Вселенная из ничего. Как вселенная появилась из ничего. Вначале была энергия

Джейк Хеберт

Объяснение вселенной составляет огромную проблему для тех, кто отрицает Творца: каким образом вселенная могла появиться из ничего? Некоторые ученые даже начали заявлять, что вселенная не имела начала, и существовала вечно – настолько велика проблема. Так как многие ученые-атеисты признали модель Большого взрыва, они согласились и с тем, что у вселенной и в самом деле было начало. Следовательно, им необходимо объяснить это начало.

Физик-теоретик Лоренс Краусс заявляет в своей книге, что могла образоваться из ничего под действием физических законов. Другие физики предлагают похожие аргументы.

Ученые обратились к хорошо известному явлению образования и уничтожения «виртуальных частиц». Спонтанное (но кратковременное) появление из вакуума субатомных частиц носит название «квантовая флуктуация». Эти субатомные частицы появляются и исчезают за такие короткие интервалы времени, что их невозможно увидеть. Однако можно уловить эффекты этих виртуальных частиц. К примеру, они являются причиной малозаметного воздействия на спектр атома водорода, известного как «лэмбовское смещение». Короткое время жизни этих виртуальных частиц установлено принципом неопределенности Гейзенберга (ПНГ), согласно которому короткоживущее состояние не может иметь точно определенной энергии.

Принцип неопределенности Гейзенберга ограничивает время, в продолжение которого может сохраняться квантовая флуктуация. Чем больше энергия флуктуации, тем короче время ее сохранения . Именно по этой причине виртуальные частицы появляются и исчезают через очень короткие временные интервалы.

Краусс и другие физики-эволюционисты утверждают, что вселенная сама является результатом подобной квантовой флуктуации. Однако принцип ПНГ представляет для такого заявления определенное затруднение. Никто не стал бы сомневаться в том, что энергоемкость всей вселенной огромна. Стало быть, если предположить, что вселенная появилась путем квантовой флуктуации, содержание энергии во всей вселенной было бы настолько громадным, что времени для ее появления было бы очень мало, и вновь образовавшаяся вселенная сразу бы исчезла. Поэтому весьма трудно понять, каким образом наша громадная вселенная могла возникнуть из такой флуктуации.

Однако, как утверждают физики-эволюционисты, если бы содержание энергии во всей вселенной было бы равно нулю , образованная из такой флуктуации вселенная могла бы сохраняться до бесконечности, не нарушая при этом принцип неопределенности Гейзенберга. Надо признать, умный аргумент. Так что же, «новые атеисты» нашли убедительный способ объяснить существование нашей вселенной без Бога?

Не совсем. Данный аргумент строится на предположении о том, что общая энергия вселенной равна нулю, а последнее непосредственно основано на идее Большого взрыва. Стивен Хокинг пишет:

«Идея об инфляции вселенной также объясняет, почему во вселенной так много материи…Ответ на этот вопрос лежит в рамках квантовой теории: частицы могут образовываться из энергии в форме пар «частицы/античастицы». Но это вызывает новый вопрос: откуда взялась энергия? Дело все в том, что общая энергия вселенной равна нулю».

Несмотря на забавное утверждение Хокинга, ни один человек не может знать точного содержания энергии во вселенной. Для того чтобы проверить заявление о том, что энергоемкость вселенной равна нулю, необходимо учесть все существующие во вселенной формы энергии (гравитационная потенциальная энергия, относительные энергии всех частиц и др.), сложить их вместе, а затем проверить, что сумма и в самом деле равна нулю. Несмотря на весь ум и дипломы Хокинга, вряд ли его можно считать знающим человеком.

Итак, заявление о «нулевой энергии» вселенной основано не на прямых подсчетах, а на интерпретации данных, рассматриваемых через призму модели Большого взрыва. Из вышесказанного понятно, что подобное заявление основано на теории инфляции , согласно которой сразу же после Большого взрыва во вселенной произошел короткий, ускоренный период расширения. Но идея «инфляции» является идеей ad hoc (лат. «наугад »), присоединенной к изначальной модели Большого взрыва с целью решить множество серьезных (и даже неизбежных) проблем. Хокинг, Краусс и другие ученые делают выводы о нулевой энергии вселенной потому, что она якобы вытекает из теории инфляции. Однако, для тех, кто не принимает теорию Большого взрыва (и теорию инфляции) априори, совершенно непонятно, каким образом количество общей энергии во вселенной может равняться нулю. Фактически это вообще маловероятно.

Более того, когда виртуальные частицы на мгновение появляются внутри вакуума, они появляются в пространстве, которое уже существует . Поскольку само пространство является частью вселенной, для ее спонтанного образования вначале каким-то образом должно было появиться само пространство.

В своей вышедшей недавно книге Краусс лишь вскользь рассматривает этот важный вопрос. Большую часть книги он посвящает защите теории Большого взрыва, смешным историям и критике креационистов, и лишь в конце он всерьез говорит о появлении вселенной из ничего. Хоть книга и состоит более чем из 200 страниц, все же Краусс выделил для рассмотрения этого вопроса мало места. Он утверждает, что вселенная из ничего могла появиться благодаря квантовой гравитации (теория, объединяющая квантовую механику и общую относительность). Однако главной проблемой такого заявления является то, что реальной теории квантовой гравитации еще не существует.

Более того, заявление о том, что законы физики могли образовать нашу вселенную, связано с рядом серьезных логических трудностей. Наше понимание законов физики основано на наблюдении. К примеру, наше знание законов сохранения импульса и энергии основано на наблюдениях, сделанных в тысячах экспериментов. Никто и никогда не наблюдал, как появилась вселенная. Это означает, что любые законы физики, которые привели (даже в принципе) к появлению вселенной, полностью находятся за рамками нашего опыта. Законы физики, какими мы их знаем, просто не применимы к этому вопросу. Для спонтанного создания вселенной скорее необходимы были бы какие-то более высокие «мета» или «гипер» законы физики, которые напоминали бы (или нет) известные нам законы физики.

Но здесь возникает другая проблема. Поскольку подобные гипотетические мета и гипер законы физики находятся полностью за рамками нашего опыта, почему физики-атеисты наивно допускают, что для описания образования вселенной можно применить правила принципа неопределенности Гейзенберга? Они открыто размышляют о других (ненаблюдаемых) вселенных в подозрительной «мультивселенной», в которой могут действовать законы физики, радикально отличающиеся от наших собственных законов. Если, как известно, принцип неопределенности Гейзенберга действует только внутри нашей вселенной, совершенно непонятно, почему физики применяют его к вопросу о создании вселенной. Вполне возможно, что этот принцип и в самом деле является частью гипер законов физики, а возможно и нет. Можно много размышлять на эту тему, но размышления – это не наука.

К тому же, если бы эти предполагаемые высшие законы физики и существовали, для того чтобы они могли создать вселенную, они должны были бы существовать отдельно от вселенной. Однако такого рода предположение – дилемма для атеистов, утверждающих, что космос – это все, что существует. Незадолго до смерти Карл Саган, переписываясь с Ларри Вардиманом из Института Креационных исследований, признался, что это стало проблемой для его мировоззрения. Его взгляд на происхождение вселенной предполагал существование законов физики, которые и создали космос, но из-за того, что ученый не признавал Творца, он не мог объяснить происхождение самих законов. Существование законов физики за пределами самого космоса явно противоречило его хорошо известной аксиоме «Космос - это все, что есть, что когда-либо было и когда-нибудь будет».

Атеист, конечно же, мог бы попытаться обойти это затруднение, заявив, что космос не имеет начала и он существовал вечно.

Но даже такой подход к вопросу оставляет множество неразрешенных проблем. К примеру, некоторые ученые заявляют, что космос в целом - так называемая мультивселенная - бесконечен, и в нем содержится много отдельных вселенных (последствие современной теории инфляции вселенной). Согласно этому представлению только наша вселенная появилась 13.7 млрд. лет назад. Существование других утверждаемых (но ненаблюдаемых) вселенных якобы объясняет наше, казалось бы, невероятное существование. Так как мультивселенная содержит бесконечное множество вселенных, законы физики и химии, по крайней мере, хоть каких-то вселенных должны иметь свойства, необходимые для жизни. Таким образом, предположительно объясняется наше существование, так как мы живем в одной из таких вселенных.

Вопиющая ошибочность подобного мнения помогает увидеть нечто другое: хоть законы физики и химии в нашей вселенной и делают возможным существование жизни, они не дают возможность жизни эволюционировать . Законы физики и химии просто не подходят для эволюции жизни.

Креационисты давно говорят о непреодолимых трудностях сценариев «химической эволюции». Эти трудности не исчезнут просто потому, что кто-кто заявит о существовании других (никем ненаблюдаемых) вселенных. Даже если бы законы физики и химии и сделали бы возможным эволюцию жизни в каждой из этих предполагаемых вселенных, эти законы не могли бы объяснить существование жизни в нашей вселенной. Атеисты должны были подумать об этом, но их аргумент лишь демонстрирует то, что они «осуетились в умствованиях своих» и «омрачилось несмысленное их сердце» (Римлянам 1:21-23) .

Несмотря на все красивые дипломы тех, кто проповедует идею «Вселенная из ничего», этот сценарий не имеет никакого основания и верующих в Библию христианин не должны пугать все эти «умствования» .

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.

Ричард Докинз, Лоуренс Краусс

Насколько же эта Вселенная должна быть странной? Как так вышло, что в ней, неимоверно громадной и сложной, есть такая маленькая среда обитания, где какие-то гоминиды, «бегающие по равнинам ото львов», в итоге получают такое давление среды (львы не «поумнели»), что оно заставляет их воображать, что все вокруг и они сами, состоят из сущностей, ведущих себя как частицы и как волны. С тех пор кое-что изменилось, мы реже начали бегать ото львов, но вопрос о том, что такое жизнь, вселенная и то остальное, чего мы еще не знаем и не понимаем … изводит нас. Мы любопытны!

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.

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, Ричард Докинз, Билл Най

Заключительная ночь недели "Истоки истории" в Аризонском национальном университете собрала уважаемых учёных, интеллектуалов и известных писателей - популяризатор Билл Най, астрофизик Нил Деграсс Тайсон, эволюционный биолог Ричард Докинз, физик-теоретик Брайан Грин, ведущий радиопередачи "Научная пятница" Ира Флэтоу, писатель-фантаст Нил Стивенсон, исполнительный директор Всемирного фестиваля науки Трейси Дэй, директор проекта "Истоки" Лоуренс Краусс. Они обсудили как животрепещущие фундаментальные вопросы, так и интересные технологии, изменяющие нашу жизнь.

Если есть что-то, что стоит над всеми современными теориями и используется для исследование реальности, то оно должно выражаться не словами, а математикой. Математикой не просто легче описать реальность, это единственный способ описать её. Если наиболее подробное описание реальности лучше всего описывается математикой, то не смотрит ли главное определение реальности нам в лицо?

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.

Лоуренс Краусс, Ричард Докинз, Крейг Вентер

Интересно, что ждет в будущем? На этот раз Краусс пригласил в качестве спикеров других специалистов из разных областей: эволюционного биолога Ричарда Докинза, самого известного в мире генетика Крейга Вентера, который расшифровал геном человека, управляющего директора Microsoft Research Эрика Хорвитса, IT-предпринимательницу и члена совета директоров «Яндекс» Эстер Дайсон и других не менее интересных личностей. Речь в этих дебатах пойдет о медицине, синтетической биологии, роли машинного обучения, проектах, над которыми работают гости и больших вызовах, с которыми столкнулось человечество в целом.

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...

Ричард Докинз

Мы не видим пустот в атомах (так же как и самих атомов), потому что это нам ничего не даст: ведь мы все равно не способны пройти сквозь стену. Нам кажется странным, что в вакууме кирпич будет падать с той же скоростью, что и пушинка, потому что весь срок эволюции нашего мозга мы испытывали на себе сопротивление воздуха. Подобным же образом водомерка, говорит Докинз, не способна воспринимать объем, ведь ее мир - это только плоская водная гладь. Докинз заканчивает свою лекцию иным вопросом: способен ли мозг человека изучить Вселенную? Сможет ли он преодолеть ограниченность, обусловленную эволюцией?

Томасу, Пэтти, Нэнси и Робину – за то, что вдохновили меня на создание чего-то из ничего…

Lawrence M. Krauss

A Universe from Nothing:

Why There Is Something Rather than Nothing

Права на перевод получены соглашением с Simon& Schuster Inc. при содействии литературного агентства Andrew Nurnberg.

© Lawrence M. Krauss, 2012

Не исключено, что по своему влиянию на доктрину о высшем разуме это самая значительная научная книга после «Происхождения видов» Дарвина.

Ричард Докинз

Краусс – прекрасный лоцман, который проведет вас по бурным интеллектуальным водам и познакомит с самыми современными представлениями о природе нашего космоса и нашем месте в нем. Увлекательное чтение.

Ничто – это не ничто. Ничто – это что-то. Именно поэтому космос возник из пустоты. Эта глубокая идея – основная тема «Вселенной из ничего», книги, которая кого-то, может быть, отпугнет, зато перед большинством читателей раскроет новые горизонты. А для физика Лоуренса Краусса это просто трудовые будни.

Нил Деграсс Тайсон, астрофизик, Американский музей естественной истории

Нашему поколению довелось застать революцию в космологии, сопоставимую с переворотом Коперника. А эта книга – блестящий, увлекательный, всеобъемлющий путеводитель по ней.

Иэн Макьюэн

В книге «Вселенная из ничего» Лоуренс Краусс предлагает увлекательный научно-популярный обзор нынешнего положения дел в космологии – отрасли науки, которая рассказывает нам о далеком прошлом и еще более далеком будущем мироздания. Оказывается, все очень сильно связано с «ничем», а «ничто» – с Богом. Это блестящая книга, от которой невозможно оторваться.

Все твердят, что из ничего ничего и не получишь. К счастью, Лоуренс Краусс их не слушал. И в самом деле – во время чтения этой книги о вселенском «ничего» с читателем происходит что-то значительное, и не успеваешь опомниться, как разум твой начинает расширяться со скоростью юной Вселенной.

В последние годы вселенную то и дело потрясали блестящие идеи и поразительные открытия, и Лоуренс Краусс всегда был в самой гуще событий. С характерной для него живостью и при помощи хитроумных приемов он сделал эту удивительную историю на диво понятной. Кульминация книги – бесстрашный научный ответ на величайший вопрос бытия: почему на свете есть что-то, а не ничего?

Фрэнк Вильчек, лауреат Нобелевской премии по физике, автор книги «Легкость бытия: масса, эфир и объединение физических сил»

В этой книге, написанной просто и остроумно, Лоуренс Краусс приводит убедительные доказательства, что наше мироздание во всей его сложности когда-то пребывало в состоянии огромной плотности и температуры, и рассказывает, как благодаря этому открытию теоретики набрались смелости строить увлекательные гипотезы о том, как все на самом деле начиналось.

Мартин Рис, экс-президент Лондонского королевского общества, автор книги «Наш последний час»

В этой чудесной познавательной книге Лоуренс Краусс – как всегда остроумно, красноречиво и доходчиво – рассказывает о попытках современных ученых ответить на самый большой вопрос: как получилось, что вселенная возникла из ничего? Это насущный вопрос поставил в тупик и философов, и теологов, зато физика может предложить на него вполне правдоподобные ответы, что и показывает ясное и понятное объяснение Краусса. Эта книга – победа физики над метафизикой, разума и исследовательского духа – над невежеством и мифами, очевидная для всех: Краусс не только просвещает, но и развлекает.

От издателя

Откуда взялась Вселенная? Что было до Большого взрыва? Что готовит нам будущее? И наконец, почему на свете есть что-то, а не ничего?

Известный физик Лоуренс Краусс дает ответы на эти и другие вечные вопросы в ходе увлекательной научно-популярной лекции, доступной на портале YouTube. Эта лекция уже привлекла внимание почти миллиона человек. Особый интерес вызывает последний вопрос – он стоит в центре религиозно-философских диспутов о существовании Бога и традиционно служит аргументом в спорах с теми, кто не считает «гипотезу о Боге» настолько уж необходимой. Однако Краусс отмечает, что исторически сложилось так, что ученые занимались другими, более насущными вопросами – например, выясняли, как на самом деле устроена Вселенная, а это в конечном итоге помогает нам улучшить качество жизни.

Так вот, выдающийся физик-теоретик Лоуренс Краусс рассказывает историю космологии, одновременно и познавательную, и увлекательную, и показывает, как последние потрясающие достижения науки переворачивают основные вопросы философии с ног на голову. Краусс – один из немногих видных современных ученых, кому удалось преодолеть разрыв между наукой и популярной культурой. Он говорит о том, что современная наука дает ответы на вопрос, почему на свете есть что-то, а не ничего, и ответы эти неожиданны и удивительны. В книге «Вселенная из ничего» доступно и понятно описаны и «головокружительно-прекрасные данные наблюдений и экспериментов», и заковыристые теории, а из них следует, что получить «что-то» из «ничего» не просто можно: из «ничего» всегда получается «что-то».

Краусс уводит нас к началу начал и, как всегда, остроумно и доступно рассказывает, что говорит современная наука о том, как возникла Вселенная, и о том, чем, следовательно, все кончится. Читатели смогут взглянуть с совершенно новой точки зрения на самые основы бытия – и это станет для них увлекательной интеллектуальной задачей и подлинной радостью. А понимание, что в будущем наша Вселенная станет совсем не такой, как сейчас, приводит к очень серьезным изменениям в мировоззрении и заметно влияет на нашу нынешнюю жизнь. Вот как об этой книге говорит Ричард Докинз: «Не исключено, что по своему влиянию на доктрину о высшем разуме это самая значительная научная книга после Дарвина».

«Вселенная из ничего» – чудесное противоядие против устарелого религиозно-философского мышления, новый довод в спорах о существовании Бога и о природе всего сущего, после которого расстановка сил меняется навсегда. «Забудьте об Иисусе! – пишет Краусс. – Чтобы вы родились, пришлось погибнуть звездам!»

Лоуренс М. Краусс – известный космолог, профессор и почетный директор проекта «Origins» Университета штата Аризона. Журнал «Scientific American» назвал его редким случаем ученого, способного популярно излагать свои воззрения на публике. Краусс – автор более трехсот научных публикаций и восьми книг, в том числе бестселлера «The Physics of Star Trek» («Физика “Звездного Пути”»), лауреат множества международных премий как за научную, так и за литературную деятельность. Краусс – физик-теоретик, известный во всем мире, и сфера его научных интересов весьма обширна – она охватывает в числе прочего отношения космологии с физикой элементарных частиц: Краусс изучает ранние этапы существования Вселенной, природу темной материи, общую теорию относительности и астрофизику нейтрино. Докторскую степень по физике он получил в Массачусетском технологическом институте в 1982 году, а затем был принят в Гарвардское научное общество. В 1985 году он стал сотрудником физического факультета Йельского университета, а в 1993 году перебрался в Университет Кейс Вестерн Резерв, где занял должность декана физического факультета. С 2008 года Краусс работает в Университете штата Аризона. Краусс часто пишет передовицы в газетах и журналах и регулярно выступает по радио и телевидению.

Лоуренс Краусс

Вселенная из ничего: почему не нужен Бог, чтобы из пустоты создать Вселенную

Томасу, Пэтти, Нэнси и Робину – за то, что вдохновили меня на создание чего-то из ничего…

Lawrence M. Krauss

A Universe from Nothing:

Why There Is Something Rather than Nothing

Права на перевод получены соглашением с Simon& Schuster Inc. при содействии литературного агентства Andrew Nurnberg.

© Lawrence M. Krauss, 2012

Не исключено, что по своему влиянию на доктрину о высшем разуме это самая значительная научная книга после «Происхождения видов» Дарвина.

Ричард Докинз

Краусс – прекрасный лоцман, который проведет вас по бурным интеллектуальным водам и познакомит с самыми современными представлениями о природе нашего космоса и нашем месте в нем. Увлекательное чтение.

Марио Ливио, автор книги «Пи – число Бога»

Ничто – это не ничто. Ничто – это что-то. Именно поэтому космос возник из пустоты. Эта глубокая идея – основная тема «Вселенной из ничего», книги, которая кого-то, может быть, отпугнет, зато перед большинством читателей раскроет новые горизонты. А для физика Лоуренса Краусса это просто трудовые будни.

Нил Деграсс Тайсон, астрофизик, Американский музей естественной истории

Нашему поколению довелось застать революцию в космологии, сопоставимую с переворотом Коперника. А эта книга – блестящий, увлекательный, всеобъемлющий путеводитель по ней.

Иэн Макьюэн

В книге «Вселенная из ничего» Лоуренс Краусс предлагает увлекательный научно-популярный обзор нынешнего положения дел в космологии – отрасли науки, которая рассказывает нам о далеком прошлом и еще более далеком будущем мироздания. Оказывается, все очень сильно связано с «ничем», а «ничто» – с Богом. Это блестящая книга, от которой невозможно оторваться.

Сэм Харрис, автор книги «Моральный пейзаж»

Все твердят, что из ничего ничего и не получишь. К счастью, Лоуренс Краусс их не слушал. И в самом деле – во время чтения этой книги о вселенском «ничего» с читателем происходит что-то значительное, и не успеваешь опомниться, как разум твой начинает расширяться со скоростью юной Вселенной.

Сэм Кин, автор книги «Исчезающая ложка»

В последние годы вселенную то и дело потрясали блестящие идеи и поразительные открытия, и Лоуренс Краусс всегда был в самой гуще событий. С характерной для него живостью и при помощи хитроумных приемов он сделал эту удивительную историю на диво понятной. Кульминация книги – бесстрашный научный ответ на величайший вопрос бытия: почему на свете есть что-то, а не ничего?

Фрэнк Вильчек, лауреат Нобелевской премии по физике, автор книги «Легкость бытия: масса, эфир и объединение физических сил»

В этой книге, написанной просто и остроумно, Лоуренс Краусс приводит убедительные доказательства, что наше мироздание во всей его сложности когда-то пребывало в состоянии огромной плотности и температуры, и рассказывает, как благодаря этому открытию теоретики набрались смелости строить увлекательные гипотезы о том, как все на самом деле начиналось.

Мартин Рис, экс-президент Лондонского королевского общества, автор книги «Наш последний час»

В этой чудесной познавательной книге Лоуренс Краусс – как всегда остроумно, красноречиво и доходчиво – рассказывает о попытках современных ученых ответить на самый большой вопрос: как получилось, что вселенная возникла из ничего? Это насущный вопрос поставил в тупик и философов, и теологов, зато физика может предложить на него вполне правдоподобные ответы, что и показывает ясное и понятное объяснение Краусса. Эта книга – победа физики над метафизикой, разума и исследовательского духа – над невежеством и мифами, очевидная для всех: Краусс не только просвещает, но и развлекает.

А. К. Грейлинг, автор «Благой книги»

От издателя

Откуда взялась Вселенная? Что было до Большого взрыва? Что готовит нам будущее? И наконец, почему на свете есть что-то, а не ничего?

Известный физик Лоуренс Краусс дает ответы на эти и другие вечные вопросы в ходе увлекательной научно-популярной лекции, доступной на портале YouTube. Эта лекция уже привлекла внимание почти миллиона человек. Особый интерес вызывает последний вопрос – он стоит в центре религиозно-философских диспутов о существовании Бога и традиционно служит аргументом в спорах с теми, кто не считает «гипотезу о Боге» настолько уж необходимой. Однако Краусс отмечает, что исторически сложилось так, что ученые занимались другими, более насущными вопросами – например, выясняли, как на самом деле устроена Вселенная, а это в конечном итоге помогает нам улучшить качество жизни.

Так вот, выдающийся физик-теоретик Лоуренс Краусс рассказывает историю космологии, одновременно и познавательную, и увлекательную, и показывает, как последние потрясающие достижения науки переворачивают основные вопросы философии с ног на голову. Краусс – один из немногих видных современных ученых, кому удалось преодолеть разрыв между наукой и популярной культурой. Он говорит о том, что современная наука дает ответы на вопрос, почему на свете есть что-то, а не ничего, и ответы эти неожиданны и удивительны. В книге «Вселенная из ничего» доступно и понятно описаны и «головокружительно-прекрасные данные наблюдений и экспериментов», и заковыристые теории, а из них следует, что получить «что-то» из «ничего» не просто можно: из «ничего» всегда получается «что-то».

Краусс уводит нас к началу начал и, как всегда, остроумно и доступно рассказывает, что говорит современная наука о том, как возникла Вселенная, и о том, чем, следовательно, все кончится. Читатели смогут взглянуть с совершенно новой точки зрения на самые основы бытия – и это станет для них увлекательной интеллектуальной задачей и подлинной радостью. А понимание, что в будущем наша Вселенная станет совсем не такой, как сейчас, приводит к очень серьезным изменениям в мировоззрении и заметно влияет на нашу нынешнюю жизнь. Вот как об этой книге говорит Ричард Докинз: «Не исключено, что по своему влиянию на доктрину о высшем разуме это самая значительная научная книга после Дарвина».

«Вселенная из ничего» – чудесное противоядие против устарелого религиозно-философского мышления, новый довод в спорах о существовании Бога и о природе всего сущего, после которого расстановка сил меняется навсегда. «Забудьте об Иисусе! – пишет Краусс. – Чтобы вы родились, пришлось погибнуть звездам!»

Лоуренс М. Краусс – известный космолог, профессор и почетный директор проекта «Origins» Университета штата Аризона. Журнал «Scientific American» назвал его редким случаем ученого, способного популярно излагать свои воззрения на публике. Краусс – автор более трехсот научных публикаций и восьми книг, в том числе бестселлера «The Physics of Star Trek» («Физика “Звездного Пути”»), лауреат множества международных премий как за научную, так и за литературную деятельность. Краусс – физик-теоретик, известный во всем мире, и сфера его научных интересов весьма обширна – она охватывает в числе прочего отношения космологии с физикой элементарных частиц: Краусс изучает ранние этапы существования Вселенной, природу темной материи, общую теорию относительности и астрофизику нейтрино. Докторскую степень по физике он получил в Массачусетском технологическом институте в 1982 году, а затем был принят в Гарвардское научное общество. В 1985 году он стал сотрудником физического факультета Йельского университета, а в 1993 году перебрался в Университет Кейс Вестерн Резерв, где занял должность декана физического факультета. С 2008 года Краусс работает в Университете штата Аризона. Краусс часто пишет передовицы в газетах и журналах и регулярно выступает по радио и телевидению.

Предисловие Ричарда Докинза

На этом месте в 1897 году ничего не произошло.

Табличка на стене таверны «Вуди-Крик», Вуди-Крик, Колорадо

Мало что так расширяет сознание, как идея расширяющейся Вселенной. Музыка сфер – детская песенка, перезвон бубенчиков по сравнению с мощными аккордами галактической симфонии. Если прибегнуть к другой метафоре, к другому измерению, то прах столетий, туман времен, которые мы привыкли называть «древней» историей, быстро развеиваются мощными беспощадными ветрами геологических эпох. Даже возраст Вселенной, который, как уверяет нас Лоуренс Краусс, в точности до второго знака после запятой составляет 13,72 миллиарда лет, теряется на фоне грядущих триллионов.

Квантовая механика при всех своих парадоксах все же описывает свойства объектов, существующих в неискривленном ньютоновском пространстве. Будущая теория гравитации должна распространить вероятностные квантовомеханические законы на свойства самого пространства (точнее, пространства-времени), деформированного в соответствии с уравнениями общей теории относительности. Как это сделать с помощью строгих математических выкладок, никто еще толком не знает.

Холодное рождение

Однако пути к подобному объединению можно обдумать на качественном уровне, и здесь появляются весьма интересные перспективы. Одну из них рассмотрел известный космолог, профессор Аризонского университета Лоуренс Краусс в своей недавно изданной книге «A Universe From Nothing» («Вселенная из ничего»). Его гипотеза выглядит фантастической, но отнюдь не противоречит установленным законам физики.

Считается, что наша Вселенная возникла из очень горячего начального состояния с температурой порядка 10 32 кельвинов. Однако возможно представить и холодное рождение вселенных из чистого вакуума — точнее, из его квантовых флуктуаций. Хорошо известно, что такие флуктуации порождают великое множество виртуальных частиц, буквально возникших из небытия и впоследствии бесследно исчезнувших. Согласно Крауссу, вакуумные флуктуации в принципе способны давать начало столь же эфемерным протовселенным, которые при определенных условиях переходят из виртуального состояния в реальное.

Вселенная без энергии

Что для этого нужно? Первое и главное условие — зародыш будущей вселенной должен иметь нулевую полную энергию. В этом случае он не только не обречен на практически мгновенное исчезновение, но, напротив, может просуществовать сколь угодно долго. Это связано с тем, что, согласно квантовой механике, произведение неопределенности величины энергии объекта на неопределенность его времени жизни не должно быть меньше конечной величины — постоянной Планка.

Разделение фундаментальных взаимодействий в нашей ранней Вселенной носило характер фазового перехода. При очень высоких температурах фундаментальные взаимодействия были объединены, но при остывании ниже критической температуры разделения не произошло (это можно сравнить с переохлаждением воды). В этот момент энергия скалярного поля, связанного с объединением, превысила температуру Вселенной, что наделило поле отрицательным давлением и послужило причиной космологической инфляции. Вселенная стала очень быстро расширяться, и в момент нарушения симметрии (при температуре около 10 28 К) ее размеры увеличились в 10 50 раз. В этот момент исчезло и скалярное поле, связанное с объединением взаимодействий, а его энергия трансформировалась в дальнейшее расширение Вселенной.

Коль скоро энергия объекта строго равна нулю, она известна без всяких неопределенностей, и потому время его жизни может быть бесконечно большим. Именно благодаря этому эффекту два заряженных тела, расположенных на очень больших расстояниях, притягиваются или отталкиваются друг от друга. Они взаимодействуют благодаря обмену виртуальными фотонами, которые, в силу своей нулевой массы, распространяются на любые дистанции. Напротив, калибровочные векторные бозоны, переносящие слабые взаимодействия, в силу большой массы существуют лишь около 10 -25 секунды, вследствие чего эти взаимодействия обладают очень малым радиусом.

Что же за вселенная, пусть и эмбриональная, с нулевой энергией? Как объяснил «Популярной механике» профессор Краусс, в этом нет ничего мистического: «Энергия такой вселенной складывается из положительной энергии частиц и излучений (и, возможно, также скалярных вакуумных полей) и отрицательной потенциальной энергии тяготения. Их сумма может быть равна нулю — математика это допускает. Однако очень важно, что такой энергетический баланс возможен лишь в замкнутых мирах, пространство которых имеет положительную кривизну. Плоские и тем более открытые вселенные таким свойством не обладают».

Фазовый переход происходил в эволюции Вселенной три раза: при температуре 10 28 K (распалось Великое объединение взаимодействий), 10 15 К (распад электрослабого взаимодействия) и 10 12 K (кварки стали объединяться в адроны).

Чудеса инфляции

Что произойдет, если квантовые флуктуации вакуума породят виртуальную вселенную с нулевой энергией, которая в силу квантовых случайностей получила какое-то время для жизни и эволюции? Это зависит от ее состава. Если пространство вселенной заполнено веществом и излучением, она сначала будет расширяться, достигнет максимального размера и схлопнется в гравитационном коллапсе, просуществовав лишь ничтожную долю секунды. Другое дело, если в пространстве имеются скалярные поля, способные запустить процесс инфляционного расширения. Существуют сценарии, в которых это расширение не только предотвращает гравитационный коллапс «пузырьковой» вселенной, но и превращает ее в почти плоский и безграничный мир. Тем самым неизмеримо вырастает и время ее жизни — практически до бесконечности. Таким образом, крошечная виртуальная вселенная становится вполне реальной — огромной и долгоживущей. Даже если ее возраст конечен, он вполне может намного превысить нынешний возраст нашей Вселенной. Поэтому там могут появиться звезды и звездные скопления, планеты и даже, чем черт не шутит, разумная жизнь. Полноценное мироздание, возникшее буквально из ничего — вот на какие чудеса способна инфляция!