Есть такая занятная гипотеза — не теория, заметьте, именно гипотеза — что наша Вселенная является атомом. Что она ведёт себя как атом, устроена как атом, взаимодействует со своим окружением так же, как это делает атом. И что, собственно говоря, очень многие закономерности нашей Вселенной в каком-то смысле наследуются от структуры атома. Подразумевается, что Вселенная является атомом внутри какого-то другого материала, состоящего из атомов.
Идея сама по себе подкупает. Она кажется простой, более-менее логичной, она позволяет объяснить некоторые нестыковки, которые у нас имеются и в космологии, и в физике, и много где ещё. Этакая блок-схема, которая могла бы позволить развить все знания сразу. Но вот незадача — эта гипотеза сама по себе не то чтобы сильно научная. Это скорее что-то между философией, возможно, даже мистикой и просто мировоззренческой позицией.
Откуда вообще взялась эта идея?
Давайте вспомним, что когда-то атом имел конструкцию Резерфорда: положительно заряженное ядро из протонов и нейтронов — и электроны, которые (внимание!) вращаются вокруг этого ядра. И вот тут начинается интересное. По мере того как накапливались знания о строении атома, многие эти представления легко «перетягивались» на устройство Вселенной.
Например, мы узнали, что в атоме огромное количество пустого пространства — атом, по большому счёту, состоит из пустоты. А потом посмотрели на Вселенную и сказали: "Хм, и там тоже пустота. Наверное, Вселенная — это атом". Ещё мы знаем, что пустота в атоме — не настоящая пустота. В ней постоянно происходят флуктуации, появляются частицы, передаётся энергия. Перемещаемся в межзвёздное пространство — и видим то же самое. "О, ну здесь то же самое", — говорит сторонник этой гипотезы. — "Значит, наверное, Вселенная — это атом".
Вот так и собирается коллекция совпадений. И надо признать — некоторые из них выглядят очень убедительно.
Где гипотеза начинает «трещать по швам»
Но давайте будем честными. Есть один принципиальный момент, о котором стоит поговорить — это закон квадрата куба. Суть простая: при увеличении масштаба у нас меняются пропорции, меняются закономерности, меняется сама логика устройства системы. Если вы увеличите маленькую игрушечную машинку до размера настоящего автомобиля по тем же самым пропорциям — у вас не получится настоящий автомобиль. Там всё будет работать иначе. Что уж говорить о такой сложной системе, как Вселенная.
Первая серьёзная проблема — центр. У любой модели атома есть ядро, есть центр. Модель Резерфорда — ядро. Последующие модели — тоже. Значит, если Вселенная — атом, у неё должен быть центр, и она должна расширяться от этого центра. Но это работает совсем не так, как нам хочется. По данным современной космологии, Вселенная расширяется равномерно — из каждой точки одновременно. Никакого выделенного центра не обнаружено. Идея суператома здесь терпит серьёзное фиаско.
Фракталы как спасательный круг
Тем не менее есть подход, который делает эту гипотезу хоть немного более научной. Это фрактальная теория. Если объяснять совсем просто — фрактал — это структура, которая копирует саму себя на разных уровнях. Берёте загогулину, увеличиваете её — и внутри видите точно такую же загогулину, только меньше. Увеличиваете снова — та же картина. Система при каждом увеличении показывает тот же самый результат.
Когда появились фракталы, учёные начали активно применять эту идею — и, надо признать, на большинстве уровней реальности, с которыми мы имеем дело, это работает поразительно хорошо. Посмотрите на высохшую лужу с глиной — там остаётся узор трещин. Потом возьмите металлический образец и посмотрите в оптический микроскоп на его зернистую структуру. Узор очень похож. Случайность? Или это принцип?
По фрактальной логике, если мы углубляемся в материю — на каждом уровне мы видим повторение. Сначала молекулы, потом атомы, потом протоны-нейтроны, потом кварки... И кварки сегодня считаются неделимыми. Хотя, честно говоря, уже ходят разговоры, что кварки — не самый нижний уровень. Пройдёт ещё десять-двадцать лет, и физики скажут: "Опа, а там ещё один скрытый уровень". Это уже традиция.
И вот тут появляется красивая идея: а что если наша Вселенная является элементарной частицей — строительным блоком — для какой-то другой, более крупной Вселенной? И тогда легко объяснить, что такое дополнительные измерения, как работают кротовые норы, почему сингулярность в чёрных дырах ведёт себя так странно. При таком раскладе даже сингулярность перестаёт быть загадочным объектом, который "вроде как есть, а вроде как непонятно что".
Но — и это важно — фрактальность тоже нарушается. В какой-то момент самоповторяемость ломается. Закон квадрата куба проявляется и здесь. Остаётся только один открытый вопрос, на который нет прямого ответа: а где именно эта схема нарушится?
Голографический принцип и теория симуляции
Ещё один подход, который можно подтянуть к научным корням — голографический принцип. Суть в том, что вся информация о системе заключена в её поверхности. Применительно к атому это работает: исследуя его «оболочку», мы можем многое сказать о его поведении. Применительно к Вселенной — аналогично. Согласно этому принципу, вся информация о Вселенной заключена в её границе. И если это так, то структура нашей Вселенной действительно может напоминать структуру атома.
Голографический принцип — это не про атомы напрямую, он сам по себе довольно сложная математическая история. Но как дополнительный аргумент в пользу того, что "поверхность" системы несёт в себе всё — он вполне работает.
Ну и, конечно, нельзя не упомянуть теорию симуляции — мою любимую идею о том, что весь мир является компьютерной моделью. Если это так, то нам, собственно говоря, всё равно, как именно это устроено на самом деле. Есть код — и он управляет всем. Вселенная внутри атома, атом как целая вселенная — всё это управляется некой матрицей. Идея интересная, но вы же понимаете, что к строгой науке она относится примерно так же, как и всё остальное в этом разговоре.
Кто занимался этим всерьёз?
Если пробежаться по именам — Демокрит, Джордано Бруно, многие философы античности и Возрождения. Они, кстати, ещё тогда сформулировали интересную мысль: раз человек состоит из атомов, атомы должны вести себя подобно той материи, которую они образуют. И в каком-то смысле это нашло подтверждение — многие свойства материала действительно наследуются от свойств составляющих его атомов.
Из учёных, которые хорошо себя зарекомендовали именно как физики — пожалуй, стоит назвать Эддингтона. Да, того самого, который подтвердил теорию относительности. Эддингтон активно одобрял идею о том, что Вселенная — это атом, любил видеть скрытые фрактальные конструкции в самых разных ситуациях. До логического завершения он эту мысль не довёл, но поддержка такого серьёзного учёного — это всё-таки кое-что.
Ещё два имени, которые вы наверняка встречали: Карл Саган, который говорил о том, что мы являемся неотъемлемой частью Вселенной и что она копирует себя на самых разных уровнях, — и Ли Смолин, разрабатывавший представление о том, что наша Вселенная находится внутри чёрной дыры. Оба уважаемые люди, оба присутствуют во всех обсуждениях альтернативных теорий физики. Но и у обоих это — скорее мировоззренческая позиция, чем строгая наука.
Что это вообще нам даёт?
Хорошо, допустим, что идея может работать. Что нам это даёт? Первое — потенциальный путеводитель по реальности. Адаптировать физические принципы, иметь некоторую карту того, как устроена та реальность, которую мы пытаемся изучить. Это немало.
А вот второе прозвучит странно: нам это особенно ничего не даёт. По крайней мере, в практическом смысле. Представим, что наша Вселенная действительно атом. Что это меняет? Наша физика останется той, что есть. Гравитация, описанная Ньютоном — работает. Теория относительности Эйнштейна — работает. Квантовая механика — работает. Все законы, которые описывают нашу реальность изнутри — продолжат работать точно так же. Мы живём в этой реальности, для нас она субъективна, и для нас она работает. Это не хорошо и не плохо — просто так.
Почему-то некоторые полагают: если вдруг выяснится, что Вселенная — это атом, то вся физика разом перестанет работать. Нет. Она не перестанет. Ровно так же, как факт того, что Земля круглая, не отменяет полезность плоских карт для повседневной навигации.
Вместо вывода
Эта гипотеза — не то, над чем стоит смеяться, и не то, что можно принять безоговорочно. Это интересный пример того, как мышление по аналогии может и помочь, и завести в тупик одновременно.
Принцип подобия между солнечной системой и конструкцией атома — он всё-таки выполняется. Похоже ли это полностью? Нет. Но возможно, именно в этом «почти похоже» скрыт хоть какой-то путеводитель по реальности.
Большая наука этим практически не занималась. По сути, вся концепция живёт в интернет-обсуждениях, в философских эссе, в голове у людей, которые смотрят в ночное небо и думают. Но как-то глупо смеяться над тем, что не получается научно отрицать.
Оставайтесь открытыми к разным идеям. Всегда есть искушение либо быстро согласиться, не критикуя, либо сказать "это полная ерунда". Истина, как всегда, где-то посередине. И именно это делает такие гипотезы по-настоящему занятными.
Не забывайте ставить лайки статье и подписываться! Это очень важно для развития проекта, а вы будете видеть ещё больше интересных статей в ленте!