Одним из величайших открытий в науке является понимание структуры материи. Кварки и электроны в настоящее время считаются элементарными частицами. Но, возможно, существуют еще более мелкие единицы, или все вложено в бесконечно малое, как в матрешку. Однако первый аргумент против непрерывной делимости заключается в том, что кварки невозможно изолировать, поскольку энергия, необходимая для их разрыва, настолько высока, что это явно привело бы к созданию новых связанных кварков. Во-вторых, согласно пока еще спекулятивным теориям квантовой гравитации, даже пространство и время не являются непрерывными, а становятся зернистыми или пенистыми в масштабах Планка (10-35 метров, 10-43 секунд). Согласно теории струн, все формы материи и энергии состоят из одномерных струн (или многомерных неделимых объектов, называемых бранами).
Такой «формулой мира», великой целью современной физики, была бы теория квантовой гравитации. Она призвана объединить квантовую теорию и общую теорию относительности (включающую теорию гравитации Ньютона как предельный случай) в супертеорию. Это объединило бы теории наименьшего и наибольшего (что необходимо, поскольку во время Большого взрыва большое было маленьким: вся Вселенная, которую можно наблюдать сегодня, была меньше атома). Даже различие между материей и частицами, передающими силу, может стать несущественным; они были бы «суперсимметричными», как говорят физики.
«В теоретической физике поиск логической верности всегда был важнее для прогресса, чем экспериментальные результаты. Элегантные и красивые теории были отвергнуты, поскольку они не согласовывались с данными наблюдений, но я не знаю ни одной важной теории, которая была бы обязана своим развитием исключительно экспериментальным данным. Теория всегда на первом месте, что соответствует желанию получить элегантную и последовательную математическую модель».После того как в 1970-х годах Хокинг внес значительный вклад в так называемую евклидову квантовую гравитацию, которую можно применять лишь приблизительно, но которая уже допускает конкретные расчеты, особенно в космологии, в 1990-х годах он стал сторонником теории струн – или, скорее, различных ее версий, которые, по-видимому, являются компонентами еще более всеобъемлющей теории – М-теории.
Многомерная физика – это научный подвиг. Он взрывает воображение, поскольку дополнительные измерения невозможно оценить или исследовать. Но они могут иметь физические последствия. Вот наглядный пример: в привычном мире канатоходец может двигаться только в одном измерении – по длине каната. Крошечные «свернутые» дополнительные измерения ему недоступны. А вот муравей может ползти по канату совсем иначе. Так и для некоторых частиц и струн открыты другие измерения.
(«М» означает «мембранная», «материнская», «матричная», «мистическая» и «магическая»… а среди критиков даже «мутная»).
Согласно теории струн, фундаментальными строительными блоками природы являются не точечные элементарные частицы, а крошечные одномерные струны. Поэтому известные элементарные частицы были бы просто колебаниями таких струн, а материя была бы мелодией. Однако теория струн требует экстравагантного предположения, иначе ее невозможно сформулировать без противоречий: существование шести или семи неизвестных дополнительных крошечных пространственных измерений.
Следующий эпизод, возможно, лучше всего иллюстрирует, насколько велики были ожидания Хокинга от теории струн /М-теории: когда автор спросил Хокинга, какой общий вопрос он задал бы всезнающей фее,
Хокинг не стал долго колебаться и сказал своим компьютерным голосом:
«Полна ли М-теория?»
Еще есть место для творца?
В своем бестселлере «Краткая история времени» Хокинг задавался риторическим вопросом: где было бы место для Бога, если бы физический мир был в значительной степени понятен. Книга эффектно заканчивается загадкой для читателя: полное объяснение Вселенной было бы «окончательным триумфом человеческого разума», «потому что тогда мы познали бы Божий замысел» (или «разум» Бога, по-английски Хокинг употребил слово «mind»). Но Хокинг не собирался этим ломать религиозные постулаты. На самом деле он неоднократно давал понять, что в таких метафорах он подразумевает под «Богом» только безличные законы природы, точно так же, как это делал Эйнштейн в нескольких, часто неверно истолкованных утверждениях.
«Я использую слово «Бог» в безличном смысле, так же как Эйнштейн использовал его по отношению к законам природы. Следовательно, познать Дух Божий – значит познать законы природы».
Тем не менее, многие верующие видят в кажущемся порядке мира указание на существование высшего разума. Они не хотят признавать, что Вселенная – это странный плод случая и необходимости, не имеющий ни цели, ни предназначения. Но законы природы можно объяснить вполне естественным образом (что также подтверждается исследованиями Хокинга).
«Если я прав, то Вселенная основана сама на себе и управляется только законами природы».
«Если бы Вселенная была действительно полностью самодостаточной, если бы она действительно не имела границ или краев, то у нее не было бы ни начала, ни конца: она бы просто была. Где же было бы место для Творца?»
Этот вопрос вызвал много дискуссий. Однако в понимании большинства верующих Бог не сводится к «создателю», который устанавливает законы природы и физические константы или вызывает Большой взрыв. Бог обычно рассматривается не только как создатель мира, но он также сохраняет его и снова разрушает, диктует системы ценностей, отвечает на молитвы и вмешивается в ход событий в мире. Такое убеждение, или благочестивое желание, невозможно опровергнуть физически из-за отсутствия проверяемости, но его, безусловно, можно критиковать с точки зрения философии. Именно это и сделал Хокинг, утверждая, что Бог больше не нужен в современной космологии. Религию можно в лучшем случае воспринимать как странное личное дело, к которому сам Хокинг не относился серьезно.
«Вполне возможно, что Бог действует способами, которые невозможно описать научными законами. Но в этом случае речь идет лишь о личной вере».