Всё из ничего: Как возникла Вселенная

Но если были оба этих пути, можно ли считать, что в нашей Вселенной вещество преобладает по чистой случайности? Представьте себе, что вы стоите на вершине высокой горы и вдруг падаете. То, в каком направлении вы упадете, не предопределено, это случайность, все зависит от того, в какую сторону вы смотрели или какой ногой оступились. Не исключено, что с нашей Вселенной именно так и получилось, и, даже если законы физики незыблемы, направление, в котором качнулось равновесие между веществом и антивеществом, определилось каким-то случайным стечением первоначальных обстоятельств (как и в случае падения с горы: закон всемирного тяготения незыблем и определяет сам факт вашего падения, однако направление, в котором вы покатитесь, случайно). В таком случае и мы с вами существуем по чистой случайности.

Однако независимо от этой неопределенности следует особо отметить, что у базовых законов физики есть черта, которая позволяет квантово-механическим процессам увести Вселенную от безликого состояния. Физик-теоретик Фрэнк Вильчек – один из первых, кто над этим задумался, – напомнил мне, что чуть ли не теми же самыми словами, что и я на предыдущих страницах, он рассказал об асимметрии вещества и антивещества во Вселенной в своей статье в журнале Scientific American

еще в 1980 г. Опираясь на последние достижения физики элементарных частиц, он описал, как именно асимметрия вещества и антивещества могла возникнуть на ранних этапах существования Вселенной, и добавил, что это позволяет подойти к ответу на вопрос, почему на свете все-таки есть нечто: «ничто» нестабильно.

Фрэнк подчеркивал, что наблюдаемый избыток вещества во Вселенной на первый взгляд мешает представить себе Вселенную, которая могла бы возникнуть из нестабильности в пустом пространстве, когда «ничто» породило Большой взрыв. Но если асимметрия возникла динамически уже после Большого взрыва, это препятствие удается обойти. Вот как он пишет:

Можно представить себе, что в самом начале Вселенная находилась в предельно симметричном состоянии, какое только возможно, и что в таком состоянии никакого вещества не существовало: Вселенная представляла собой вакуум. Существовало и второе состояние, и в нем существовало вещество. Второе состояние было несколько менее симметрично, но при этом еще и обладало более низкой энергией. В некий момент возник и стал стремительно шириться очаг менее симметричной фазы. Энергия, высвобожденная при переходе, воплотилась в создании частиц. Это событие и можно идентифицировать как Большой взрыв… Ответ на извечный вопрос: «Почему на свете есть нечто, а не ничего?» – состоит в том, что «ничто» нестабильно.

Прежде чем двигаться дальше, признаюсь, что мне напомнили и о том, как похож мой рассказ об асимметрии вещества-антивещества на диспуты, которые мы вели на семинаре Origins по поводу современных представлений о природе жизни во Вселенной и ее происхождения. Выражался я несколько иначе, но основные пункты на удивление похожи: какой конкретно физический процесс в первые мгновения истории Земли мог привести к возникновению первой самовоспроизводящейся биомолекулы и обмена веществ? За последние годы молекулярная биология добилась поразительного прогресса, сопоставимого с прогрессом в физике в 1970-е гг. В частности, мы узнали, какие природные цепочки органических реакций могли бы при вполне возможных в естественной среде условиях привести к возникновению рибонуклеиновых кислот, которые давно считаются предвестниками нашего мира, основанного на ДНК. До недавних пор господствовало представление, что прямого пути быть не могло и что главную роль в этом переходе должны были играть какие-то промежуточные формы.

Сегодня лишь немногие биохимики и молекулярные биологи сомневаются в том, что жизнь может возникнуть естественным образом из не-жизни, хотя как именно, еще предстоит открыть. Однако, когда мы все это обсуждали, во всех наших дискуссиях прослеживался общий подтекст: обязательно ли у первой жизни, возникшей на Земле, должна была быть именно такая биохимия или возможны и другие, столь же осуществимые варианты?