Вступ
Бестселер «Коротка історія часу» (1988 р.) був написаний Хокінгом після трахеотомії. На той час учений майже повністю паралізований, і єдиним зв’язком зі світом йому став синтезатор промови. Поглядом вибираючи літери та слова, Стівен Хокінг надиктував книгу, що миттєво стала світовим бестселером. За «Короткою історією» на прохання читачів пішла «Найкоротша» (2005 р.), у співавторстві з Леонардом Млодіновим, разом з ним був опублікований у 2010 році «Вищий задум», що підсумував розвиток наукової картини за останні чверть століття.
Стівен Хокінг — людина, засуджена БАС до ранньої смерті, і ще до смерті — до ізоляції (у 1960-ті, коли діагноз було поставлено, не існувало комп’ютерів-комунікаторів). Він зумів прожити повноцінне життя і зробити значні відкриття, став посередником між наукою, що дедалі більше ускладнюється, і широкою, непідготовленою читацькою аудиторією. З ім’ям Хокінга пов’язані суттєві відкриття – насамперед у вивченні чорних дірок, часу та теорії Великого вибуху. Він взяв помітну участь у зусиллях зі створення Теорії всього, розвитку уявлень про Всесвіт і час, але все ж таки головна його заслуга — зрозумілість. Завдяки Хокінгу кожен читач може поринути у таємниці Всесвіту або хоча б порадіти такій ілюзії.
Його картина Всесвіту створюється повністю в голові, без експериментів і обчислень. Наука тут межує з мистецтвом, із самовираженням, що вдало вписується в сучасну тенденцію самої науки, причому картин (точніше, «історій») світу може бути безліч. У фізику повернулася гуманітарна складова: людина знову стала мірою всіх речей. Але лише за умови, що він розуміє обмеженість та відносність свого заходу — і навіть небезумовну реальність «речей».
За сто років місце людини у Всесвіті змінилося до невпізнання. Нелегко було XVII столітті змиритися з підлеглим становищем Землі по відношенню до Сонця, а наступним століттям прийняти периферійність всієї Сонячної системи і навіть галактики Чумацького шляху, усвідомити себе порошинкою у Всесвіті. Але зараз від нас потрібно набагато більше — усвідомити, що багато в цьому Всесвіті недоступне нашому сприйняттю, від руху частинок до гіпотетичних 11 вимірів. І допустити існування інших всесвітів, з іншими законами, де наша присутність свідомо неможлива.
У цій точці повного нікчемності людини перед нескінченним безліччю непередбачуваних всесвітів відбувається дивовижний поворот: у нашому всесвіті людина існує, а отже, з усіх можливих комплектів законів та історій доводиться вибирати ті, що допускають наше існування. Це оманливо схоже на телеологічні пояснення Середньовіччя: Бог створює і спрямовує світ до появи людини. Однак Хокінг такої мети не передбачає (вищий задум може і не мати «вищого задуму»), поява людини може стати результатом безлічі випадкових збігів, але дозволяє нам, розгорнувши історію назад, простежити її аж до початкових (граничних) умов, аж до початку (якщо воно є).
1. Становлення та крах класичної картини світу
Наука розуміє закон природи, як правило, виведене з регулярних спостережень і дозволяє робити прогнози. Якщо прогноз спростовується, переглядається і закон. Закони встановлюють кількісний зв’язок між явищами та зазвичай записуються математичними формулами. Наукова картина світу – це взаємозалежна система законів. Основні «філософські» питання науки:
1) Чи існує першоджерело законів? (Бог?)
2) Чи існують винятки із законів?
3) Чи є єдиний комплект законів?
Перші два питання взаємопов’язані, але не взаємообумовлені: існування Бога можливе без чудес (Бог Ньютона – годинникар, що підкручує механізм всесвіту).
Наука починається зі спостережень закономірностей та спроб встановити природні закони: з того моменту, як люди виявили циклічність місячних затемнень і перестали пояснювати їх забаганкою богів, ми говоримо про зародження науки.
Питання законах тісно пов’язані з питанням, звідки взявся цей світ. З VI століття до зв. е. греки припускали походження світу з першостіхії — води, повітря, ефіру. З цих припущень розвивається в результаті геніальна гіпотеза Демокріта про атоми.
Власне фізичних законів греки відкрили небагато. Фізичний закон спирається на результати спостережень та встановлює постійний зв’язок явищ . Такі теорія Піфагора про зв’язок між довжиною струни і висотою звуку і три закони Архімеда – правило важеля, закон плавучості та рівності кута падіння та кута відображення. Здебільшого греків цікавило не «як», а «чому»: не володіючи науковим методом і надаючи цінності експерименту, вони шукали не загальні закони, а умоглядні принципи.
Потужний вплив на розвиток європейської науки надав Аристотель, який будував фізику на інтелектуальних і навіть естетичних принципах: початком у його концепції виступав Першодвигун, світила рухалися круговими орбітами, тіла «надавали перевагу» стану спокою, а якщо падали на Землю, то з постійною швидкістю. Оскільки це суперечило спостереженням, Аристотель пояснив прискорення при зближенні із Землею «тріумфом». Почуття та розум приписувалися об’єктам і набагато пізніше: навіть у XVII столітті Кеплер стверджував, що планети свідомо виконують вказані ним закони руху.
З геометричних обчислень Аристарх (III століття е.) встановив, що Сонце набагато більше Землі, тому припустив, що Земля обертається навколо Сонця. Зірки він також вважав далекими сонцями. До цієї теорії повернулися лише XVII столітті: Кеплер, Коперник і Галілей у результаті спостережень заклали основи наукової фізики та астрономії. Галілей проводив експерименти з предметами, що падають, і бачив завдання науки у встановленні кількісних зв’язків між явищами. Поняття «Закон» сформульовано в тому ж у XVII столітті Декартом, попередником Ньютона: він пояснював усі явища з руху об’єктів, які мають певну масу. Закон, на думку Декарта, виконується завжди і скрізь. Декарт також поставив питання про «вихідні умови»: щоб визначити розвиток системи, потрібно знати не лише закони, а й початковий стан.
Остаточний вигляд класична картина світу приймає у трьох законах Ньютона:
1) Спокій виявляється не універсальним, як у Аристотеля, станом, а окремим випадком рівномірного руху.
2) Вплив сили пояснюється (і кількісно пов’язується з масою) не швидкість, а прискорення.
3) Дія одно протидії.
Ці три закони описують величезну кількість явищ видимого світу і не «скасовуються» наступними відкриттями, але коригуються і доповнюються. Це найвища точка класичної фізики, але тут позначаються й проблеми класичної науки.
По-перше, Бог у цій картині утримується лише волею Ньютона: через сто років Лаплас виголосив знамените «Пане, я не потребую цієї гіпотези». Лаплас також сформулював принцип наукового детермінізму: для даного стану Всесвіту в конкретний момент часу існує набір законів, що дозволяє повністю визначити як майбутнє, так і минуле його стану. Але без Бога система законів потребує постійної корекції у зв’язку з новими відкриттями, і це вже не можна доручити «годиннику». Класична строгість руйнується.
По-друге, відмовившись від абсолютного спокою, Ньютон позбавив абсолюту та простір. Рух відтепер розуміється як рух щодо спостерігача: обидва спостерігачі — в кареті та на дорозі — однаково мають рацію у своїх оцінках. У просторі, що покосився, Ньютон зберігав абсолютність часу — тут справа залишалася за Ейнштейном.
А по-третє, залишалася нерозгадана загадка світла. Його швидкість вперше виміряв Оле Ремер за 11 років до публікації “Початок” Ньютона. Але з чого складається світло і як воно поширюється? Ньютон розумів світло як потік частинок, і деякі його досліди цьому відповідали, інші — суперечили. З іншого боку, рух цих частинок неможливо було пояснити гравітацією. Відповідь знайшла лише 1865 року Максвелл, описавши світло як окремий випадок електромагнітних хвиль. Хвилі (обурення поля, як називав їх Максвелл) рухаються на всі боки з постійною швидкістю. І тут для класичної теорії виникли дві нерозв’язні проблеми:
1) Як світло може поводитися як частка, то як хвиля? (Досліди, у тому числі явище інтерференції та рефракції, показували, що світло — і те, й інше.)
2) Якщо світло поширюється з постійною швидкістю, то щодо чого? І як ця швидкість не змінюється при зближенні?
З першого питання розвинулася в результаті квантова механіка та фізика субатомних частинок, де діють чужі світові Ньютона принципи дуальності (частки та хвилі, а також матерії та енергії) та невизначеності (маси чи положення у просторі).
Із другого питання зросла теорія відносності. Максвелл намагався зняти парадокс, припустивши існування всюди у світі ефіру, щодо якого світло рухається з постійною швидкістю. Але в 1887 р. досвід Майкельсона-Морлі показав, що швидкість світла з погляду спостерігача Землі залишається постійної незалежно від цього, наближається Земля до джерела світла чи рухається перпендикулярно до нього.
Цю проблему і вирішив у 1905 р. Ейнштейн, сформулювавши теорію відносності: всі закони фізики однакові для всіх спостерігачів, що вільно рухаються, незалежно від їх швидкості. Швидкість світла постійна для спостерігача, що рухається, але виникає парадокс часу: якщо швидкість однакова, а відстань, яка проходить тіло, з точки зору двох спостерігачів (у поїзді і на платформі) по-різному, значить, вони по-різному оцінюють і час. Так час також став відносним — четвертою координатою.
І це кінець класичної картини світу, з абсолютизацією якщо не простору, то хоча б часу, із загальними законами для всіх елементів всесвіту та безумовної об’єктивності реального світу.
2. Від теорії відносності до модельно-залежного реалізму
Людина завжди шукає взаємозв’язок подій. Так влаштований наш мозок: дані, отримані органами почуттів безпосередньо чи з допомогою приладів, перетворюються на модель навколишнього світу. Якщо ця модель успішно пояснює різні події та здатна точно передбачати майбутні події, ми схильні брати її за абсолютну істину. Однак за останні століття вже стільки істин змінили один одного, що настав час змиритися з відсутністю абсолюту. У пошуках законів, тобто математичних формул, що відображають зовнішню реальність, ми спираємося на питання: у якому сенсі ми говоримо про існування «абсолютної істини» і навіть про «об’єктивну реальність»?
Класична наука, безумовно, передбачає існування зовнішнього світу, властивості якого визначені і незалежні від спостерігача . Об’єкти існують і мають такі фізичні властивості, як швидкість та маса, що піддаються конкретному виміру. У класичній науці теорія намагається описати об’єкти та їх властивості, причому наші виміри та відчуття повинні вкладатися в ці теорії. І спостерігач, і те, що спостерігається існують в об’єктивній реальності і принципово не різняться.
Спеціальна теорія відносності залишалася класичною, оскільки визнавала:
1) Безумовна відповідність моделі та реальності.
2) Можливість лише однієї моделі (комплекту законів) Всесвіту.
Такий був принцип реалізму. Але у сучасній науці формується принцип модельно-залежного реалізму. Модельно-залежний реалізм допускає співіснування кількох моделей , якщо вони досить точно пояснюють і передбачають події, і дозволяє користуватися тією моделлю, що підходить у цій ситуації. Також модельно-залежний реалізм визнає певну залежність моделі від спостерігача.
Початок модельно-залежного реалізму поклав Ейнштейн як Спеціальною теорією відносності, яка вже виходила з принципу еквівалентності (рівноправності спостерігачів), так і (особливо) Загальною теорією відносності. Зі СТО випливала єдність простору і часу, і час перестав вважатися абсолютним. Загальна теорія відносності, створена через 11 років після СТО, розвивала ці ідеї: замість колишньої системи Ньютона пропонувалася концепція чотиривимірного простору-часу, що викривляється під впливом присутніх у ньому мас та енергій.
Це принципово нова модель Всесвіту, що передбачила такі явища, як чорні дірки, гравітаційні хвилі, відхилення світлового променя. І ця модель:
1) передбачає правоту всіх спостерігачів і залежність від точки спостереження.
2) Допускає використання також моделі Ньютона там, де це зручніше та простіше.
3) Визнає, що картина світу, що чуттєво сприймається, може бути спотворена.
Згідно з теорією Ейнштейна, ми спостерігаємо у тривимірному просторі проекції того руху, який відбувається у просторі чотиривимірному. Це підводить до думки про спотворення нашого зору, про можливість більшої кількості вимірів та накладання різних моделей (десь діє механіка Ньютона, десь теорія електромагнітного поля, десь теорія відносності). По суті, це вже є модельно-орієнтований реалізм, залишалося лише запровадити принцип невизначеності — але з цим принципом квантової механіки Ейнштейн так і не зміг змиритися.
3. Кванти, кварки та кротові нори
Ейнштейн ув’язав як простір і час: знаменита формула E=mc2 довела єдність матерії та енергії. Число елементів, що становлять Всесвіт, скоротилося до матерії-енергії, що проявляється в просторі-часі. І якщо вже стало ясно, що «наш» простір-час може бути спотвореною проекцією складнішої системи координат, то з подібним спотворенням матерії-енергії ще треба було змиритися.
У 1900 році Макс Планк ввів поняття частки енергії – кванта – на новому рівні об’єднавши корпускулярну та хвильову теорію світла. Надалі ця єдність була підтверджена поведінкою електрона, що поєднує властивості частки та хвилі.
Існування електрона як носія мінімального заряду передбачалося з середини XVIII століття, але лише в 1897 Дж. Дж. Томсон довів його існування. З відкриття електрона починається і триває досі вивчення внутрішньої будови атома. Слідом за протонами та нейтронами, існування яких доведено експериментально, у модель були додані кварки, які не можуть існувати у вільному вигляді – лише у групах із трьох (протони та нейтрони) або парами (кварк та антикварк). Потім у цих частинок виявилося безліч підвидів та властивостей, а також з’явилися частинки-переносники взаємодій (добре знайомі фотони, переносники електромагнітних взаємодій, а також бозони та глюони).
В даний час відкрито понад 350 частинок, більшість із них нестабільна і розпадається за частки секунди. Є частинки з позитивним зарядом, як протони, і негативним, як електрони, є античастинки, є фундаментальні частинки (електрони та кварки), але більшість частинок у свою чергу виявляють складнішу структуру. Поведінка елементарних частинок, їхня взаємодія не укладається ні в Ньютонівську, ні в Ейнштейнівську модель. На відміну від теорії відносності, що коригувала закони Ньютона, квантова механіка визначає стани, яких закони Ньютона взагалі застосовні.
По-перше, із корпускулярно-хвильового дуалізму Гейзенберг у 1926 році вивів принцип невизначеності: для будь-якої пари характеристик частки чим точніше можна виміряти одну характеристику, тим менш точно іншу.
По-друге, рух частинок остаточно зруйнував класичне уявлення про просторово-часові координати. Континуум виявився уривчастим, пряма лінія — аж ніяк не найкоротшим шляхом, у Всесвіті виявилися чорні дірки, звідки не може вивільнитись жодна частка, але вони ж, за припущенням Хокінга, можуть виявитися кротовими норами, які ведуть — куди? В іншу частину Всесвіту? В іншу точку простору-часу? В інший всесвіт чи стан до появи світу?
По-третє, окрім двох давно відомих видів взаємодій — гравітації та електромагнетизму, спостерігаються також сильні та слабкі ядерні взаємодії.
З середини ХХ століття постає завдання відновити єдину картину світу. Теорія всього свідомо відрізнялася від класичної, де принцип невизначеності неможливий. Але якби вона зуміла заново «пояснити світ», то на цьому, як гадав Стівен Хокінг, фізика завершила б свою роль. І він сподівався бути цьому свідком.
4. Всесвіт як сума передісторій
Протягом десятиліть фізики працювали над Стандартною моделлю, яка описувала елементарні частки та взаємодії. Досі цю модель не спростували експериментально, а відкриття бозона Хіггса стало значним її підтвердженням. Стандартна модель описує сильні, слабкі та електромагнітні взаємодії та ряд частинок, але темна речовина та темна енергія залишилися за її межами, а головне – у цю модель не вписується гравітація. Чи можливо знайти зв’язок між подіями космічного рівня та квантовою механікою? Принцип, який би об’єднував їх? Чи точку, де вони збігаються? Для Хокінга такою точкою став Великий вибух.
Як не парадоксально, об’єднуючим принципом для мікро- і макрорівня він вибрав той самий принцип невизначеності, який так бентежив Ейнштейна. “Бог не грає в кістки”, казав Ейнштейн. А тим часом невизначеність наростала.
Відповідно до принципу невизначеності, неможливо визначити одночасно швидкість і місце розташування частки, отже, і передбачити, де саме вона опиниться через якийсь проміжок. Більше того: фіксуючи початкове та кінцеве положення, ми не можемо сказати, який саме шлях пройшла частка. Якщо ми визначили положення електрона в межах ядра, то його швидкість зможемо визначити з точністю до плюс-мінус тисячі км/сек.
У середині 1940-х років американський фізик Річард Фейнман сформулював відмінність квантової механіки від Ньютонівської: у ньютонівській механіці предмети, що рухаються, проходять через фільтр з двома отворами строго визначеним (прямим) шляхом. Але якщо на фільтр направити пучок частинок, вони пройдуть через ці отвори всіма мислимими шляхами, і прямим, і через Альфу Центавра, і через сусідній Макдональдс, пройдуть в один отвір, вийдуть через інший і знову увійдуть. Замість класичного детермінізму сучасна фізика має справу з випадковістю та ймовірністю.
Але ця фундаментальна випадковість, що так турбувала Ейнштейна, все ж таки піддається математичному опису. Фейнман ввів поняття «суми передісторій» — це можливі шляхи частинок, за підсумками яких ми спостерігаємо результати експерименту. Ми не можемо передбачати не лише майбутнє, а й минуле — як саме частка потрапила до кінцевої точки, але ми можемо розглядати сукупність усіх можливих шляхів. У результаті основним способом квантової фізики стала «сума альтернативних історій», тобто облік всіх шляхів із розрахунком ймовірності кожного.
Ще одна фундаментальна відмінність квантової фізики: у «об’єктивній» класичній фізиці спостерігач не впливає на систему. А тут поведінка системи змінюється через те, що за нею спостерігають. Навіть найслабше освітлення має на увазі вплив на частинку фотонами. Для великого об’єкта цей вплив зневажливо мало, а в квантовій фізиці, де об’єкти можна порівняти з фотоном, змінюються результати.
У класичній фізиці, маючи повні дані про сьогодення, можна відновити картину минулого. Це відповідає інтуїтивному переконанню у існуванні певного минулого. Але квантова фізика стверджує, що при самому детальному спостереженні справжнього неспостерігається минуле невизначено і є сумою передісторій. А оскільки минуле, що не спостерігається, невизначене, а спостереження змінює поведінку системи, то виведене зі спостережень минуле ще й змінене порівняно з неспостережуваним: спостерігаючи за системою, ми змінюємо не тільки її сьогодення, а й минуле.
Отже, на повсякденному рівні, маючи стосунки з досить великими (проти частинками) об’єктами, ми продовжуємо користуватися законами Ньютона чи теорією відносності. Як можливе поєднання класичної фізики з невизначеністю і непередбачуваністю квантової механіки? Ймовірно, відбувається приблизно те саме, що й у СТО: теорія починає діяти в «екстремальних обставинах». Для об’єкта, що рухається, вплив швидкості на масу стає помітним при наближенні до швидкості світла. В якому екстремумі квантові закони можуть виявитися на рівні всесвіту? Очевидно, коли всесвіт можна порівняти розмірами з атомним ядром.
Саме це має на увазі теорія Великого вибуху: все починається з сингулярності – точки, в якій температура, щільність та викривлення Всесвіту були нескінченні. З цієї точки Всесвіт починає розширюватися, і розширення (інфляція) продовжується досі. Припущення, що Всесвіт розширюється (всупереч колишній статичній моделі) було підтверджено в 1929 році астрономом Хабблом на підставі спостережень за спектром зірок, але ще в 1922 році російський учений Олександр Фрідман застосував рівняння Ейнштейна до моделі Всесвіту, у будь-якій точці якої спостерігач . Модель починається з нульового розміру і розширюється доти, доки гравітація не сповільнить розширення. Далі три варіанти розвитку: 1) Всесвіт знову хлопається до крапки; 2) розширення уповільнюється незначно; 2) уповільнюється майже нуля, але його й досягає. Остаточним підтвердженням інфляції Всесвіту стало виявлене 1965 року реліктове випромінювання.
Якщо простежити історію Всесвіту, що розширюється, Всесвіт буде зменшуватися, поки в момент Великого вибуху не звернеться в сингулярність. Тут теорія Ейнштейна переривається і може передбачити початок Всесвіту — лише як він розвивалася пізніше. У цій точці діють закони квантової механіки: частинки рухаються всіма можливими шляхами, і Всесвіт може мати безліч передісторій. Загальна теорія відносності поєднується з квантовою теорією: викривлення часу-простору настільки велике, що всі чотири виміри поводяться однаково. Іншими словами, часу як особливого параметра немає. А якщо часу немає, то немає можливості говорити про початок Всесвіту в часі, що усуває проблему творіння з нічого або Бога. Хокінг, як Лаплас, не потребує цієї гіпотези.
На думку Хокінга, не викликає потреби у цій гіпотезі і той факт, що в результаті з’явилася людина. Цей «аргумент до людини» став вельми популярним: якщо Всесвіт може мати безліч передісторій, але розвивався саме так, що в результаті з’явилися ми, чи не передбачає це мети, Задуму? Сильний антропний принцип наполягає на неминучому розвитку Всесвіту до появи людини. Відповідь Хокінга: цілком може існувати безліч передісторій (а також всесвітів), а ми живемо в тій, яка допускає наше існування. Це слабкий антропний принцип: значення фізичних констант можуть бути різними у різних всесвітах, і не всякий набір фізичних законів допускає появу людини. Отже, можуть бути всесвіти, де людина не може існувати, але ці світи для нас не існують. Ми ж можемо описати лише той світ, який припустився існування людини — і для нього Хокінг шукає загальну Теорію, смиренно розуміючи, що Теорія всього може охоплювати лише той всесвіт, де є людина, а не всі види та можливості всесвіту.
5. Теорія всього
Створення комплексної теорії було мрією Ейнштейна, проте він так і не побачив її здійснення. Теорія відносності мала послужити коригуванням класичних законів Ньютона, тоді як квантова механіка аж ніяк не примирялася з гравітацією. Над Теорією продовжували працювати фізики і другої половини ХХ століття. Стандартна модель зуміла об’єднати сильні та слабкі ядерні взаємодії з електромагнітними, але гравітація так і залишилася на узбіччі. Пошук особливих частинок, відповідальних за гравітацію (гравітонів), поки що залишається безуспішним.
Настав критичний момент в історії науки, коли змінюється саме розуміння завдань науки та вимог до фізичної теорії. Попри людську інтуїцію, ні фундаментальні параметри, ні закони природи не обумовлені логічним чи фізичним принципом. У різних світах мультивсесвіту параметри можуть набувати безліч значень, а закони набувати будь-якої форми, що допускається математично. Це позбавляє людину і особливого місця у всесвіті, і особливого всесвіту, і навіть не дозволяє сподіватися на акуратний «пакет» з усіма законами природи — основним принципом природи виявилася фундаментальна випадковість.
Однак ця випадковість призвела до появи всесвіту з людиною, тобто з усієї сукупності передісторій вибираються відповідні людині. Наприклад, для нас не важливо, що всесвіт може мати більше або менше видимих просторових вимірів, оскільки ми спостерігаємо три, тобто наш всесвіт влаштований так, що в рамках модельно-орієнтованого реалізму складається тривимірна модель, і цю модель, цей всесвіт ми намагаємося охопити єдиним набором законів.
Поставлена Ейштейном завдання знайти єдину теорію також зазнала корекції. Оскільки ми сприймаємо не «об’єктивну реальність», а модель, відбуваються певні спотворення, проекції світу з великою кількістю вимірів (чи інших параметрів) на «площину». Для цільної картини потрібен цілий комплект таких проекцій, які частково перекриваються, частково доповнюють один одного.
Зараз на роль Теорії найбільше претендує комплект законів під загальною назвою М-теорії. Її попередницею була теорія струн, яка намагалася подолати дуальність частки і хвилі, представивши частинку у вигляді крихітної струни, що коливається. У цій теорії, як і в ще більш ранній супергравітації, істотну роль відіграє симетрія — як з’ясувалося, якщо якась закономірність і спостерігається в природі, то це симетрія, вірніше, суперсиметрія, що ставить у відповідність кожній частинці матерії частинку сили.
Сама назва М-теорії залишає свободу для тлумачень. Автори цієї теорії не пояснюють, що позначено буквою М. Можливо, М — мембрани, оскільки М-теорія розглядає частки не як струни, бо як мембрани. «Брани», як їх зазвичай називають, можуть бути і одномірними, як струни, двомірними, як плівка, але також і багатовимірними. Усього теорія передбачає 11 вимірів, більшість яких згорнута, але з довільно, а відповідно до певним математичним перетворенням. Усе це настільки складно, що літеру М нерідко прочитують як «містичну», і як «материнську» чи «матричную». Це справді якась «матриця», що дає можливість побудувати комплект законів, які будуть застосовні до нашого всесвіту, і водночас величезна кількість видів лайок та варіантів згортання вимірювань допускають прорахунок міріад (10 з 500 нулями) світів, влаштованих по-іншому. непоганий заділ для вивчення мультивсесвіту.
Висновок
25 років тому в «Короткій історії часу» Хокінг запропонував свою версію теорії Великого вибуху та розширення Всесвіту, однак і тоді, і в новій своїй книзі визнавав, що питання про виникнення та долю Всесвіту в рамках сучасної фізики залишається невирішеним. «Найкоротша історія часу» та «Великий задум», представляючи нові етапи наукового пошуку, ставлять ще більш зухвалі питання: чому взагалі щось існує? Чому існує людина? Чому існують закони природи та яка природа законів? І знову-таки, чи передбачає цей великий і стрункий задум Творця?
З часів Ейнштейна «Граалем» для фізиків було завдання створити єдину теорію, яка б пояснювала «все», тобто існування всіх елементарних частинок і всі сили, що діють у природі, — сильні та слабкі ядерні взаємодії, електромагнітні взаємодії та гравітацію. На момент написання «Короткої історії часу» космофізика ще не була готова підступитися до цього завдання, але зараз у ньому накопичено достатньо даних, щоб спробувати узгодити «велику фізику» з квантовою механікою, де між тим склалася Стандартна модель, свого роду «Теорія всього» для великої низки явищ.
На зміну колишнім кандидатам — супергравітації та теорії струн — як всеосяжна йде М-теорія, або теорія лайок. Вона вбирає досягнення своїх попередниць — симетрія відіграє у ній центральну роль, як і теорії супергравітації, а «струни» виявилися окремим випадком «бран». Спокусливою є надія, що цього разу всі відповіді будуть отримані, але траєкторія науки останнього століття та наукового шляху Стівена Хокінга, його книги переконують, що пошук навряд чи на тому зупиниться. Та й уявлення про Теорію всього встигли дещо змінитись: якщо Ейнштейн сподівався на кілька витончених рівнянь, що пов’язують усі сили природи (а краще б — одне, як у нього!), Стівен Хокінг передбачає комплект законів, які будуть перекриватися і доповнювати один одного, як проекції Землі на плоскій карті.
Застосувавши квантову механіку, тобто теорію «нескінченно малого світу», до величезних просторів Всесвіту, фізики приходять до висновку, що Всесвіт має не одну історію, як у класичній картині світу, але всі можливі історії існують одночасно. Однак ми присутні в тому конкретному всесвіті, де можлива присутність людини — а отже, всі закони цього всесвіту підлаштовані під можливість існування планет, життя, розумного життя, саме такої форми розумного життя, і з усіх передісторій вибираються ті, що призводять до появи людини.
Але «привілей», дарований людині у цьому всесвіті, не повинен, як це було в давнину, підводити нас до думки про унікальність нашого світу. Ми втратили не тільки геоцентричну та геліоцентричну модель Всесвіту, але навіть впевненість у єдиності нашого всесвіту. Квантова теорія передбачає одночасне виникнення з нічого міріад світів мультивсесвіту. Але і при такому ускладненні світу він все ж таки піддається пізнанню, про що і свідчить поява М-теорії, комплекту теорій, які в сукупності можуть пояснити мультивсесвіт з усіма її 11 вимірами.
Втім, треба враховувати, що це пояснення вже не класичної фізики, яка претендує на об’єктивний опис об’єктивної реальності, а нова концепція реальності — модельно-залежний реалізм. Тобто на істину в останній інстанції людина перестала претендувати, і пошук продовжується.