указывает, что истинное значение отличается от минус единицы.
— Есть ли вопросы о Вселенной, на которые наука никогда не сможет дать ответ?
АРТЕМ ЮРОВ: Если речь о будущем Вселенной на миллиарды лет вперед — нет, стопроцентных прогнозов быть не может. Но я думаю, вы спрашиваете о фундаментальных вопросах, лежащих якобы вне компетенции науки. Честно говоря, когда я размышляю о мультивселенной, я осознаю ограниченность человеческой фантазии. Физики Виленкин и Гаррига подсчитали количество возможных типов вселенных; позже Линде и Ванчурин уточнили расчеты. Получаются немыслимые числа.
“
Представьте число 10²⁰⁰ — единица со 200 нулями. Это много? В стакане воды порядка 10²⁵ молекул, во всей Вселенной — около 10⁸⁰ атомов.
А 10²⁰⁰ — уже за гранью вообразимого. Теперь представьте: 10²⁰⁰ — это не само число, а показатель степени. То есть 10^(10²⁰⁰) — число, у которого не двести, а 10²⁰⁰ нулей. Просто дописать его невозможно; оно за пределами человеческого представления.
А теперь — мозг человека: 100 миллиардов нейронов, у каждого — около 100 тысяч синаптических связей. Число возможных состояний мозга оценивается как 10^(10¹⁷). Это тоже колоссальная величина; но сравните ее с 10^(10²⁰⁰). Разница несопоставима.
Это означает: практически все содержимое мультивселенной лежит за пределами того, что может вообразить человеческий мозг. Говорить о «полете фантазии» в этом контексте смешно. Поэтому делать прогнозы о том, что лежит за пределами нашего восприятия, — занятие странное.
А теперь — мозг человека: 100 миллиардов нейронов, у каждого — около 100 тысяч синаптических связей. Число возможных состояний мозга оценивается как 10^(10¹⁷). Это тоже колоссальная величина; но сравните ее с 10^(10²⁰⁰). Разница несопоставима.
Это означает: практически все содержимое мультивселенной лежит за пределами того, что может вообразить человеческий мозг. Говорить о «полете фантазии» в этом контексте смешно. Поэтому делать прогнозы о том, что лежит за пределами нашего восприятия, — занятие странное.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Дополню: если спуститься на землю — возможно, мы упремся в технические пределы. Например, в физике элементарных частиц: чтобы перейти на более высокие энергии, нужны ускорители гигантских размеров.
“
Не исключено, что мы достигнем потолка и не сможем ответить на некоторые вопросы — например, о теории струн или великого объединения. Техническое развитие не обязательно будет бесконечным.
АРТЕМ ЮРОВ: Есть указания на это. Например, для проверки некоторых моделей нужен ускоритель, опоясывающий земной шар — вряд ли кто-то его построит. Но я думаю, вы спрашивали не о технических, а о принципиальных ограничениях. Зельдович называл Вселенную «ускорителем бедного человека»: у нас нет денег на гигантские установки, но Вселенная сама провела эксперименты при невероятных энергиях. Мы многое можем узнать косвенно. Например, детекторы регистрируют космические лучи с энергиями, превышающими возможности Большого адронного коллайдера на четыре-пять порядков.
Будет ли что-то принципиально недоступно науке? Трудно сказать. Иногда такие вопросы рождаются в гуманитарной среде. Например: «Можем ли мы узнать, существует ли Бог?».
Будет ли что-то принципиально недоступно науке? Трудно сказать. Иногда такие вопросы рождаются в гуманитарной среде. Например: «Можем ли мы узнать, существует ли Бог?».
Но даже здесь нет однозначности. Были богословы, считавшие это научным вопросом, Ансельм Кентерберийский пытался дать онтологическое доказательство существования Бога. Космолог Фрэнк Типлер утверждал, что христианство — следствие законов физики; за это его критиковали и физики, и теологи. Вопрос в том, где проходит граница науки. Когда я думаю о мультивселенной и осознаю бедность своего воображения, для меня это не аргумент в пользу принципиальной непознаваемости.
Возможно, в нас есть «божественная искра» — и тогда границ не существует. Я был бы рад, если бы это оказалось правдой, хотя указаний на это особых не видно, наоборот, человек все более охотно демонстрирует свою звериную природу. Увы!
Возможно, в нас есть «божественная искра» — и тогда границ не существует. Я был бы рад, если бы это оказалось правдой, хотя указаний на это особых не видно, наоборот, человек все более охотно демонстрирует свою звериную природу. Увы!
— Есть представление, что при встрече с внеземными разумными существами общим языком станут математические уравнения. Что вы об этом думаете?
АРТЕМ ЮРОВ: Я могу высказать точку зрения замечательного космолога Макса Тегмарка, который сейчас активно занимается искусственным интеллектом. Его рассуждение таково: в науке есть теории, уравнения и слова. Слова мы используем, чтобы объяснить, перевести то, о чем говорит теория, связать с наблюдаемым. Но чем более развита наука, тем больший удельный вес занимают уравнения; слова становятся лишь неуклюжим способом компактно выразить сложные понятия. Например, вместо выражения «возбуждение квантового релятивистского фермионного поля, входящего в состав электрослабого (лептонного) дублета» мы просто говорим «электрон», представляя при этом крошечный шарик. Правильное описание объекта — уравнение (уравнение Дирака); слова — лишь приблизительная замена.
Развитие теории приводит к тому, что математические уравнения занимают все больше места, а слова — все меньше. Степень развития науки можно оценить по соотношению слов и уравнений. Поэтому при встрече с внеземной цивилизацией слова окажутся бесполезны — они порождены нашей культурой и историей. А математические структуры универсальны. Уравнения могут записываться по-разному, но их содержание будет идентичным.
Развитие теории приводит к тому, что математические уравнения занимают все больше места, а слова — все меньше. Степень развития науки можно оценить по соотношению слов и уравнений. Поэтому при встрече с внеземной цивилизацией слова окажутся бесполезны — они порождены нашей культурой и историей. А математические структуры универсальны. Уравнения могут записываться по-разному, но их содержание будет идентичным.
Тегмарк высказал еще более радикальную гипотезу — «математический мультиверсум»: математика не является приближенным описанием природы; наоборот, природа есть математическая структура, внутри которой мы живем. Это звучит абсолютно клинически, но на самом деле, если осмыслить, оказывается вполне логичным. Если эта гипотеза верна, ответ на ваш вопрос однозначен: математика — основа всего, и при контакте с инопланетянами именно она станет общим языком.
Рассуждая о возможности контакта с внеземными цивилизациями можно обратиться к парадоксу Ферми: если цивилизации распространены, почему мы их не видим? Владимир Михайлович Липунов из МГУ написал книгу «От Большого взрыва до Великого молчания». Он отмечает: технологические цивилизации развиваются экспоненциально. Характерное время изменения — порядка ста лет. Возраст Вселенной — около 10¹⁰ лет. Тогда число е^(10¹⁰/10²) = е^(10⁸) — безумно большое. Если бы экспоненциально развивающаяся цивилизация существовала, она давно захватила бы всю Вселенную. Значит, либо их нет — и существует некий «фильтр», сдерживающий развитие; либо мы живем в искусственной реальности, созданной такой цивилизацией.
Рассуждая о возможности контакта с внеземными цивилизациями можно обратиться к парадоксу Ферми: если цивилизации распространены, почему мы их не видим? Владимир Михайлович Липунов из МГУ написал книгу «От Большого взрыва до Великого молчания». Он отмечает: технологические цивилизации развиваются экспоненциально. Характерное время изменения — порядка ста лет. Возраст Вселенной — около 10¹⁰ лет. Тогда число е^(10¹⁰/10²) = е^(10⁸) — безумно большое. Если бы экспоненциально развивающаяся цивилизация существовала, она давно захватила бы всю Вселенную. Значит, либо их нет — и существует некий «фильтр», сдерживающий развитие; либо мы живем в искусственной реальности, созданной такой цивилизацией.
АРТЕМ ЮРОВ: Когда возражают: «Ресурсов не хватит на миллиарды лет экспоненциального роста», — Липунов отвечает, что любая технологическая цивилизация развивается экспоненциально; если нет — она обречена. Даже если взять период в 10 000 лет — все равно получается астрономическое число. Либо мы случайно оказались в момент взрывного развития цивилизации; либо экспонента — это нормальное состояние для всех цивилизаций. Что касается космического барьера — науке всего двести лет; мы уже видим гипотетические способы обхода ограничений — кротовые норы и прочее. Если бы они были возможны, при экспоненциальном развитии они бы уже существовали повсеместно. Возможно, существует некий барьер, приводящий к гибели цивилизаций на определенном этапе.
Это «аргумент Судного дня» — я даже написал об этом книгу. Но проблема в другом: чтобы погасить экспоненциальный рост, «фильтр» должен обладать экспоненциальной мощью порядка е^(−10⁷). Что это может быть? Ядерная война? Бактерии выживут и жизнь возникнет снова. Это должен быть «Великий фильтр» невероятной силы. Катя Грейвс из Австралии провела байесовский анализ и показала: по современным данным, Великий фильтр, скорее всего, лежит впереди нас — нам еще предстоит с ним столкнуться. Жутковато!
Это «аргумент Судного дня» — я даже написал об этом книгу. Но проблема в другом: чтобы погасить экспоненциальный рост, «фильтр» должен обладать экспоненциальной мощью порядка е^(−10⁷). Что это может быть? Ядерная война? Бактерии выживут и жизнь возникнет снова. Это должен быть «Великий фильтр» невероятной силы. Катя Грейвс из Австралии провела байесовский анализ и показала: по современным данным, Великий фильтр, скорее всего, лежит впереди нас — нам еще предстоит с ним столкнуться. Жутковато!
АРТЕМ ЮРОВ: Мне интересно: в некоторых областях мы наблюдаем стагнацию. Например, полеты на Луну прекратились полвека назад, сейчас их возобновление подается как прорыв. В чем дело?
Это продолжение той же истории. Физик Готт применил байесовский анализ и принцип Коперника: если вы случайно наблюдаете начало какого-то процесса, скорее всего, он скоро закончится. Если процесс существует время T, с 50%-й вероятностью он просуществует еще от T/3 до 3T.
Это продолжение той же истории. Физик Готт применил байесовский анализ и принцип Коперника: если вы случайно наблюдаете начало какого-то процесса, скорее всего, он скоро закончится. Если процесс существует время T, с 50%-й вероятностью он просуществует еще от T/3 до 3T.
Космическая эра началась в 1957 году с запуска первого спутника. Возьмем 1966 год для удобства — прошло около 60 лет. Тогда с 50%-й вероятностью космическая эра продлится от 20 до 180 лет. Это означает: если мы не начнем активную космическую экспансию в ближайшие десятилетия, возможно, человечество никогда ее не осуществит. Земля не будет вечно пригодна для жизни; это окно возможностей, открытое сейчас. Чистая статистика — но очень тревожная. Не будем заниматься этим сейчас — «оставим правнуков в дураках», как спел однажды Владимир Высоцкий.
“
Возвращаясь к инопланетянам: вероятность возникновения жизни, возможно, крайне мала — некоторые биологи оценивают её как 10^(−1000).
АРТЕМ ЮРОВ: Тогда вероятность возникновения двух жизней в одной вселенной пренебрежимо мала — неудивительно, что мы никого не видим. Но здесь возникает проблема, связанная с космологией. Если верна инфляционная космология, наш пузырь бесконечен в пространстве — это следствие дезинфляции. Мы наблюдаем лишь область радиусом 13,8 миллиардов световых лет — «обитаемую область». Таких областей в бесконечной вселенной бесконечно много.
Все описывается уравнениями квантовой механики, начальные условия в разных областях различны. В одной области возникли мы, в других — другие истории. Сколько всего возможных историй? Удивительно, но Виленкин и Гаррига показали: их число конечно — хотя и колоссально велико; порядка 10^(10²⁰⁰). В классической физике историй могло бы быть бесконечно много, но квантовая механика накладывает ограничения.
Если историй конечное число, а пространство бесконечно — все возможные истории повторяются бесконечное число раз.
Все описывается уравнениями квантовой механики, начальные условия в разных областях различны. В одной области возникли мы, в других — другие истории. Сколько всего возможных историй? Удивительно, но Виленкин и Гаррига показали: их число конечно — хотя и колоссально велико; порядка 10^(10²⁰⁰). В классической физике историй могло бы быть бесконечно много, но квантовая механика накладывает ограничения.
Если историй конечное число, а пространство бесконечно — все возможные истории повторяются бесконечное число раз.
На огромном расстоянии от нас сейчас существует ваш двойник, слушающий мою копию, которая говорит то же самое. Это не метафора — это буквальный факт. Есть области, где вы уже ушли, устав слушать, есть области без Земли вообще. Расстояние до ближайшей «копии» астрономически велико, но она существует.
Таким образом, все возможные варианты историй реализованы где-то во Вселенной: где-то Александр Македонский дошел до Индии, где-то Трамп проиграл выборы. Если физика разрешает заселение галактики людьми — такие цивилизации существуют. Но тогда возникает вопрос: почему мы не являемся частью такой цивилизации? Ответ, вероятно, в том, что доля таких историй исчезающе мала — но не нулевая. Мы возвращаемся к парадоксу: какая-то «стенка» сдерживает наше развитие. И это уже не фантазия о других цивилизациях — это буквальный вывод из свойств нашей собственной Вселенной. Липунов прав: глядя на звезды, мы не заглядываем в прошлое — мы смотрим в будущее. Мы просто не умеем его читать.
Таким образом, все возможные варианты историй реализованы где-то во Вселенной: где-то Александр Македонский дошел до Индии, где-то Трамп проиграл выборы. Если физика разрешает заселение галактики людьми — такие цивилизации существуют. Но тогда возникает вопрос: почему мы не являемся частью такой цивилизации? Ответ, вероятно, в том, что доля таких историй исчезающе мала — но не нулевая. Мы возвращаемся к парадоксу: какая-то «стенка» сдерживает наше развитие. И это уже не фантазия о других цивилизациях — это буквальный вывод из свойств нашей собственной Вселенной. Липунов прав: глядя на звезды, мы не заглядываем в прошлое — мы смотрим в будущее. Мы просто не умеем его читать.
— Влияет ли ваше профессиональное знание на ваше мировоззрение?
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Да, оно побуждает задумываться над философскими вопросами. Мир одновременно сложен и описывается удивительно красивыми математическими уравнениями. Глядя на формулы, испытываешь эстетическое наслаждение, сходное с созерцанием прекрасной картины или архитектуры. Возникают вопросы: почему так? Каков смысл существования мира и человеческой жизни? Я не разделяю примитивных взглядов, будто все случайно и бессмысленно, наука доказывает обратное. Особенно эти вопросы стали волновать меня после тридцати лет. Космология выводит науку в область метафизики, это неизбежно влияет на мировоззрение.
АРТЕМ ЮРОВ: Космология дана нам небом именно для того, чтобы фундаментально изменить мировоззрение; увидеть мир иначе — как микроскоп позволяет увидеть невидимое. Приведу пример. В физике есть фундаментальные постоянные: скорость света, постоянная Планка, заряд электрона и около тридцати других. Мы называем их фундаментальными, потому что не умеем вычислять их значения из первых принципов. Если бы эти константы немного отличались — нас бы не существовало. Не возникли бы звезды, тяжелые элементы, жизнь. Это поразительный факт.
Как это объяснить? Два подхода. Первый: это доказательство замысла, сотворения мира Разумом. Второй: если существует множество вселенных с разными константами, мы неизбежно окажемся в той, где константы позволяют существовать жизни — и будем удивляться «тонкой настройке». Аналогия: Кеплер ломал голову, почему планеты расположены на определенных расстояниях от Солнца; он придумал сложную модель с многогранниками. Теперь мы понимаем: планеты могут быть на разных расстояниях, но только в «зоне обитаемости» возможна жизнь. Так же и с константами — только в мультивселенной их «настройка» перестает быть чудом. Это антропный принцип — иллюстрация того, как космология ставит фундаментальные вопросы, касающиеся всех нас.
Замечу: гипотеза Создателя и гипотеза мультивселенной не обязательно противоречат друг другу. Физик Дон Пейдж — блестящий космолог и христианин — написал работу «Любит ли Бог мультивселенную?» (Does God SoLove the Multiverse?), размышляя, не является ли мультивселенная проявлением божественного смирения: «Даю дуракам все варианты — чего вам еще надо?»
Как это объяснить? Два подхода. Первый: это доказательство замысла, сотворения мира Разумом. Второй: если существует множество вселенных с разными константами, мы неизбежно окажемся в той, где константы позволяют существовать жизни — и будем удивляться «тонкой настройке». Аналогия: Кеплер ломал голову, почему планеты расположены на определенных расстояниях от Солнца; он придумал сложную модель с многогранниками. Теперь мы понимаем: планеты могут быть на разных расстояниях, но только в «зоне обитаемости» возможна жизнь. Так же и с константами — только в мультивселенной их «настройка» перестает быть чудом. Это антропный принцип — иллюстрация того, как космология ставит фундаментальные вопросы, касающиеся всех нас.
Замечу: гипотеза Создателя и гипотеза мультивселенной не обязательно противоречат друг другу. Физик Дон Пейдж — блестящий космолог и христианин — написал работу «Любит ли Бог мультивселенную?» (Does God SoLove the Multiverse?), размышляя, не является ли мультивселенная проявлением божественного смирения: «Даю дуракам все варианты — чего вам еще надо?»
Замечу: гипотеза Создателя и гипотеза мультивселенной не обязательно противоречат друг другу. Физик Дон Пейдж — блестящий космолог и христианин — написал работу «Любит ли Бог мультивселенную?» (Does God SoLove the Multiverse?), размышляя, не является ли мультивселенная проявлением божественного смирения: «Даю дуракам все варианты — чего вам еще надо?».
Традиционный философский спор: что первично — сознание или материя? С материалистической точки зрения, материя существовала всегда — Вселенная вечна. Но «всегда» выходит за пределы человеческого разумения — так же, как и вечное существование Создателя. В космологии мы неизбежно сталкиваемся с бесконечностью — и не можем это вместить в сознание.
Это связано с понятиями пространства и времени. Кант считал: невозможно допустить начало времени — ведь тогда возникает вопрос: «что было до?»; но невозможно допустить и вечность — ведь тогда до настоящего момента прошла бесконечность, что бессмысленно. Он заключил: время лежит за пределами разума. Но все сложнее. Когда мы говорим «что было до Большого взрыва» — мы делаем ошибку. Время возникло вместе со Вселенной; фраза «время, когда времени не было» бессмысленна. Граница времени — это и есть начало.
Блаженный Августин предвосхитил это: на вопрос «что делал Бог до создания мира?» он ответил: «Бог создал мир вместе со временем» — поэтому вопрос «до» лишен смысла. Но человека это не утешит, он все равно будет задавать вопрос.
Традиционный философский спор: что первично — сознание или материя? С материалистической точки зрения, материя существовала всегда — Вселенная вечна. Но «всегда» выходит за пределы человеческого разумения — так же, как и вечное существование Создателя. В космологии мы неизбежно сталкиваемся с бесконечностью — и не можем это вместить в сознание.
Это связано с понятиями пространства и времени. Кант считал: невозможно допустить начало времени — ведь тогда возникает вопрос: «что было до?»; но невозможно допустить и вечность — ведь тогда до настоящего момента прошла бесконечность, что бессмысленно. Он заключил: время лежит за пределами разума. Но все сложнее. Когда мы говорим «что было до Большого взрыва» — мы делаем ошибку. Время возникло вместе со Вселенной; фраза «время, когда времени не было» бессмысленна. Граница времени — это и есть начало.
Блаженный Августин предвосхитил это: на вопрос «что делал Бог до создания мира?» он ответил: «Бог создал мир вместе со временем» — поэтому вопрос «до» лишен смысла. Но человека это не утешит, он все равно будет задавать вопрос.
— Давайте закончим пожеланиями студентам, будущим коллегам.
АРТЕМ ЮРОВ: Ничего не принимайте на веру. Когда вам говорят «это так», всегда спрашивайте «почему». Не слепо доверяйте авторитетам, подвергайте все сомнению — включая свое собственное сомнение. Есть люди, которые говорят «я ни во что не верю» — это глупость; если вам двадцать раз объяснили, а вы все равно не верите, вы упрямы, а не скептичны.
“
Сомневайтесь разумно. Имейте мужество думать, не бойтесь высказывать свою точку зрения. Пропускайте все через себя, не поддавайтесь толпе. Когда понимание придет — вы почувствуете: «Вот оно». Только так можно постичь истину.
АРТЕМ АСТАШЕНОК: Современные студенты обладают колоссальными возможностями: свободный доступ к информации, книгам, интерактивным материалам, мощные средства моделирования и численных расчетов. То, что сегодня можно сделать на обычном компьютере, полвека назад требовало машин размером с квартиру. Желаю, чтобы эти возможности использовались с умом — для пользы, а не только для развлечений.
Проект подготовлен студентом 2 курса направления «журналистика»
Александром Пожарским.
Александром Пожарским.