На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё - Аманда Гефтер (2014)

В растущей груде книг мы обнаружили интригующие предположения, но не нашли ответов. Проблема была в том, что космология не начинается с ничто. Мир начинался с чего-то – с расширяющейся Вселенной, наполненной материей и излучением, и если повернуть время вспять, заглянуть на четырнадцать миллиардов лет в прошлое, то мы увидим, как Вселенная сжимается, галактики сближаются друг с другом, пока вся обозримая Вселенная не соберется в одной точке, предположительно точке, из которой в результате Большого взрыва Вселенная родилась, точке бесконечно горячей, бесконечно плотной. Космического семени. Сингулярности.

Соблазнительно представлять себе сингулярность малой по размеру, но, как мы с отцом быстро выяснили, это мнение – ошибка неофита. Сингулярность только кажется маленькой, потому что вы представляете ее в виде точки в пространстве, как будто вы смотрите на нее снаружи. Но сингулярность не имеет «снаружи». Это не точка в пространстве, потому что она и есть само пространство. Она – Вселенная, она – все. Мы находимся в точке. Кроме того, точка не мала – она безразмерна. Я узнала об этом на уроке геометрии, несмотря на все мои протесты. Вы можете также рассматривать точку как бесконечно большую. «Большой взрыв произошел везде, – написала я в своем дневнике. – Даже в пригородах».

Проигрывая космическую эволюцию в обратном направлении, можно видеть, как в сингулярности все превращается в ничто. Ответ на вопрос, почему Н-состояние изменилось, кроется здесь. Он был спрятан хорошо. Расширение Вселенной описывается уравнениями общей теории относительности, теории Эйнштейна о пространстве, времени и гравитации, но сингулярность – это то единственное состояние, в котором эти уравнения не работают. Если общая теория относительности рисует нам карту Вселенной, то сингулярность – это терра инкогнита, место, о котором картографы не знают, как нарисовать его карту. Здесь водятся драконы.

Квантовые драконы, скорее всего. Сингулярность предполагает, что общая теория относительности в конечном счете должна уступить место более фундаментальной теории, и физики уже знают об этом. Теория Эйнштейна несовместима с квантовой механикой, теорией, описывающей явления на крайне малых масштабах. В повседневной жизни физики могут закрыть глаза на эту проблему, сохраняя две теории отдельно друг от друга. С помощью общей теории относительности они описывают то, как массивные тела, такие как планеты и галактики, искажают пространство-время, а с помощью квантовой механики описывают то, как субатомные частицы играют в кости. Но в конце концов это искусственное разделение исчезнет. Пространство-время и материя постоянно разговаривают друг с другом. По выражению Уилера, «материя говорит пространству, как искривляться. Пространство говорит материи, как двигаться».

Сингулярность на космической карте – это не вещь, а смысл: она говорит нам, что пространство-время, по крайней мере, каким мыслил его Эйнштейн, не может быть нижним уровнем реальности. Что-то скрывается за ним, что-то более фундаментальное, что-то такое, из чего возникают пространство и время. Это «что-то» будет раскрыто только в рамках теории, которая объединит общую теорию относительности с квантовой механикой, – теории квантовой гравитации.

«Чтобы понять природу сингулярностей, нужна квантовая гравитация», – записала я в своем дневнике. Чтобы понять ничто. «Забавно, – подумала я. – Нам нужна теория всего, чтобы мы смогли создать теорию ничего».

Вдруг меня осенило, что если сингулярности – это не более чем просто белые пятна на космической карте, то Большой взрыв – это тоже не более чем белое пятно. Теория расширяющейся Вселенной – это важная теория, подкрепленная мощными доказательствами, – но это не вся история.