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

Итак, мы начали читать. Если нам попадалась книга о физике или космологии, мы совали в нее нос. Мы читали о Большом взрыве, инфляционной модели Вселенной, теории относительности, квантовой теории образования галактик, физике элементарных частиц, термодинамике, дополнительных размерностях пространства, черных дырах, реликтовом излучении. Мы обсуждали все это до поздней ночи, пока мама не начинала кричать, чтобы мы шли спать. Каждый раз, когда мы узнавали что-то новое, у нас возникали сотни новых вопросов, и чтение превратилось в бесконечную охоту. Мы корпели над огромной стопкой книг в лихорадочной попытке узнать, что было известно о том, как образовалась Вселенная, как из ничего родилось нечто. Это стало нашим тайным миром.

Вскоре только для книг по физике нам пришлось отвести в нашем доме отдельную комнату. К счастью, у нас была лишняя – небольшая спальня, в которой я когда-то по неосторожности устроила маленький пожар, играя со свечой, которую мне подарили на день рождения. Мы очистили комнату от пепла, покрасили стены и соорудили полки. Книги размножались в геометрической прогрессии, заполняли полки от пола до потолка и даже покрывали пол.

Отец убедил меня, что до рождения Вселенной было состояние беспредельной, безграничной однородности, лишенности черт, равномерной одинаковости, простирающейся и длящейся до бесконечности. Или, по крайней мере, до тех пор, пока не родилась Вселенная. Что, конечно, не отменяло вопрос на миллион: почему это ничто вдруг изменилось? Как могло нечто, определенное, как вечная одинаковость, в один момент времени стать другим? Почему вообще Вселенная появилась?

Нас сводила с ума одна дилемма. С одной стороны, если предположить, что нечто и ничто суть просто разные состояния одного и того же, то получить что-то из ничего казалось возможным. Но, с другой стороны, состояние совершенной однородности, казалось бы, исключает возможность изменения вообще.

Чем дольше мы рассуждали на эту тему, тем больше меня раздражала формулировка «состояние беспредельной, безграничной однородности». Я пробовала называть его просто «ничто», но грамматическая неоднозначность неизбежно приводила нас к философской вариации вопроса «кто играл на первой базе?»

– Серьезно, – сказала я отцу. – Если мне придется сказать «однородное состояние» еще хоть раз, я убью себя вот этим учебником физики.

– Мы введем аббревиатуру, – предложил отец. – Как насчет просто H-состояние?

Я на мгновение задумалась.

– H-состояние. Я могу ужиться с этим.

Для того чтобы выяснить, почему H-состояние могло измениться, мы должны были узнать, почему ученые-космологи считали, что произошел Большой взрыв. Что за физический процесс мог из ничего в одночасье создать целый мир?

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.