Можно сказать, что квантовая физика изучает в очень мелком масштабе действие сил, лежащих в осно-нании материального мира. Сегодня в физике есть два основных научных направления, каждое из которых придерживается своих взглядов на мироустройство, — классическая физика и квантовая. И у каждого из них свои методы и теории.
Ученые потратили много усилий, чтобы объединить эти научные направления и приблизиться к созданию единой теории. Для этого им необходимо было признать существование субстанции, которая заполняет пространство, кажущееся пустым. Но что это за субстанция?
Хроника долгого пути к единой теории
1687 год — Ньютоновская физика. Исаак Ньютон публикует сформулированные им законы движения. Начинается новая наука. Вселенная рассматривается как большая механическая система, где время и пространство абсолютны.
1867 год — Физика теории поля. Джеймс Максвелл предположил, что существуют силы, не укладывающиеся в концепцию Ньютона. Совместные исследования Джеймса Максвелла и Майкла Фарадея приводят к открытию, что Вселенная — это взаимодействующие между собой энергетические поля.
1900 год — Квантовая физика. Макс Планк создает теорию, согласно которой мир — это вспышки энергии — квантов. Эксперименты на квантовом уровне показывают, что материя состоит не из твердых частиц, а из возможностей и вероятностей. Это застав ляет предположить, что реальность, в итоге, не так уж реальна.
1905 год — Теория относительности. Альберт Эйнштейн низвергает своей теорией ньютоновскую парадигму. Он утверждает, что время относительно. Ключевой вывод теории относительности состоит в том, что пространство и время не разделены.
1970 год — Физика теории колебаний. Физики пришли к выводу, что теории, описывающие мир как тонкие вибрирующие нити энергии, могут быть использованы для непротиворечивого описания как квантового, так и видимого мира. Научное сообщество увидело в этой идее возможность объединить все существующие научные теории.
20... ? год — Новая универсальная теория физики.
Однажды физики найдут способ объяснить голографи-ческую природу всего, что мы наблюдаем в повседневности и в квантовом мире. Они смогут наконец вывести уравнения, унифицирующие все физические теории.
Чем заполнена пустота?
В самом начале фильма «Контакт» его главная героиня, доктор Арровэй (в исполнении Джуди Фостер), задает отцу вопрос, который становится лейтмотивом всего фильма: «Одиноки ли мы во Вселенной?» Ответ отца на всю жизнь становится для нее критерием истины и помогает ей сохранять свои убеждения в самых сложных ситуациях — от романтических отношений до экстремальных условий далекой космической экспедиции. Ответ был прост: если мы одни, то непонятно, зачем нам столько вселенской пустоты!
С этой же точки зрения можно воспринимать и пространство между вещами: было бы странно, если бы столько места пропадало зря. По оценкам ученых, материальные объекты Вселенной, как мы ее себе представляем, занимают только 10% ее объема. Неужели мироздание ограничивается этими десятью процентами? Чем же тогда заполнено пространство, кажущееся пустым? Волны от брошенного в пруд камня передаются по воде. Значит, и для всех остальных вибраций должна существовать какая-то среда. Но тогда придется отказаться от основного принципа современной науки, согласно которому пространство между вещами является пустотой.
Из чего состоит пространство? Стоит нам это понять — и мы сделаем большой шаг к постижению своей внутренней природы и наших взаимоотношений миром. По-видимому, поставленному выше вопросу столько же лет, сколько и человеческой культуре, причем ответ всегда был под рукой, просто раньше го не замечали.
Человеку всегда было свойственно ощущение глубокой связи с окружающим миром и Вселенной. Чтобы в этом убедиться, достаточно обратить внимание на наскальные рисунки австралийцев (их возраст оценивают в 20 000 лет), египетские храмы и искусство Юго-Запада Америки. И судя по всему, в былые времена такая связь ощущалась сильнее, чем в наши дни. Но если она существует, что выступает в качестве связующего элемента?
Во все времена поэты и философы, ученые и мистики пытались ответить на этот вопрос. То, насколько он важен, ясно показал физик Конрад Финейгл (1858-1936): «Представьте,что будет, если убрать пространство, разделяющее материю. Вселенная сожмется до размеров комочка грязи. Именно пространство удерживает все вещи на своих местах»13. Один из первых антропологов, Луис Лики, говорил: «Мы не сможем по-настоящему развиваться, пока не поймем, кто мы такие». Мне кажется, это крайне верное замечание. Видимо, бытовавшее в прошлом представление человека о самом себе было достаточно верным, раз оно позволило цивилизации развиться до ее нынешнего состояния. Сегодня настало время шагнуть на следующую ступень самопознания. Этот шаг позволит человечеству обрести еще большие возможности. Однако постичь свою природу и принципы работы мироздания нам мешает наше нежелание поверить в то, что пространство заполнено некоей разумной энергией.
В XX веке ученые убедились, что пустота заполнена энергетическим полем, отличающимся от любого известного вида энергии. Эта энергия существует от самого сотворения мира и пронизывает собою все сущее, подобно сети Индры и ньютоновскому эфиру. В одной из своих лекций в 1928 году Эйнштейн сказал: «Согласно общей теории относительности, пространство без эфира невозможно. В таком пространстве не смог бы распространяться свет, кроме того, его нельзя было бы считать пространством»14.
Отец квантовой физик Макс Планк был убежден, что, если поле существует, значит, ответственность за физический мир несет некое разумное начало: «Мы должны ощущать за этой силой (которую воспринимаем в виде материи) наличие сознательного Разума. Этот Разум и является матрицей всего сущего»15.
Хвост эйнштейновского льва
И учебники, и телескопы внушают человеку мысль, что пространство между вещами пусто,— неважно, идет ли речь о космических пустотах между звездами и галактиками или о микрокосмосе между частицами энергии атома.
Когда мы называем нечто «пустым», то имеем в виду, что там ничего, вообще ничего нет. Разумеется, для невооруженного глаза пространство между видимыми объектами выглядит пустым. Но насколько оно в самом деле пусто? И каково это — жить в мире, где пространство между сгустками материи действительно пустое? Прежде всего, найти такое место во Вселенной весьма затруднительно, ведь, как говорится, природа не терпит пустоты. Впрочем, мы можем перенестись в подобное место мысленно.
Во-первых, там должно быть абсолютно темно. Предположим, мы включили бы там прожектор. Его свет остался бы на месте — у световых волн не было бы среды для распространения. Это все равно что бросить камень в высохший пруд и ждать, пока по воде побегут волны. Камень упадет на дно этого пруда. И по той же причине наш воображаемый мир был бы невероятно тихим. Звуковые волны существуют и передаются тоже в определенной среде. Да и вообще никакая разновидность известной человеку энергии не смогла бы проявиться в мире, заполненном пустотой, — ни электромагнитные колебания, ни магнитное поле, ни радиация, ни гравитация.
К счастью, наши размышления о таком мире лишены практического смысла, ведь окружающее нас пространство отнюдь не пустое. Как бы мы ни называли пронизывающее его поле, какие бы определения ни давали ему религия и наука, очевидно одно: это поле существует и служит «великой паутиной», соединяющей все на свете и связывающей человека с силами высшего мира.
Об этой загадочной силе, существующей во Вселенной, в начале XX века упоминал Эйнштейн. «Природа показывает нам только кончик львиного хвоста», — говорил он, будучи уверен, что за пределами видимой реальности есть нечто, недоступное нашему восприятию, даже несмотря на имеющиеся у нас мощные средства наблюдения за космосом. Далее Эйнштейн развил эту метафору с характерным для него красноречием: «Не сомневаюсь, что у хвоста есть лев, пусть даже он не может появиться перед нами целиком из-за своих громадных размеров»16. В более поздних своих заметках Эйнштейн писал, что, кем бы мы ни были и какова бы ни была наша миссия во Вселенной, мы подчиняемся высшей силе: «Человеческие существа, растения и космическая пыль — все мироздание танцует загадочный танец под дудочку невидимого волынщика»17.
Того же самого эйнштейновского льва имел в виду отец квантовой физики Макс Планк, когда он, еще до открытий Эйнштейна, поколебав основания классической физики, заявил, что Вселенной управляет высший разум и все в мире соединено его вполне реальной, хотя и трудноуловимой энергией. После этих слов старые идеи о том, из чего состоит мир (и сама реальность мироздания), следует вышвырнуть вон!
Соединенные в истоке: квантовая путаница
С тех пор как в начале XX века Макс Планк вывел уравнения квантовой физики, гипотеза, согласно которым все в этом мире соединено между собой на микроуровне, была неоднократно подтверждена экспериментально и стала основой множества научных теорий.
Поведение почти всех субатомных частиц свидетельствует о том, что они соединены друг с другом. Проблема в том, что ученые не знают, как это отражается на нашей повседневной жизни и отражается ли на ней вообще как-нибудь. Если да, то чудесные технологии, описанные в научно-фантастических книжках, скоро воплотятся в жизнь!