Летом 1753 года на одной из площадей Берлина городской палач сжигал книги по приказу Фридриха Великого. Слова на охваченных огнём страницах принадлежали титану французского Просвещения Вольтеру, а его сатира — памфлет «Диатриба доктора Акакия, папского лекаря» — была направлена против главы Берлинской академии наук Пьера Луи Моро де Мопертюи. Так завершился один из самых странных конфликтов в истории науки — конфликт, начавшийся с попытки доказать существование Бога.
Мопертюи родился в 1698 году в бретонском Сен-Мало. Он изучал математику в Париже, стал членом Академии наук и горячим сторонником ньютоновской механики. В 1736 году король Людовик XV отправил его в Лапландию разрешить спор о форме Земли: сплющена ли она на полюсах или вытянута вдоль экватора. Измерения кривизны земной поверхности у Северного полюса доказали правоту Мопертюи и Ньютона. Фридрих Великий, впечатлённый открытием, предложил французу возглавить Берлинскую академию. Примерно в это же время Мопертюи взялся за более грандиозную задачу. Он решил доказать существование Бога и нашёл ключ в принципе, который позже назовут принципом наименьшего действия. Ещё Пьер Ферма заметил, что свет, проходя через разные среды, избирает не кратчайший путь, но скорейший — тот, на который тратится меньше времени. Мопертюи обобщил эту идею: в любом природном процессе величина, называемая действием, стремится к минимуму. Стрела, выпущенная из лука, летит по параболе. Ньютон объяснял это действием силы тяжести. Но ту же траекторию можно получить, вообще не прибегая к понятию силы, — просто допустив, что стрела движется так, чтобы суммарное действие на всём пути было наименьшим. Представьте, что на стреле установлен миниатюрный компьютер, управляющий роторным двигателем и рассчитывающий траекторию с минимальным расходом топлива. Поразительно, но воображаемая компьютеризированная стрела проделает тот же путь, что и стрела, выпущенная из лука. Принцип наименьшего действия управляет не только стрелами и планетами, но и электронами, фотонами, любыми частицами и волнами. Из него выводятся законы Ньютона, законы сохранения, теорема Нётер, калибровочные теории. Ричард Фейнман положил его в основу метода интегрального вычисления движения элементарных частиц. Мопертюи, восхищённый тем, что «природа бережлива во всех своих действиях», объявил это доказательством существования Творца. Но его идеи встретили насмешки. Вольтер вступился за его оппонента, математика Кёнига, и высмеял Мопертюи в памфлете. Фридрих Великий велел сжечь сочинение. Униженный Мопертюи подал в отставку и вскоре умер в Базеле. Однако историческая справедливость восторжествовала. Сегодня принцип наименьшего действия считается одним из фундаментальных принципов науки, суть которого — та же бритва Оккама: не следует множить действие без необходимости. И тем не менее Вселенная продолжает упрямо демонстрировать избыточность. Стандартная модель элементарных частиц содержит семнадцать фундаментальных частиц, причём кварки и лептоны поколений II и III не входят в состав обычной материи — они выглядят как сущности, в которых нет необходимости. Нейтрино, триллионами проходящие сквозь нас каждую секунду, почти не взаимодействуют с веществом. А тёмная материя и тёмная энергия, из которых состоит девяносто пять процентов Вселенной, и вовсе кажутся грандиозной расточительностью. Почему Вселенная не обошлась без всего этого?
Ответ заключается в том, что без этих, казалось бы, лишних сущностей нас просто не было бы. Нейтрино играют ключевую роль в термоядерном синтезе внутри звёзд — без них не зажглось бы ни одно солнце. Они же создают ударную волну, зажигающую сверхновые, — а значит, именно нейтрино разносят по Вселенной углерод, кислород и фосфор, из которых состоит наше тело. Тёмная материя сначала сыграла роль коагулянта, собрав диффузный газ в галактики, а затем окружила каждую галактику ореолом, не позволяющим остаткам сверхновых улететь в межгалактическое пространство. Без этого звёзды перестали бы рождаться, и мы бы никогда не появились.
Тёмная материя, возможно, причастна и к массовым вымираниям. Шестьдесят шесть миллионов лет назад десятикилометровый астероид, отклонившись от орбиты под действием гравитации, упал в районе Мексиканского залива, уничтожив динозавров и расчистив дорогу млекопитающим. Лиза Рэндалл и Мэтью Рис из Гарварда предположили: астероид был послан тёмной материей. Каждые двадцать шесть миллионов лет Солнечная система проходит сквозь тонкий диск тёмной материи в галактической плоскости, и кометы устремляются к Земле. Если эта гипотеза верна, то наше существование — результат космической катастрофы, за которой стояла та самая материя, которую мы считали лишней. Почему же Вселенная, будучи столь тонко настроенной на жизнь, остаётся при этом поразительно простой? Чтобы ответить на этот вопрос, Ли Смолин, один из создателей теории струн, предложил гипотезу космологического естественного отбора. Он исходит из того, что чёрные дыры — это зародыши новых вселенных. Каждая чёрная дыра в нашей Вселенной содержит в себе семя вселенной-потомка, которая наследует фундаментальные постоянные родительской вселенной с небольшими мутациями. Вселенные, производящие больше чёрных дыр, оставляют больше потомства. Так за космологические поколения возникает тонкая настройка: параметры Вселенной оптимизированы для максимального производства чёрных дыр. Но при чём здесь простота? Представьте две вселенные-потомка. В первой все фундаментальные постоянные передались без мутаций — она содержит стандартный набор из семнадцати элементарных частиц. Во второй возникла мутация, добавившая бесполезную восемнадцатую частицу, блуждающую в межгалактическом пространстве без дела. Эта лишняя частица отнимает около одной восемнадцатой массы, которая могла бы пойти на образование чёрных дыр. В результате вселенная с лишней частицей производит примерно на пять процентов меньше чёрных дыр, чем её более простая сестра. Различие в плодовитости передаётся следующим поколениям. К двадцатому поколению потомство по линии усложнённой вселенной составит лишь треть от потомства простой. Если мультивселенная бесконечна, то простейшая вселенная, способная к образованию чёрных дыр, будет бесконечно более плодовитой, чем любая другая. И тогда ответ на вопрос «в какой вселенной мы, скорее всего, живём» становится однозначным: в самой простой из обитаемых.
Так бритва Оккама получает космологическое обоснование. Естественный отбор — не только двигатель биологической эволюции. Возможно, это самый фундаментальный закон мироздания, управляющий рождением, размножением и усложнением самой реальности. Вселенная проста не потому, что так захотел Творец, и не потому, что учёные любят изящные уравнения. Она проста потому, что сложные вселенные оставляют меньше потомства и вымирают — так же как вымирают неприспособленные виды. Мопертюи искал в принципе наименьшего действия доказательство существования Бога. Он не ошибся в главном — в том, что Вселенная устроена на редкость экономно. Он ошибся лишь в причине. Не Бог экономит действие. Это сама Вселенная, проходя сквозь бесчисленные циклы рождения и смерти, отсекает всё лишнее. И мы — не цель творения, а лишь побочный продукт её стремления к простоте.