Красота физики. Постигая устройство природы - Фрэнк Вильчек

процветает.

В этой медитации мы главным образом исследовали левую сторону этой пары понятий, теперь же давайте с помощью вклейки AAA посмотрим за ее пределы. Это изображение неба, каким оно предстало бы наблюдателю, глаза которого ощущают микроволновое излучение, а не видимый свет. Конечно, чтобы показать информацию в форме, которую люди могут воспринять, была сделана некоторая обработка изображения. Интенсивность излучения представлена цветом, причем темно-синий соответствует самой низкой интенсивности, ярко-красный – самой высокой, а промежуточные цвета, которые вы видите, отображают интенсивности между этими экстремальными значениями. Кроме того – важнейшая «деталь»! – мы вычли средний фон и увеличили контраст примерно в 10 тысяч раз[85]. Необработанное изображение было бы бесформенным туманом; то, что вы видите, – это картина малых отклонений от среднего.

Ведущая интерпретация этого изображения дает удивительные связи между микрокосмосом и макрокосмосом. Микроволновое небо – это снимок условий в ранней Вселенной, примерно 13,8 миллиардов лет назад и спустя лишь приблизительно 380 000 лет после Большого взрыва. Свет, излученный тогда, доходит до нас сейчас, пройдя очень длинный путь, и вот какую информацию он нам несет. 13, 8 миллиардов лет назад Вселенная была почти (но не совсем) полностью однородной. Она содержала отклонения от совершенной однородности величиной всего в несколько десятитысячных.

Эти отклонения от однородности выросли за счет гравитационной нестабильности (более плотные области притягивают материю из окружающих менее плотных областей, и контраст плотности растет). В конечном счете они породили галактики, звезды и планеты, какими мы знаем их сегодня. Все это – довольно очевидная астрофизика, коль скоро у нас есть «зародыши» этих образований. Таким образом, возникает большой вопрос: как вообще возникли эти неоднородности?

Для уверенности нам нужно больше доказательств, но кажется вероятным, основываясь на ныне имеющихся данных, что они имели свое начало в виде квантовых флуктуаций, подобных тем, что показаны на вклейке XX. В современных условиях квантовые флуктуации играют существенную роль только на очень маленьких расстояниях, но этап очень, очень быстрого расширения в ранней истории Вселенной, посредством так называемой космической инфляции, мог увеличить их до вселенских пропорций.

Мы, люди, балансируем между Микромиром и Макромиром, содержим в себе первый, воспринимаем второй и постигаем оба.

Когда я завершал эту книгу, произошло неприятное событие, которое вернуло меня с небес на землю. Мой ноутбук, который был для меня почти как придаток мозга, был украден. Я был опустошен.

Но затем произошло чудо. У меня была резервная копия всех моих данных, и через несколько дней у меня был новый ноутбук со всеми восстановленными данными – изображениями, словами, расчетами, музыкой и т. д. Все это было закодировано в виде чисел – в строках нулей и единиц – настолько точно, что их можно было восстановить без ощутимой разницы. Мне пришло в голову, что едва ли можно желать более материальной, прямой и впечатляющей демонстрации истинности утверждения Пифагора:

Это красивая реальность, за которую я приносил – и приношу – благодарность.

Илл. 42. Герб, придуманный Нильсом Бором

Наше исследование Природы показало нам множество новых перспектив. Нелегко согласовать их с каждодневным опытом, так же как и друг с другом. В результате погружения в квантовый мир, где противоречие и истина близко соседствуют друг с другом, Нильс Бор извлек урок дополнительности: ни один из взглядов не исчерпывает действительность; различные точки зрения могут быть ценными, хотя и взаимоисключающими.

Знак инь-ян – подходящий символ для взаимодополнительности, и он был принят в этом качестве Бором. Две его стороны равны, но они разные; каждая содержит другую и содержится в другой. Возможно, не случайно Нильс Бор был очень счастливо женат.

Будучи понятой, дополнительность – это мудрость, которую мы открываем вновь и подтверждаем как в материальном мире, так и вне его. Это мудрость, которую я постиг и предлагаю вам. Давайте рассмотрим некоторые взаимно дополнительные пары:

Упрощение и Изобилие

• Основные строительные блоки Природы немногочисленны и очень просты, их свойства полностью определяются уравнениями высокой степени симметрии.

• Мир объектов обширен, бесконечно разнообразен и неистощим.

Более глубокое понимание основ не может отменить богатство опыта. Оно может освещать и освещает опыт новым светом, что дает нам возможность обогащать его дальше.

Один мир и Многие миры

• Мозг одного человека – минимальное вместилище человеческого мышления. Он располагается внутри отдельной черепной коробки индивидуального живого тела здесь, на планете Земля. Большинство людей большую часть времени – когда они не философствуют и не занимаются астрономией – размышляют о событиях, которые происходят в маленькой области пространства вблизи поверхности Земли. Именно здесь вершится история человечества – великие войны, великое искусство и миллиарды захватывающих «обычных» жизней.

• Если смотреть на нее даже из ближнего космоса, Земля – это просто крошечное пятнышко отраженного света (илл. 43).

Недавние успехи в космологии позволяют думать, что часть Вселенной, которую мы можем в настоящее время исследовать даже самыми мощными инструментами, является всего лишь небольшой частью мультивселенной, далекие части которой могли бы выглядеть совершенно иначе. Если бы это стало точно известно, это подкрепило бы мысль, которая уже неоднократно звучала прежде: «мир», данный в ощущениях каждого человека, – лишь один из миллиардов таких же (по одному на человека по крайней мере); Земля – лишь одна из планет нашего Солнца; наше Солнце – лишь одна из миллиардов звезд в нашей Галактике по имени Млечный Путь; наша Галактика – лишь одна из миллиардов в видимой Вселенной.