На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё - Гефтер Аманда
Пора было приниматься за книгу. С обрыва ровной строчки на поля. Я сделала глубокий вдох.
«Трудно решить, с чего начать. И даже – что именно считать началом? Я могла бы сказать, что моя история началась в китайском ресторане, году так в 1995-м, когда мой отец спросил меня ни о чем, или, точнее, про ничто. Но, наверное, правильнее было бы говорить, что она началась примерно четырнадцать миллиардов лет назад, когда так называемая Вселенная якобы родилась, вдруг раскалившись и пропитавшись бытием. Затем я пришла к мысли, что моя история только-только начинается, прямо сейчас. Я понимаю, как странно это должно звучать. Поверьте мне, это зазвучит еще более странно».
Благодарности
Я не могу выразить всей глубины моей признательности многим физикам, которые терпеливо и великодушно на протяжении многих лет жертвовали ради меня своим временем, делились своими мыслями и которые даже не подозревают, насколько важную роль они сыграли в моей жизни. Я особенно хочу поблагодарить Ленни Сасскинда, Рафаэля Буссо, Фотини Маркопулу, Джо Полчински, Алана Гута, Тома Бэнкса, Карло Ровелли, Войцеха Журека, Кипа Торна, Ли Смолина и Джеймса Ледимана.
Этой книги никогда бы не было без помощи моих крутых издателей, Катинки Мэтсон, Джона Брокмана и Макса Брокмана, которые только теперь (смущенно) узнали, как долго я мечтала работать с ними. Я хочу поблагодарить их за то, что они дали мне шанс и помогли мне обрести голос.
Я испытала и радость и честь работать с редакционной командой издательского дома Random House и, особенно, с моим редактором Марком Тавани, который взялся за этот проект, в то время как другие разбежались в страхе, и всегда стоял за меня горой. Эта книга была бы полным кошмаром, если бы не гениальный литературный редактор Сью Варга и всегда предупредительный выпускающий редактор Лорен Новак. Отдельное спасибо тебе, Люк Демпси, где бы ты ни был сейчас, за веру в эту книгу с самого начала!
Я выражаю мою бесконечную благодарность сотрудникам библиотеки Американского философского общества и, в частности, Чарльзу Грейфенстейну, предоставившему нам доступ к дневникам Джона Уилера и сохранившему эту бесценную часть интеллектуальной истории человечества.
Я выражаю особую благодарность великолепной, доброй и веселой Мэгги Макки, которая любезно прочитала всю рукопись и сделала бесценные комментарии, а также Хестер Каплан, которая вдохновляла меня рассказывать истории.
Спасибо Дэну Фальку за прочтение основной части книги и за дружбу в течение десяти лет.
Огромное спасибо Филиппу Яму из Scientific American, оказавшему мне помощь как начинающему научному журналисту, и всем талантливым редакторам и журналистам, пишущим о науке, с которыми мне выпало счастье работать вместе. Я навсегда в долгу перед всем коллективом журнала New Scientist и особенно перед Майклом Бруксом, Майклом Бондом и Валери Джемисон за то, что они боролись за меня и поддерживали меня на протяжении многих лет.
Спасибо вам, Саманта Мэрфи и Ребекка Родригес, мои лучшие подруги. Тебе, Уинстон Лоуч, за веру в меня и тебе, Джо Китч, за моральную поддержку. Спасибо, Кристина Шок Вайс, Стефани Дреснер, Кевин Керриган, Наташа Верли, Кэтрин Томкинсон. Спасибо всем моим друзьям, терпевшим и поощрявшим мое безумие на протяжении многих лет.
Моя семья, а особенно моя бабушка Уинни Гефтер, – для меня целый мир. Я хотела бы выразить мое непреходящее восхищение Уильямом Гефтером, всегда ценившему силу мысли, и мою непередаваемую любовь к Гарри и Мэрион Бергельсонам, которых больше нет со мной, но которые воспитали меня.
Это путешествие никогда бы не сдвинулось с мертвой точки без неизменной поддержки моей мамы Марлен Гефтер. Она и мой брат, Брайан Гефтер, были моим вдохновением и моими лучшими друзьями – за то, что они вынесли многочасовые разговоры о физике за обеденным столом, они определенно заслуживают награды.
Наконец, посылаю лучи благодарности в Хунаньский ресторан в городе Ардморе штата Пенсильвания, откуда началось мое космическое приключение. Я никогда не забуду курицу с кешью.
Глоссарий
[57]
Аномально низкая мощность квадрупольной составляющей реликтового излучения – отсутствие температурных флуктуаций на масштабе больше, чем 60 градусов в космическом микроволновом фоне.
Антидеситтеровское пространство (AdS) – пространство, в котором космологическая постоянная общей теории относительности отрицательна. Из-за этого кривизна в каждой точке отрицательна, и поэтому свет может уходить на бесконечное расстояние от наблюдателя и возвращаться к нему за конечное время. В результате в AdS-пространстве световые конусы всех наблюдателей перекрываются, так что каждый из них видит одну и ту же вселенную.
Античастицы – частицы с одинаковой массой, но с противоположными зарядами, или, что то же самое, одинаковые частицы, движущиеся в противоположных направлениях во времени.
Антропный принцип – казалось бы, тавтологическое заявление о том, что особенности нашей Вселенной должны быть совместимы с нашим биологическим существованием. Почему? Возможно, мы живем в мультивселенной, в которой свойства изменяются от одной вселенной к другой, и неудивительно, что мы живем именно в той из них, в которой мы можем жить. Или, возможно, как предполагал Джон Уилер, наблюдатели играют ключевую роль в создании Вселенной, которая создает их самих.
Барион – элементарная частица, состоящая из трех кварков, в том числе нейтрон и протон атомного ядра.
Бозон – переносящая взаимодействие частица с целым спином. Примерами бозонов служат фотон, который переносит электромагнитное взаимодействие и имеет спин 1, и гравитон, который переносит гравитационное взаимодействие и имеет спин 2.
Большой взрыв – предполагаемое рождение Вселенной из очень плотного и горячего состояния, после чего она стала остывать и расширяться. И в самом деле, все на это указывает.
Бритва Оккама – философский критерий, согласно которому из множества эмпирически эквивалентных альтернатив ближе других к истине оказывается обычно простейшая из теорий.
Бытие из бита – выражение Уилера, в котором кратко формулируется его концепция, что существование всякого физического объекта, его бытие, определяется в конечном счете информацией, его описывающей, – «битами».
Виртуальная частица – частица, которая рождается из вакуума в паре с античастицей. Время и энергия связаны соотношением квантовой неопределенности, поэтому чем меньше неопределенность во времени, тем больше неопределенность в энергии. Это означает, что на очень короткий промежуток времени может спонтанно образоваться довольно большое количество энергии, которая в соответствии с формулой E = mc2 обладает также определенной массой. Масса – это значит какая-то частица. Возникнуть такая частица может только в паре, вместе с античастицей, и, так как энергия им одолжена лишь на короткое время, жить им недолго, откуда и название «виртуальные»: они быстро аннигилируют друг с другом и исчезают, если частицу и античастицу не разделит за время их существования горизонт событий. В таком случае виртуальная частица становится реальной – это явление известно как излучение Хокинга.
Волновая функция: в ней закодировано все, что можно знать о квантовом состоянии системы – в частности, распределение вероятностей исходов любых квантовых экспериментов.
