Страница 3 из 17
Когда мы строим компьютерные симуляции того, что было вскоре после Большого Взрыва, и заставляем электронный мозг генерировать сотню миллиардов галактик, оказывается трудно согласовать данные наблюдений ранних и поздних этапов развития Вселенной. Нам пока не удается дать непротиворечивое описание формирования и эволюции крупномасштабной структуры Вселенной. Такое чувство, что мы упускаем из виду какие-то важные детали головоломки.
Мы несколько веков пребывали в убеждении, что ньютоновы законы движения и тяготения прекрасно описывают мироздание, и так было до тех пор, пока они не потребовали уточнений – и тогда возникла эйнштейнова теория движения и тяготения, теория относительности. В наши дни относительность царствует безраздельно. Квантовая механика, описание Вселенной атомов и элементарных частиц, также царствует безраздельно. Но все дело в том, что по сути своей теория гравитации Эйнштейна и квантовая механика противоречат друг другу. Они по-разному предсказывают, что происходит там, где они пересекаются. Кому-то придется уступить позиции. Либо в эйнштейновой теории гравитации недостает какой-то детали, которая позволяет ей принять принципы квантовой механики, либо в квантовой механике недостает какой-то детали, которая позволяет ей принять эйнштейнову гравитацию.
Не исключен и третий вариант – нам нужна более крупная всеобъемлющая теория, которая вытеснит обе первые. Более того, именно для этого была изобретена теория струн. Она пытается свести существование любого вещества и энергии и их взаимодействия к существованию вибрирующих струн энергии в более высоких измерениях. Различные вибрации в наших жалких измереньицах пространства и времени проявляются в виде разных частиц и сил. Хотя теория струн уже более 20 лет собирает вокруг себя сторонников, ее утверждения пока что лежат вне досягаемости для экспериментальной проверки, поэтому подтвердить или опровергнуть ее пока невозможно. В мире науки к ней сплошь и рядом относятся крайне скептически, тем не менее многие ученые возлагают на нее большие надежды.
Мы до сих пор не знаем, какие обстоятельства или силы заставили неодушевленное вещество переорганизоваться в живую материю в ее нынешнем виде. Быть может, существует какой-то механизм или закон химической самоорганизации, который ускользает от нашего внимания, поскольку нам не с чем сравнивать свою земную биологию, поэтому мы не в состоянии оценить, что для формирования жизни важно, а что неважно.
Со времен судьбоносных работ Эдвина Хаббла в 1920 годы мы знаем, что Вселенная расширяется, но лишь совсем недавно выяснили, что она еще и ускоряется благодаря некоему антигравитационному давлению под названием «темная энергия», а что это такое, понять не можем, у нас нет ни одной рабочей гипотезы.
В сущности, как бы ни были мы уверены в своих наблюдениях, экспериментах, данных и теориях, приходится довольствоваться тем, что 85 % всей гравитации во Вселенной берется из неведомого загадочного источника, который не удается зарегистрировать никакими средствами из накопившегося у нас на данный момент инструментария по исследованию Вселенной. Насколько мы можем судить, этот источник состоит не из обычного вещества вроде электронов, протонов и нейтронов и не из той или иной разновидности вещества или энергии, которые с ними взаимодействуют. Эту до обидного призрачную субстанцию мы прозвали «темным веществом», и на сегодня это одна из величайших космических неурядиц.
Разве все это похоже на закат физической науки? Разве похоже, что мы владеем ситуацией? Разве пора нам почивать на лаврах? По мне так из всего этого следует, что мы беспомощные идиоты, очень похожие на нашего ближайшего родича шимпанзе, когда тот пытается овладеть теоремой Пифагора.
Возможно, я слишком суров к Homo sapiens и далековато зашел в сравнении с шимпанзе. Возможно, вопрос не в том, насколько умен тот или иной представитель того или иного вида, а в том, какова мощь коллективного разума целого вида. Люди привыкли делиться своими открытиями на конференциях, в книгах, при помощи других носителей информации и, само собой, через Интернет. Дарвинову эволюцию движет естественный отбор, а вот развитие человеческой культуры идет в основном по Ламарку – новые поколения наследуют багаж знаний, накопленный предыдущими, и открытия космического масштаба копятся и копятся, не зная границ.
Так что каждое научное открытие – это новая перекладина в лестнице знаний, конца которой нам не видно, поскольку, чтобы подниматься по ней, мы вынуждены строить ее ступенька за ступенькой. Насколько я могу судить, мы будем строить эту лестницу и подниматься по ней вечно и вечно раскрывать все новые тайны Вселенной – одну за другой.
Часть I
Природа познания
Почему так трудно познавать познаваемое
Глава первая
Как прийти в чувство
Вооружившись своими пятью чувствами, человек исследует Вселенную и называет эти увлекательные приключения наукой.
Зрение занимает особое место среди пяти наших чувств. Глаза позволяют получать информацию не только из дальнего угла комнаты, но из дальних уголков Вселенной. Не будь у нас зрения, астрономия как наука никогда не зародилась бы, а наша способность искать свое место во Вселенной оказалась бы безнадежно пресечена в корне. Вспомним летучих мышей. Неизвестно, какие тайны передают летучие мыши из поколения в поколение, но среди них точно нет ничего, что касается вида ночного неба.
Если представить себе наши чувства как набор инструментов для научных опытов, оказывается, что они обладают поразительной остротой и широчайшим диапазоном восприятия. Уши способны регистрировать и грохот при взлете космического корабля, и жужжание комара в полуметре от нас. Осязание позволяет ощутить и вес мяча для боулинга, который уронили нам прямо на ногу, и прикосновение лапок жучка весом в миллиграмм, который ползет по руке. Есть люди, которые с удовольствием жуют жгучий перец, а чуткий язык уловит присутствие пряности, даже если ее в блюде всего несколько миллионных долей. А глаза улавливают и яркий блеск отмели в солнечный полдень, и огонек одной-единственной спички, зажженной в темном зрительном зале на расстоянии десятков метров.
Однако не надо увлекаться самолюбованием: обратите внимание, что там, где приобретаешь в широте диапазона, теряешь в точности – интенсивность сигналов окружающего мира мы воспринимаем в логарифмической, а не в линейной шкале. Например, если усилить интенсивность звука в 10 раз, ушам эта перемена покажется незначительной. Усильте интенсивность вдвое – и вовсе не заметите разницы. То же самое относится и к способности улавливать свет. Если вам случалось наблюдать полное солнечное затмение, то вы, наверное, заметили, что диск Солнца должен быть закрыт Луной по меньшей мере на 90 %, и только тогда кто-нибудь скажет, что небо, кажется, потемнело. Шкала яркости звезд, всем известная акустическая шкала децибел и сейсмическая шкала силы землетрясений строятся на логарифмической основе во многом потому, что именно так мы от природы слышим, видим и ощущаем окружающий мир.
Что же лежит за пределами наших чувств? Есть ли хоть какой-то способ узнать, что происходит вне рамок нашего биологического «интерфейса», который связывает нас с окружающей средой?
Давайте задумаемся о том, что человеческая машина, как бы хорошо она ни расшифровывала основную структуру нашего непосредственного окружения – день сейчас или ночь и что за зверь собирается тебя съесть, – без научного аппарата практически лишена возможности понять, как устроена вся остальная природа. Если мы хотим знать, что происходит вокруг, нам не хватит тех датчиков, с которыми мы родились. Практически в каждом случае задача научного аппарата в том и состоит, чтобы выйти за пределы ширины и глубины наших чувств.