Всё ещё неизвестная Вселенная - читать онлайн книгу. Автор: Стивен Вайнберг cтр.№ 23

В последние годы гипотеза Мультивселенной получила широкую поддержку благодаря развитию так называемой теории струн. Теперь принято считать, что все известные варианты теории струн и множества других теорий представляют собой приближенные решения некоторой неизвестной фундаментальной теории, которую Хокинг называет М-теорией. Эти приближенные решения описывают разные наборы частиц или полей или мембраны в пространственно-временных системах различных размерностей, характеризующихся разным набором фундаментальных физических констант. Предположительно эти многочисленные решения М-теории, реализуются в разных частях Мультивселенной.

Хокингу удается создать видимость, что эта фундаментальная теория понятнее, чем есть на самом деле, когда говорит, что она описывает 11-мерное пространство-время. Термин «М-теория» был предложен Эдвардом Виттеном в 1995 г. (Виттен никогда не утруждался объяснениями, что означает буква М.) М-теория Виттена действительно представляет собой 11-мерную теорию частиц и мембран, однако эта теория была предложена только как одно из множества приближенных решений неизвестной фундаментальной теории, но не как сама фундаментальная теория. У нас нет понимания, какой размерности должна быть эта основополагающая теория. Многие теоретики считают, что это не теория пространства-времени, а что сами пространство и время возникают только как приближенные решения фундаментальной теории.

Если мы так мало знаем об этой фундаментальной теории, то почему же считаем, что она должна существовать? В качестве аргумента Хокинг ссылается на то обстоятельство, что в ситуации, когда два варианта теории струн или других предлагаемых приближенных решений фундаментальной теории должны быть справедливы, тогда, как показывают расчеты, два решения согласуются друг с другом. (Эту важную мысль высказал Виттен в своей выдающейся лекции, прочитанной в 1995 г. в Университете Южной Каролины.) Хокинг использует очень полезную аналогию с картами разных регионов Земли. Мы можем разделить всю поверхность Земли на пересекающиеся области так, чтобы каждая область не превышала нескольких сотен километров в поперечнике, то есть была достаточно небольшой, и расстояния и направления, измеренные по такой карте, давали бы хорошее приближенное представление о действительных расстояниях и направлениях на поверхности Земли. Даже если мы не будем знать заранее, что все эти карты описывают единую цельную поверхность, мы сможем выяснить это, заметив, что карты любых двух перекрывающихся участков одинаково изображают то место, где они перекрываются. Поверхность Земли в рамках этой аналогии соответствует фундаментальной теории (М-теории Хокинга), а отдельные карты — разным приближенным решениям этой теории.

Хокинг высказывает поразительное и тревожное предположение, что, возможно, не существует основополагающей теории и максимум, на что мы можем рассчитывать, это на набор приближенных теорий, каждая из которых справедлива при определенных условиях и согласуется с другими там, где эти условия пересекаются. Здесь прекрасная аналогия с картами земной поверхности рушится. Это правда, что невозможно создать достоверную карту всей сферической поверхности Земли на плоском листе бумаги, но, в конце концов, существует не только пачка пересекающихся приближенных карт, но и сама Земля.

Более того, Хокинг крайне скептически смотрит на реальность в целом. Это отношение можно заметить в его утверждении, что в квантовой механике «у Вселенной не одна-единственная история, но бесконечное множество отдельных историй». Это верно, если историю понимать в терминах классической физики как непрерывное движение частиц из одной точки в другую в каждое следующее мгновение. Я же предпочитаю иной взгляд на квантовую механику. Вселенная или любая другая система все же имеет четко определенную историю, но при этом в каждый отдельный момент времени непрерывно изменяются не положения частиц или величины полей, а нечто, называемое вектором состояния. Это вектор в бесконечномерном Гильбертовом пространстве, и направление вектора задает состояние системы в каждый отдельный момент времени. Направление вектора описывает не состояние частицы с четко определенным положением в пространстве, а суперпозицию таких состояний. Именно поэтому квантовая механика кажется такой загадочной. Однако если использовать ее язык, то ничего странного в истории физических систем нет. Направление вектора состояния изменяется во времени совершенно точно и детерминированно. Говорить о том, что у материального мира нет четко определенной истории, можно, только если продолжать описывать мир языком классической физики.

Хокинг хорошо показывает, как ученые решают, что действительно реально: мы строим рациональные модели, которые с некоторой степенью точности и в некотором диапазоне явлений согласуются с результатами наблюдений. Но Хокинг называет такой подход «модельно-зависимой реальностью» и считает, что это все, что мы можем сказать о реальности.

Вопросы о природе реальности озадачивали ученых и философов тысячи лет. Как и большинство людей, я думаю, что реальность существует и она совершенно независима от нас и наших моделей, как Земля независима от наших карт ее поверхности. Но я так думаю, поскольку не могу не верить в объективную реальность, а не потому, что у меня есть хорошие аргументы. Я не готов утверждать, что антиреализм Хокинга ошибочен. Но я настаиваю, что ни квантовая механика, ни любая другая физическая теория не сможет ответить на этот вопрос.

В книге Хокинга есть еще несколько мест, где автор переоценивает способность науки отвечать на глубокие философские вопросы. На основе общих идей детерминизма и результатов экспериментов, которые демонстрируют влияние физических факторов на наше поведение, он делает вывод об отсутствии свободы воли. Иллюзию свободы воли он объясняет тем, что человеческое тело состоит из примерно тысячи триллионов триллионов частиц, поэтому с практической точки зрения невозможно предсказать поведение людей. Но я бы сказал, что свобода воли — это только наш сознательный опыт, помогающий принимать решения. И этот опыт не умаляется из-за того, что в результате действия законов физики я неизбежно захочу принять определенные решения. Грозовые молнии тоже состоят из многих триллионов триллионов частиц, и их поведение также труднопредсказуемо, однако мы не приписываем им свободу воли, поскольку не считаем, что они обладают сознательным опытом принятия решений.

На самой первой странице Хокинг пишет, что философия отстала в развитии от современной науки, от физики особенно. А я бы сказал, что пусть философы и не приблизились к решению древних вопросов философии, но и физики не слишком преуспели.

Не поймите меня неправильно. «Высший замысел» — прекрасная книга, которая знакомит читателя с передним краем теоретической физики и объясняет некоторые научные идеи (например, фейнмановскую трактовку квантовой механики) широкому читателю намного понятнее, чем в книгах, которые мне приходилось видеть ранее. Мои представления серьезно расходятся с Хокингом только в тех вопросах, которые разделяют физиков и философов, но не в тех, которые могут быть легко разрешены.

Тем не менее, поскольку я время от времени читаю курс по истории науки в Университете Техаса, я чувствую своим долгом указать на некоторые фактические ошибки в рецензируемой книге.