Высший замысел
Введение. Изучите историю жизни во Вселенной.
Человечество добилось значительных успехов за последние сто лет. Наука сделала большой шаг в понимании устройства мира вокруг нас.
Сегодня наука не только имеет представление о том, как появилась Вселенная, но и предлагает описание её возможного конца. Ученые постоянно исследуют как взаимодействие самых больших тел, например звёзд или галактик, так и движение мельчайших субатомных частиц.
В следующих инсайтах Вы узнаете:
- есть ли у нас свобода воли;
- является ли наша реальность верной;
- могут ли существовать другие Вселенные.
Инсайт 1. Попытки объяснить устройство мира привели нас от мифологии к науке.
Одна из определяющих характеристик человека — его любопытство. На протяжении всего нашего существования мы размышляли над важнейшими вопросами: почему мы здесь? Одиноки ли мы во Вселенной? Существует ли создатель?
Хотя этим вопросам уже тысячи лет, метод научного исследования для получения ответов начали использовать относительно недавно.
Еще в древние времена люди использовали божественное объяснение природных явлений. У нас были боги солнца, боги дождя и грома, даже боги землетрясений и вулканов.
Итак, когда люди отчаянно нуждались в хорошей погоде, они изо всех сил старались задобрить соответствующих богов. И когда наступала засуха или стихийные бедствия, люди полагали, что не смогли достойно угодить им.
Древнегреческие философы, такие как Аристотель и Архимед, смогли увести людей от мифологического мышления. Эти греческие мыслители посвятили себя размышлениям о важнейших вопросах жизни и созерцанию Вселенной. Они начали находить другие способы понимания мира, отличные от божественного вмешательства.
Сегодня Архимед не считался бы настоящим ученым, но он был одним из первых, кто проводил эксперименты и тщательные наблюдения, а затем оценивал результаты. Именно так он пришёл к открытию революционных принципов, таких как закон рычага, который объясняет, как, прилагая немного сил, можно поднимать тяжелые предметы.
Эта линия мышления постоянно совершенствовалась и в начале Нового времени стала известна как научный метод. Любую гипотезу сначала надо сформулировать, а потом её доказать с помощью экспериментов, измерений и наблюдений.
В шестнадцатом и семнадцатом веках первыми сторонниками научного метода были такие ученые, как Галилей, Иоганн Кеплер и Рене Декарт. Исаак Ньютон использовал научный метод при описании законов гравитации и движения, которые в конечном итоге позволили нам понять принцип движения планет и звёзд.
В конце концов ученые стали использовать научный метод, чтобы объяснить, как устроен весь физический мир.
Это привело к научному детерминизму — убеждению, что каждое явление в природе может быть объяснено научно, в том числе принимаемые нами решения.
«Бог, единожды сотворив мир, оставил его в полном одиночестве». Стивен Хокинг
Инсайт 2. Ученые давно спорят, обладаем ли мы свободой воли или подвержены научному детерминизму.
Вы наверняка подумали: «Минуточку, если мои решения можно объяснить с научной точки зрения, не противоречит ли это идее свободы воли?»
Хотя многие люди соглашаются с правилами научного детерминизма в отношении природы, но всё гораздо сложнее в отношении человека.
Ученые давно спорят о понятии свободы воли и о возможности её существования.
В защиту свободы воли выступал философ Рене Декарт, который отказывался верить, что люди придерживаются только законов природы, будто роботы, следующие предопределенному алгоритму.
Декарт видел чёткое различие между человеческим телом, которое можно изучить с помощью научных законов, и человеческой душой, к которой законы природы не применимы.
Он видел душу как источник свободной воли человека и даже указал на возможный источник души: шишковидную железу, которая находится в центре мозга.
Декарт приводит весьма убедительные доводы, но из них вытекает много вопросов, которые подчеркивают конфликт между свободой воли и научным детерминизмом.
Прежде всего, обладают ли все млекопитающие свободой воли? Если да, то когда эта черта проявилась в эволюции?
Является ли свобода воли признаком только многоклеточных организмов, или бактерии также ей обладают? Где мы проводим линию между живыми существами, которые подчиняются научным законам и которые обладают этим, казалось бы, магическим качеством?
Истина заключается в том, что такой границы не существует. И хотя мы можем тешиться мыслью о свободе выбора, все наши мысли и решения можно объяснить физическими и химическими законами.
Недавние достижения в области нейробиологии прояснили научные законы, которые лежат в основе всех наших действий.
Теперь ученые знают, как стимуляция определенных участков мозга может заставить нас говорить или ходить. Поэтому любой наш выбор, подобно выбору любых организмов вокруг нас, мы можем отнести к биологической механике.
«Поэтому можно сказать, что любое сложное существо имеет свободную волю — не как основополагающую особенность, а как действенный принцип. Мы просто признаём нашу неспособность проделать вычисления, которые бы предсказали нам его поведение». Стивен Хокинг
Инсайт 3. Не существует «реальности», независимой от наблюдателя.
Как вы думаете, что видит рыбка, если она живёт в аквариуме в Вашей комнате?
Об этом серьёзно задумались в городе Монца, Италия. В 2004 году городской совет объявил вне закона круглые аквариумы, поскольку они якобы искажают видение рыбы, тем самым вынуждают её жить в невероятно искаженной реальности.
Но чтобы это было правдой, мы должны верить, что наша реальность никоим образом не искажается или что существует определенная точная реальность, которой следует придерживаться.
Это было бы невероятно самонадеянно, поскольку каждый из нас видит одни и те же вещи по-своему.
Говоря другими словами, нет никакой «реальности», кроме той, которую переживает человек.
То, что вы называете «реальностью», — это ментальная картина, которую наш мозг производит из информации, посланной нашими органами чувств.
Мы узнаём образ дерева только потому, что на сетчатку нашего глаза попал свет, отражённый от объекта с формой дерева, и наш мозг использовал его для создания ментального образа дерева.
Мы считаем реальностью то, что мы видим, потому что люди использовали те же органы чувств при создании научных законов, которые считаются истинными. Поскольку наше видение придерживается этих законов, мы считаем нашу реальность правильной.
Помня об этом, мы можем назвать реальность золотой рыбки в круглом аквариуме столь же точной и правильной.
Представьте себе, что золотая рыбка проводит эксперименты в этом аквариуме и формулирует ряд законов, управляющих миром. Результаты этих экспериментов будут отличаться от результатов в нашем мире, поскольку в круглом аквариуме предметы будут находиться в изогнутой, а не линейной перспективе, но этот мир все равно будет функционирующей версией реальности.
Таким образом, реальность, которую воспринимаете Вы, не является в большей или меньшей степени вернее, чем реальность любого другого живого организма. И хотя все организмы могут воспринимать окружающие объекты по-разному, все они обладают потенциалом для создания научных законов, отражающих их относительный опыт.
«…Хотя мы и не имеем рациональных основ для веры в объективную реальность, мы также не имеем другого выбора, кроме того, чтобы действовать так, словно это истина». Стивен Хокинг
Инсайт 4. Хорошая модель реальности должна соответствовать реальности и предсказывать будущее.
Важно помнить, что всё относительно, но это не означает, что любая старая теория или научная модель могут считаться приемлемыми.
Есть четыре критерия, которым должна соответствовать любая хорошая модель реальности.
Прежде всего, она должна быть элегантной.
Правда, элегантность довольно субъективна. Но в мире науки большинство экспертов согласны с тем, что элегантная модель — это та, которая может сделать невероятно сложный предмет чрезвычайно простым. Известная формула Эйнштейна E = MC² является прекрасным примером научной элегантности.
Эйнштейн был убеждён, что научные теоретики должны стремиться к теории, которая «должна быть как можно более простой».
Второй критерий. Хорошая теория не должна зависеть от слишком многих подстановочных или случайных факторов.
Если теория требует обилия дополнительных элементов, чтобы казаться верной, — это плохо.
Например, ранние астрономы полагали, что все вращалось вокруг Земли по идеально круглым орбитам. Однако вскоре наблюдения стали противоречить этой теории, и тогда астрономы вынуждены были добавить новые смягчающие факторы, чтобы поддерживать эту теорию.
Третий критерий хорошей модели: она должна объяснить любое существующее наблюдение.
Возьмём теорию света Ньютона, которая предполагает, что свет состоит из частиц, или, как он их называл, корпускул. Теория Ньютона объясняет, почему свет движется по прямой и почему он преломляется в воде.
Но одно явление объяснить не удалось: почему свет образует узор из концентрических колец при отражении между двумя поверхностями. И поскольку теория Ньютона не смогла объяснить это одно наблюдение, она являлась неприемлемым научным законом.
Наконец, четвертый критерий утверждает, что любая хорошая теория должна способствовать будущим наблюдениям и прогнозам.
«Все мы существуем лишь непродолжительный период времени и на его протяжении способны исследовать лишь небольшую часть мироздания». Стивен Хокинг
Инсайт 5. Квантовая теория описывает природу на субатомном уровне — она представляет совершенно другую концепцию мира.
До недавнего времени мы наблюдали то, что можно увидеть невооруженным глазом, и всё казалось нам нормальным и объяснимым. Но если бы мы могли увидеть, что происходит на субатомном уровне, где правит квантовая теория, всё уже не казалось бы нам таким уж обычным.
Одним из важнейших принципов квантовой физики является принцип неопределенности, установленный в 1926 году немецким физиком Вернером Гейзенбергом.
Гейзенберг считал, что невозможно с какой-либо точностью измерить положение и скорость частицы.
Как только мы попытаемся обнулить скорость частицы, мы теряем способность измерять ее положение и наоборот. И с бесконечным количеством возможностей нельзя предсказать, где она будет находиться и как будет вести себя в будущем. Единственное, что мы сможем вычислить, — это различные места её вероятного положения.
Другой ключевой принцип квантовой теории утверждает, что мы не можем наблюдать пассивно. Напротив, наблюдая, мы влияем на объект наблюдения.
Например, когда мы открываем холодильник, мы меняем температуру внутри него и подвергаем продукты воздействию световых частиц.
Воздействие света на такой большой объект, как яблоко, не окажет существенного влияния. Летящие фотоны, или частицы света, в большой степени влияют на движение и направление других мелких частиц.
Поэтому нарушение, которое может вызвать простое воздействие света, затрудняет проведение экспериментов на квантовом уровне.
«Тот факт, что мы, люди, существуем, являясь не более чем композицией из фундаментальных частиц природы, и что мы оказались в состоянии подойти к пониманию законов, действующих на нас и на Вселенную, является величайшим триумфом!» Стивен Хокинг
Инсайт 6. Эйнштейн коренным образом изменил наше понимание времени и пространства.
Альберту Эйнштейну было всего 26 лет, когда в 1905 году он сформулировал специальную теорию относительности. Эйнштейн доказал, что наше восприятие времени и пространства также относительно.
Чтобы понять, как это возможно, представьте, что вы находитесь в кабине самолета, который движется почти со скоростью света. Если в самолете ударить мячиком об пол, то наблюдатель на борту увидит, что при каждом последующем прыжке мячик будет отскакивать от одной и той же точки, а вот наблюдателю, находящемуся на земле, будет казаться, что точки подскакивания мячика разделены большими расстояниями.
Но это ещё не всё. Скорость света одинакова везде. Независимо от того, путешествуете ли Вы на скорости 20 км/час или 20 000 км/час, свет всегда будет двигаться со скоростью примерно 300 000 км / с. Если принять формулу скорости как расстояние поделенное на время, тогда скорость света одинакова для Вас и наблюдателя на земле, но Ваше восприятие расстояния отличается. Это означает, что Ваше восприятие времени должно различаться.
Другими словами, чем быстрее Вы движетесь, тем медленнее для вас течёт время по сравнению с тем, кто стоит на месте.
Теория общей относительности Эйнштейна также стала поворотным моментом в описании принципов действия гравитации.
Для этого Эйнштейн предположил, что наше измерение представляет собой комбинацию пространства и времени. Вы можете представить себе пространственно-временное измерение как поверхность бильярдного стола. Без гравитации стол был бы прямым и все объекты двигались бы свободно. Но гравитация — это гиря прямо в центре стола, которая приводит к его деформации, заставляя все объекты стремиться к ней и обращаться вокруг центра.
Вот как гравитация большой звезды, такой как солнце, заставляет планеты оставаться в солнечной системе и вращаться вокруг неё.
«Если уж людей трудно заставить соблюдать правила дорожного движения, то представьте себе, каково это — убедить астероид двигаться по эллипсу». Стивен Хокинг
Инсайт 7. Физики спорят о единой теории всего: M-теория является достойным претендентом.
В настоящее время у нас есть много теорий, которые объясняют принцип действия различных явлений, таких как гравитация и квантовые частицы, но эти теории не всегда совместимы.
Например, квантовая теория и общая теория относительности не очень хорошо совместимы.
Это то, с чем физики боролись в течение многих поколений: Теории Великого объединения должны связать три из четырех фундаментальных сил природы — слабое ядерное взаимодействие, сильное ядерное взаимодействие и электромагнетизм. Последней фундаментальной силой природы является гравитация.
Несмотря на множество попыток, все усилия, предпринятые для создания Теорий Великого объединения, потерпели неудачу, поскольку экспериментальные данные продолжают опровергать эти теории.
Например, в 1970-х годах была предпринята попытка создать такую теорию объединения, согласно которой протоны распадаются со средней скоростью 1032 лет. Но недавние эксперименты показали, что точная скорость составляет более 1034 лет.
Но не всё потеряно, так как М-теория может стать долгожданной теорией всего. М-теория немного отличается от традиционных теорий, поскольку представляет собой комплекс из нескольких теорий, которые взаимодействуют и формируют одну большую, полную картину.
М-теория немного похожа на атлас: в ней есть отдельные карты, на которых изображены детали локальных областей, но, когда Вы их объединяете, вы получаете целостную систему.
Один из самых интересных аспектов М-теории заключается в том, что она предполагает вероятность существования множественных вселенных.
На самом деле, это говорит о существовании целого ряда других вселенных, и мы поймём из следующего инсайта, что нам очень повезло оказаться во Вселенной, пригодной для жизни.
«М-теория предсказывает существование огромного множества вселенных, созданных буквально из ничего. Их создание не требовало вмешательства какого-либо сверхъестественного существа или Бога. Скорее, эти множественные вселенные возникли естественным образом, как следствие физических законов». Стивен Хокинг
Инсайт 8. Вселенная расширяется, и нам повезло, что мы находимся внутри неё.
Наше существование во Вселенной всегда ставило учёных в тупик, как и существование самой Вселенной. На протяжении веков тема возникновения Вселенной рассматривалась двумя школами мысли: одни верили, что она существовала всегда, другие считали, что её создал Бог.
Сравнительно недавно у современной науки появились инструменты для объяснения того, как Вселенная возникла и расширяется, но при этом придерживается законов природы.
В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что почти все галактики движутся в одном направлении — противоположном Земле. Он также отметил, что их скорость постепенно растёт.
Вывод был ясен: Вселенная расширяется. А если что-то расширяется, значит, раньше оно было меньше.
Фактически ученые смогли обратить это расширение вспять до точки, когда всё вещество и вся энергия были тесно сжаты в малом пространстве невероятной плотности и крайне высокой температуры. Учёные верят, что именно такой была Вселенная незадолго до Большого взрыва, который привёл её в движение.
После Большого Взрыва, по счастливому стечению обстоятельств, Земля оказалась пригодной для возникновения жизни.
Наша планета существует в так называемой жилой зоне — небольшом участке, который находится на правильном расстоянии от Солнца и от путей разрушительных метеоритов.
Поскольку она не находится слишком близко или слишком далеко от Солнца, вода, которая составляет большую часть поверхности планеты, не кипит от высоких температур и не замерзает в панцирь от холода. Тем не менее, многие люди разных религий видят наше удачное расположение не в стечении обстоятельств, а в разумном творении Бога.
Однако, если мы верим, что Бог создал Вселенную, это вызывает ещё больше вопросов, включая вопрос о том, кто создал Бога.
В представлении большинства астрономов, физиков и тех, кто следует научным методам, нас породила не божественная рука. Ряд факторов, которые сошлись воедино, сделал нас, землян, невероятно везучими и счастливыми.
«Мы — продукт квантовых флуктуаций (колебаний) в очень ранней Вселенной. Кто-то религиозный мог бы сказать, что Бог действительно играет в кости». Стивен Хокинг
Итог. Основная идея книги.
В течение тысяч лет люди объясняли физические явления, приписывая их капризам богов. Но Вселенной управляют физические законы, и её принципы можно понять, исходя из них. Физические законы показывают нам, как ведет себя Вселенная, и люди смогли обнаружить эти законы посредством разработки и применения научного метода.