В результате то, что в иных обстоятельствах показалось бы скромным достижением (появление минимальной асимметрии в ранние времена), можно считать чуть ли не моментом сотворения мира. Потому что, если уж возникла асимметрия вещества и антивещества, она уже никуда не денется. А значит, именно тогда и было заложено будущее Вселенной, полной звезд и галактик.
Частицы антивещества аннигилировали в первые мгновения существования Вселенной с частицами вещества, а остаток частиц вещества сохранился до наших дней и определил характер видимой Вселенной, которую мы знаем, любим и населяем. Даже если бы перевес составлял всего одну миллиардную долю, и то осталось бы достаточно вещества, чтобы обеспечить все, что мы видим сегодня во Вселенной. Более того, и нужен был перевес в одну миллиардную или около того, поскольку сегодня на каждый протон во Вселенной приходится около миллиарда фотонов реликтового излучения. В таком сценарии эти фотоны как раз и остались после аннигиляции вещества и антивещества в начале времен.
Полностью описать, как проходил этот процесс на ранних этапах существования Вселенной, мы пока не можем, поскольку еще не сумели полностью – эмпирическим путем – разобраться в природе микрофизического мира на масштабах, на которых, скорее всего, появилась эта асимметрия. Тем не менее было исследовано множество разных вероятных сценариев, и основаны эти сценарии на самых точных на данный момент представлениях о физике на подобных масштабах. Отличаются они лишь в деталях, общие характеристики у них одни и те же. Квантовые процессы, связанные с элементарными частицами в жаркой изначальной бане, неизбежно и почти неощутимо подталкивают пустую Вселенную (или, что эквивалентно, Вселенную, где поначалу вещества и антивещества поровну) к Вселенной, где будет преобладать либо вещество, либо антивещество.
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?
Эйнштейн как-то задал один вопрос и добавил, что это единственное, что ему по-настоящему хочется знать о природе. Признаться, это очень глубокий и фундаментальный вопрос – по-моему, ответ на него хотелось бы знать многим из нас: «Интересно, был ли у Бога [sic] какой-то выбор, когда он создавал Вселенную?»
Я привожу здесь это высказывание, поскольку бог Эйнштейна – это не библейский Бог. То, что во Вселенной есть порядок, так восхищало и поражало Эйнштейна, что он чувствовал к этому порядку духовную тягу, которую по примеру Спинозы назвал удобным словечком «бог». Так или иначе на самом деле Эйнштейн хотел спросить именно о том, что я неоднократно упоминал в контексте нескольких разных тем: уникальны ли законы природы? И уникальна ли Вселенная, в которой мы живем и которая является следствием этих законов? Если изменить одну крошечную черточку, одну постоянную, одно взаимодействие – совсем чуть-чуть, – рухнет ли все строение? Уникальна ли биохимия жизни в биологическом смысле? Уникальны ли мы во Вселенной? К последнему, самому важному, вопросу мы еще вернемся на страницах этой книги.
Хотя подобное обсуждение заставит нас еще больше отточить и обобщить термины «ничто» и «нечто», хочу сделать еще один промежуточный шаг в разборе темы неизбежности создания «чего-то».
Пока я определял то «нечто», из которого появляется наше наблюдаемое «нечто» как «пустое пространство». Однако если допустить соединение квантовой механики с ОТО, мы можем поговорить и о том случае, когда само пространство вынуждено возникнуть.
