Мы живем в мире, где каждое событие имеет причину. Но что если цепочка причин и следствий имеет начало? И что тогда стоит в самом начале? Этот фундаментальный вопрос о первопричине Вселенной столетиями будоражит умы философов и ученых, а в современной космологии приводит нас к понятию сингулярности — загадочной точке, откуда, как считается, началось всё.
Что такое сингулярность?
Физики обожают термины, от которых обычные люди хватаются за голову. Сингулярность — один из таких. По сути, это математическая точка бесконечной плотности и нулевого объема, где привычные законы физики просто разваливаются, как карточный домик во время землетрясения. Представьте себе всю материю Вселенной, упакованную в пространство меньше булавочной головки. Нет, даже меньше атома. Еще меньше. В точку, у которой, по сути, нет размера. Абсурд? Именно! А теперь добавьте сюда бесконечную гравитацию и бесконечную температуру.
Космологическая сингулярность — это не просто труднопонимаемый концепт из учебника по физике, а наше коллективное признание в интеллектуальном бессилии. Ведь говоря «там была сингулярность», мы, по сути, расписываемся в том, что понятия не имеем, что там на самом деле происходило. Это как отвечать «потому что я так сказал» на настойчивые детские «почему?».
Большой взрыв: что мы знаем наверняка
С Большим взрывом та же история — термин звучит эффектно, но вводит в заблуждение. Никакого «взрыва» в привычном понимании не было. Правильнее говорить о стремительном расширении пространства из невообразимо плотного и горячего состояния. Представьте, что вы надуваете воздушный шарик, на котором нарисованы галактики — они не разлетаются в пространстве, а само пространство между ними растягивается.
Но откуда мы знаем, что Большой взрыв действительно был? У нас есть три главных свидетеля: разбегание галактик (чем дальше они от нас, тем быстрее удаляются), реликтовое излучение (остаточное тепло от Большого взрыва, заполняющее всю Вселенную) и распространенность легких элементов (количество водорода, гелия и лития в космосе идеально соответствует расчетам).
Звучит убедительно? Ну так-то да, но только до того момента, пока кто-то не задаст неудобный вопрос: «А что было ДО Большого взрыва?» И вот тут физики начинают заикаться и мямлить что-то невразумительное о том, что время возникло вместе с Большим взрывом, и поэтому вопрос некорректен. Удобная позиция, ничего не скажешь. Как будто говорить «до начала времени» менее абсурдно, чем «до Большого взрыва».
До начала всего
Если вы думаете, что вопрос о том, что предшествовало Вселенной, возник с появлением современной физики, то вы глубоко заблуждаетесь. Еще древние греки ломали над этим голову, формулируя парадокс первопричины: если у всего есть причина, то что послужило причиной первопричины? Теологи нашли простой выход — Бог, который сам является первопричиной, не требующей объяснения. Удобно, не правда ли?
Современная наука хоть и пытается избегать «божественной отмычки», но часто предлагает не менее метафизические концепции. Например, идею о том, что Вселенная возникла из квантового вакуума — не пустоты в обычном понимании, а бурлящего «супа» из виртуальных частиц, постоянно возникающих и исчезающих. Или что наша Вселенная — лишь один из бесконечных пузырей в мультивселенной, постоянно порождающей новые вселенные.
Забавно, но чем дальше продвигается наука, тем больше она напоминает древние мифы о сотворении мира, только облаченные в математические формулы и наукообразный жаргон. Змей Уроборос, кусающий свой хвост, превратился в циклическую модель Вселенной. Индуистский танец созидания и разрушения Шивы стал пульсирующей Вселенной. А библейское «да будет свет» трансформировалось в спонтанное нарушение симметрии вакуума. И ведь не поспоришь — звучит научно!
Альтернативные теории
Если стандартная космологическая модель вас не впечатляет, не отчаивайтесь — в меню современной теоретической физики есть и другие блюда. Как насчет теории струн, где основой реальности являются не частицы, а крошечные вибрирующие струны в 11-мерном пространстве? Или теории петлевой квантовой гравитации, где пространство и время состоят из дискретных квантов, как пиксели на экране?
Особой популярностью пользуется концепция вечной инфляции, согласно которой наша Вселенная — лишь один из бесконечного числа «пузырей», постоянно возникающих в расширяющемся метапространстве. Каждый такой пузырь имеет свои физические законы и константы. Такой взгляд решает проблему тонкой настройки нашей Вселенной — она просто одна из бесконечного множества, и мы, естественно, обнаруживаем себя в той, где возможна жизнь.
Некоторые физики, вроде Роджера Пенроуза, предлагают циклическую модель, где Вселенные последовательно сменяют друг друга. Конец одной становится началом другой, а сингулярность — лишь переходный момент между циклами. Чем не перерождение душ, только в космическом масштабе? Другие, как Ли Смолин, говорят о космическом дарвинизме, где вселенные «размножаются» через черные дыры и «эволюционируют», постепенно оптимизируя свои параметры. В такой картине мира наша Вселенная — не случайность, а результат длительного «космического отбора».
Пределы научного познания
Знаете, что общего между квантовой механикой и кошкой Шрёдингера? Чем больше мы пытаемся их понять, тем больше запутываемся! То же самое с сингулярностью. Мы не можем заглянуть за её пределы не только потому, что не хватает технологий (хотя и этого тоже), но и потому, что наша физика принципиально неприменима к этому состоянию.
В сингулярности плотность, температура и кривизна пространства-времени стремятся к бесконечности, а математические уравнения общей теории относительности Эйнштейна просто перестают работать, выдавая бессмысленные бесконечности. Это всё равно что пытаться измерить температуру термометром, который плавится при 100 градусах, когда на улице все 1000. Бесполезно и нелепо.
Современная физика застряла между двумя грандиозными, но несовместимыми теориями: общей теорией относительности, описывающей гравитацию и крупномасштабную структуру Вселенной, и квантовой механикой, описывающей поведение элементарных частиц. Они отлично работают в своих областях, но категорически отказываются дружить друг с другом. Попытки их примирить породили целый зоопарк теорий, от струн до петлевой квантовой гравитации, но до сих пор ни одна из них не привела к проверяемым предсказаниям.
Философские последствия
Если вы думали, что вопрос о происхождении Вселенной — чисто научный, то вы ошибаетесь. Он глубоко философский и даже экзистенциальный. Ведь если Вселенная имела начало из ничего, то возникает вопрос: а зачем? С какой стати ничто вдруг решило стать чем-то? И если в основе реальности лежит случайность — квантовая флуктуация вакуума или что-то подобное — то не обесценивает ли это всё существование?
С другой стороны, если Вселенная создана с определенной целью, то кто или что установило эту цель? И если наша реальность — лишь один из бесконечных вариантов в мультивселенной, то насколько уникальны мы и наш опыт? Может быть, существуют бесконечные версии вас, читающих бесконечные версии этой статьи, отличающиеся от текущей лишь расположением одного атома?
Современная космология, сама того не желая, возрождает древние философские дебаты о детерминизме и свободе воли, о смысле существования, о природе реальности. В квантовом мире, где причина и следствие размываются, где частица может быть одновременно здесь и там, где наблюдатель влияет на наблюдаемое, наши интуитивные представления о реальности рассыпаются в прах.
Итак, что же вызвало сингулярность?
После всех этих рассуждений вы наверняка ждете окончательного ответа. И вот он: мы не знаем. И, возможно, никогда не узнаем. Не потому, что недостаточно умны или не имеем достаточно мощных телескопов и коллайдеров. А потому, что сам вопрос может быть некорректным или выходить за пределы того, что можно познать эмпирически.
Когда мы спрашиваем: «Что вызвало сингулярность?», мы автоматически предполагаем, что сингулярность имела причину, что было какое-то «до», что существовала какая-то внешняя сила или процесс. Но все эти предположения могут быть ошибочными. Возможно, сингулярность — это предел нашего понимания, а не реальное физическое состояние. Возможно, само понятие «причины» неприменимо к началу всего. Возможно, вопрос «почему существует что-то, а не ничто?» не имеет ответа в принципе.
И знаете что? Это нормально. Наука не претендует на абсолютную истину или окончательные ответы. Она предлагает лучшие из доступных объяснений, основанных на наблюдениях и логике. И пока что лучшее объяснение таково: Вселенная развилась из невероятно горячего и плотного состояния около 13,8 миллиардов лет назад. А что было до этого — мы можем только гадать.
Может быть, величайшее достижение человеческого разума не в том, чтобы найти окончательный ответ, а в том, чтобы продолжать задавать вопросы, даже зная, что полного ответа может и не быть. В конце концов, как сказал Эйнштейн, «важно не переставать задавать вопросы». Особенно те, на которые пока нет ответов.