Камень, брошенный в озеро, тонет. Свет от далеких звезд искривляется гравитацией. Электрон всегда имеет один и тот же заряд. Физики привыкли считать такие закономерности вечными и неизменными. Но космолог Жуан Магейжу уверен: это заблуждение. Он утверждает, что когда-то во Вселенной не существовало вообще никаких законов — ни гравитации, ни квантовой механики, ни даже времени. Вместо порядка царил полный хаос, который сам себя уничтожал и «пересобирал» заново, пока случайно не наткнулся на стабильную конфигурацию — ту самую, которую мы сегодня называем физикой. И если он прав, то наши священные уравнения и константы — не фундамент реальности, а просто результат одной удачной партии в космическую рулетку.
Современная физика зиждется на допущении, которое почти никто не оспаривает. Законы природы работают одинаково везде и всегда. Например, та же гравитация, что изгибает свет от далеких звезд и не дает вам оторваться от земли. Уравнения Исаака Ньютона, Джеймса Клерка Максвелла и Альберта Эйнштейна описывают гравитацию, электричество, магнетизм и само пространство-время. Внутри этих уравнений «сидят» фундаментальные константы — значения вроде силы гравитации или заряда электрона. Физики считают эти константы неизменными кирпичиками мироздания. Большинство даже не задается вопросом, откуда они взялись.
Но у такого подхода есть своя история. Частично она идет из эпохи, когда наука и религия шли рука об руку. Законы природы тогда воспринимали как отражение божественных законов — вечных, всеобщих и не подлежащих обсуждению. Со временем наука стала светской, а привычка благоговеть перед законами сохранилась.
Другая причина глубже и связана с симметрией. В физике есть важное правило: поставьте эксперимент сегодня или завтра, на севере или на юге — результат будет одинаковым. Эту симметрию математически обосновала Эмми Нетер в 1918 году. Ее работа навсегда изменила теоретическую физику, хотя карьере женщины в те годы постоянно мешали. Нетер доказала: если законы физики одинаковы в каждой точке пространства, то импульс обязан сохраняться. Если они неизменны во времени, то энергия не может ни возникнуть из ничего, ни исчезнуть без следа. Это железобетонный постулат. И он же становится главной стеной на пути любой попытки объяснить происхождение законов природы.
Потому что если вы допускаете, что законы меняются со временем, то энергия больше не сохраняется. Для многих физиков это кощунство. Они предпочитают не задавать неудобных вопросов.
Но были бунтари. Еще в 1937 году Поль Дирак — тот самый, кто объединил квантовую механику и специальную теорию относительности — написал одну из самых радикальных статей в своей карьере. И написал он ее в медовый месяц в Брайтоне. Дирак предположил, что фундаментальные константы на самом деле отражают возраст Вселенной. Если это так, то они не постоянны вовсе, а эволюционируют во времени.
Позже физик Ли Смолин, пошел еще дальше. Он предложил теорию космологического естественного отбора. Каждая черная дыра, по мысли Смолина, рождает на другой стороне своего горизонта новую расширяющуюся вселенную — космическое потомство. Законы и константы при этом наследуются с небольшими мутациями. Вселенные, которые лучше порождают черные дыры, успешнее передают свои константы дальше. Через множество поколений побеждают те, чьи параметры оказались удачными.
Но даже эта смелая идея, по словам космолога Жуана Магейжу, не дотягивает до «настоящего беззакония». Она все еще сохраняет сами уравнения, пусть и меняет константы.
А вот физик Джон Уилер еще полвека назад предложил нечто радикальное. Он назвал это состояние «higgledy-piggledy» — английское словечко, которое примерно означает полную неразбериху, кутерьму. Магейжу признается: когда он впервые наткнулся на это выражение, то полез в словарь. Один из синонимов — «helter-skelter» — напомнил ему песню «Битлз». И это ощущение показалось точным: какофоническая Вселенная, где гитары расстроены вусмерть, нет ни ритма, ни тональности. Уилер считал: был период, когда не существовало не только частиц и геометрии, но даже самого времени. Реальность представляла собой хаотическую мешанину.
Магейжу, который к тому моменту уже устал от мейнстримной космологии — инфляции, темной материи, темной энергии, — идея Уилера опьянила и одновременно испугала. Если законы физики способны меняться хаотично, то что вообще удерживает реальность от распада? Можно ли на это ответить средствами физики, или это чистая философия, наряженная в лабораторный халат?
Как создать Вселенную из ничего
В 2024 году Магейжу понял: запрет на нарушение сохранения энергии не проблема, а ключ. Парадокс в том, что в некоторых случаях неизменность энергии создает трудности. Возьмем Большой взрыв. Сейчас физикам приходится верить, что вся материя и энергия, которые мы видим сегодня, присутствовали в начальный момент Вселенной. Это вынуждает представлять начальную точку с бесконечной плотностью — сингулярность, где уравнения рушатся. Но если отказаться от жесткого сохранения энергии, то рождение материи превращается не в одноразовое событие, а в процесс — растянутый, случайный, с возможностью ошибки.
Правда, тут возникает другая беда. Если материю и энергию можно создавать, то их можно и уничтожать. Одна и та же рука, которая дает, тут же отнимает. Как объяснить, что в итоге у нас осталось хоть что-то, а не полный ноль?
В 2025 году Магейжу вместе со своим аспирантом Паоло Бассани опубликовали статью, где они позаимствовали инструменты из двух непохожих областей — эволюционной биологии и финансовой математики. Обе эти дисциплины изучают системы, которые никогда не стоят на месте и допускают подлинную случайность внутри меняющихся правил.
В их модели в самой ранней фазе Вселенной ни на что нельзя положиться. Константы скачут как бешеные. Законы сохранения грубо нарушаются. Материя то возникает, то исчезает совершенно случайно. Положительная энергия так же вероятна, как отрицательная. Созидание равновероятно уничтожению. Любое вещество, которое вы выиграли на одном броске костей, можете потерять на следующем же броске.
Вселенная, по сути, играет в азартные игры. Иногда ей везет, и она накапливает излишек. Но следующая же флуктуация может смести всё. Чтобы получить нечто долговечное, нужно, чтобы этот процесс остановился и зафиксировал достигнутое.
Абсорбирующее состояние — ловушка для хаоса
Случайные системы устроены так, что иногда они натыкаются на конфигурацию, из которой не могут выбраться. Это называется абсорбирующим состоянием. Представьте мутацию, которая распространилась по всей популяции, — дальше меняться нечему. Или компанию, которая обанкротилась и исчезла с рынка. Или химическую реакцию, которая дошла до конца. В каждом случае система достигла точки, откуда динамика не предлагает дальнейших ходов. Случайный процесс изменений фактически замирает.
В модели Магейжу и Бассани таким абсорбирующим состоянием оказывается момент, когда хаотическая эволюция законов вынужденно кристаллизуется. Случайные мутации законов отключаются. А вместе с ними отключается и двойная рука созидания-уничтожения. Некоторые вселенные приходят в эту точку с пустыми руками или в глубоком долгу. Другие — после полосы удачи. И поскольку рука уничтожения теперь застыла, они сохраняют свои накопления. Мы — это их выигрыш.
В такой картине порядок возникает не потому, что он красив или истинен, а потому что он долговечен и удерживает то, что построил. Это сразу объясняет давнюю загадку: почему наши фундаментальные константы имеют именно такие значения, а не другие. Им не обязательно быть единственно возможными — достаточно быть совместимыми с долгожительством.
Как проверить теорию
Проверить это будет трудно, но не безумно. Самый чистый способ — сверхточные измерения времени. Атомные часы сегодня достигли поразительной стабильности. Они используют колебания атомов для отсчета секунд и сейчас настолько точны, что могут уловить ничтожные дрейфы фундаментальных констант. Разные типы таких часов зависят от констант по-разному. Если те хоть чуть-чуть меняются, часы начнут медленно расходиться — предательский сигнал того, что сами законы сдвигаются.
Измерения, проведенные на сегодняшний день, показывают: любые современные эффекты должны быть крошечными. Но именно эта крошечность и делает проверку перспективной. При такой точности даже остаточная дрожь законов не сможет спрятаться.
Урок от философа-бунтаря
Все эти размышления возвращают Магейжу к 2003 году. Тогда он два года жил в одном доме с Ли Смолином в канадском городе Ватерлоо. Они оба работали в тогда еще молодом Институте теоретической физики «Периметр». В библиотеке Смолина, заваленной философской классикой и не только, Магейжу впервые наткнулся на работы философа Поля Фейерабенда.
До встречи со Смолиным Магейжу был, по собственному признанию, стандартным научным обывателем в вопросах философии. Он считал, что физикам нечего делать с метафизикой — пусть другие головы ломают над природой законов и объяснений. Но Фейерабенд проповедовал снос догматичной науки и плюрализм — не только в человеческой культуре, но и в методах и теориях самой науки. Этот дух пропитал научные беседы двух друзей. Они часто меняли позиции случайным образом, просто чтобы посмотреть, куда заведет рассуждение. И это, по словам Магейжу, не слабость, а сила. Предлагать научные теории — это не болеть за футбольную команду. Беспорядочная полигамия здесь вполне допустима.
Вселенная, возможно, следует такому же фейерабендовскому плюрализму. Хаотически она перебирает все варианты, болеет за все команды сразу, пока какие-то из них не окажутся достаточно стабильными, чтобы выжить. В этом процессе Вселенная обнаруживает то, что работает, не потому, что это красиво или предопределено свыше, а потому, что это выживает достаточно долго, чтобы его приняли за судьбу.
Post Scriptum
Идея Магейжу переворачивает привычную картину мира. Законы физики перестают быть вечным фундаментом, на котором покоится реальность. Они становятся случайным продуктом хаотической эволюции, своего рода космическим зигзагом, который оказался достаточно устойчивым, чтобы продлиться тринадцать с лишним миллиардов лет. Этот подход не только объясняет происхождение констант и уравнений, но и предлагает конкретный экспериментальный путь — атомные часы, способные уловить остаточные флуктуации. Если в ближайшие годы детекторы засекут рассинхронизацию, это будет означать, что даже сегодня законы природы продолжают жить собственной, пусть и почти незаметной, жизнью. А если нет — возможно, мы просто застряли в одном из тех скучных абсорбирующих состояний, где ничего не меняется уже очень давно. И это, как ни парадоксально, тоже подтвердило бы теорию. Потому что самая надежная стратегия выживания — замереть и делать вид, что так было всегда.
-----
Еще больше интересных постов в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости