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

Когда мне, наконец, удалось открыть дверцы шкафа, я нашла стопку тетрадей в твердой обложке. Я отнесла их в мою старую спальню и устроилась на кровати читать.

Мой отец использовал для записей, возможно, четверть каждой из тетрадей, оставляя остальные страницы пустыми, а затем по необъяснимой причине начинал новую тетрадь. Каждая запись объясняла смысл H- состояния и содержала один и тот же, мучительный, доводящий до бешенства вопрос: с чего ему меняться?

«Все и ничто – просто двойники, которые в пределе становятся одним и тем же… И все, и ничто вложены в H- состояние. Поэтому идею, что все появляется из ничего, нельзя считать большим концептуальным прорывом. Но как произошло изменение от безликой пустоты к неоднородной и полной удивительных структур Вселенной?»

«Все, в том числе время, пространство, энергия и материя – все это, по-видимому, изменчивые лица H- состояния, которое само в конечном счете никогда не меняется, – писал он в другом месте. – Как это может быть? Оно, по определению, идеально однородно и, следовательно, не подлежит изменениям».

В конце концов отец нашел ответ: «Для объяснения мы можем обратиться к трем разным, хорошо известным законам природы. В самом деле, изменение получается как следствие каждого из этих законов. Если бы H- состояние не обрело формы, то это было бы нарушением наших основных научных принципов».

Первым было второе начало термодинамики. H- состояние, писал он, находясь только в одной уникальной конфигурации, имеет нулевое значение энтропии, которая, согласно этому закону, должна расти. В то же время, будучи максимально однородным, H- состояние обладает бесконечной энтропией. « H- состояние являет собой и абсолютный порядок, и абсолютный беспорядок, и ни одно и ни другое! Это слияние и того и другого. Таким образом, абсолютный порядок и абсолютный беспорядок эквивалентны друг другу! Вселенная должна рождаться из H- состояния и в конечном счете возвращаться к нему».

Вторая причина изменения – нарушение симметрии. « H- состояние, в своей совершенной однородности, по определению обладает идеальной симметрией. Абсолютно симметричные состояния совершенно нестабильны… Физики пришли к пониманию, что нашему миру свойственно нарушение симметрий. На самом деле, все наши законы сохранения – сохранения энергии, момента импульса и др., сами являются отражениями фундаментальных симметрий. Но если каждая вещь по отдельности выводится из нарушенной симметрии, то все они вместе должны происходить от совершенной симметрии – H- состояния».

Третьей частью головоломки была квантовая механика, писал мой отец. Согласно законам квантовой механики, «ничто во Вселенной не может находиться на точно определенном энергетическом уровне. H- состояние – не исключение. Принцип неопределенности требует, чтобы H- состояние перестало быть однородным». «Квантовые флуктуации, – писал он, – сопровождаются естественными колебаниями, которые образуют основу для вещности, подобно тому как колесо вращается вокруг неподвижной ступицы».

«Поскольку все совершенно одинаково, – продолжал он, – то нельзя указать ни место, ни время в H- состоянии. Не существует положения в пространстве, поскольку все положения одинаковые. Не существует времени, поскольку все моменты времени одинаковы. Ничего не изменяется ни в пространственном, ни во временном, ни в любом другом измерении. Но все наши фундаментальные законы природы диктуют, что такое состояние не может сохраняться долго. Оно неустойчиво. Законы термодинамики, нарушение симметрии и квантовая механика предписывают H- состоянию трансформацию от ничего к чему-то. Поскольку в H- состоянии нет ни пространства, ни времени, изменения будут происходить во всех местах и во все моменты времени. Можно сказать, что Вселенная родилась из точки, но эта точка имела бесконечную протяженность… Однородность – это окончательная реальность. Структуры принадлежат обычной реальности… Ничто не может существовать. Оно нестабильно».

Рассуждения отца впечатляли сходством с рассуждениями, с которыми я знакомилась благодаря физикам на протяжении многих лет. Вильчек, к примеру, писал: «Самая симметричная фаза Вселенной в целом оказывается нестабильной. Можно предположить, что Вселенная начиналась с наиболее симметричного состояния и что в таком состоянии материя не существовала… В конце концов появляется область в менее симметричной фазе, возникающая если не по какой другой причине, то как следствие квантовых пульсаций… Это событие может быть определено как Большой взрыв… Наш ответ на главный вопрос Лейбница „почему существует нечто, а не ничто?“ – „ничто неустойчиво“».