В начале было ничто. Про время, пространство, скорость и другие константы физики - Питер Эткинс

закоулки. Так вот, я думаю, что всегда останется что-то, чем можно будет заняться. Например, может обнаружиться, что есть два или более одинаково успешных описаний всего мира и сделать выбор между ними невозможно. Намек на реализацию этой возможности нам уже встретился – как я объяснял в главе 8, можно сформулировать описание мира либо только через положения, либо только через количества движения. Ни одно из этих описаний не «лучше» другого. Может быть, есть мириады внешне несовместимых, но равносильных описаний мира, которые еще ждут своего открытия, мириады наборов взаимно непротиворечивых, но с виду несопоставимых законов природы.

Должны ли мы по какому-то признаку узнать, что мы уже открыли все законы природы? Есть ли способ убедиться, что та или иная теория верна, даже если ее экспериментальная проверка лежит за пределами наших технических или принципиальных возможностей?

И если предположить, что все законы открыты, – может, надо тогда потихоньку ослабить хватку и больше не связываться со сложностями их экспериментальной проверки? Надо ли выставить на переднем крае наших познаний стражу и дать ей неблагодарную задачу опознавать нарушителей законов Природы, – хоть мы и уверены, что такие нарушители вряд ли могут когда-нибудь появиться? На этих передовых рубежах знания в качестве инспекторов нам понадобятся неусыпные и неутомимые вечно бдящие роботы. А должны ли мы согласиться с тем (как намекают некоторые современные фундаментальные теории, среди которых я прежде всего имею в виду теорию струн), что, опираясь на нашу уверенность в созданных нами теориях, мы все равно будем принимать их за истину, даже если их невозможно протестировать? Не станут ли наши постепенные продвижения в поисках законов природы роковыми шагами в сторону чрезмерной самоуверенности?

Но, каким бы ни оказалось будущее, мне радостно сознавать, что, насколько мы можем судить, Вселенная – это рациональное, познаваемое место, и даже происхождение законов, которым она подчиняется, лежит в пределах человеческого понимания. С огромным нетерпением я жду, когда откроется захватывающая дух перспектива и в моем рассказе о сотворении мира можно будет заменить слова «не произошло ничего особенного» на «не произошло абсолютно ничего».

Примечания

1

Бэкон Ф. Сочинения. В 2 т. Т. I / Перевод Н. А. Федорова. М.: Мысль (Философское наследие), 1971. 590 с. С. 87–546. (Прим. пер.)

2

Я всегда был в восторге от книги Макса Джеммера The conceptual development of quantum mechanics (McGraw-Hill, 1966; русский перевод: Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики. М.: Наука, 1985, 379 с.), в которой подробно и тщательно описывается возникновение этой теории.

3

Согласно закону Гука, F = —kfx, где F – возвращающая сила, x – смещение от точки равновесия («пружина в состоянии покоя») и kf – характеристика пружины: постоянная взаимодействия, или жесткость. У жесткой пружины эта постоянная велика. Больше об этом в главе 6.

4

В переводе с латинского – «каково растяжение, такова и сила», т. е. «растяжение пружины пропорционально приложенной силе». (Прим. перев.)

5

Одна из форм закона Бойля – закон Бойля при постоянной температуре, V ∝1/p, где V – объем, занимаемый газом при давлении p. Из него следует, что произведение pV постоянно для данного количества газа при постоянной температуре. Больше об этом в главе 6.

6

Доступное объяснение теоремы Нётер см. Dwight Neuenschwander, Emmy Noether’s wonderful theorem (Johns Hopkins University Press, 2010). Более основательное изложение см. Yvette Kosmann-Schwarzbach, The Noether theorems: invariance and conservation laws in the twentieth century. Transl. Bertram Schwarzbach (Springer, 2011).

7

Кинетическая энергия тела с массой m, движущегося со скоростью v, равна ½mv2. Потенциальная энергия тела с массой m на высоте h над поверхностью Земли равна mgh, где g – постоянная, обозначающая ускорение свободного падения (ее значение близко к 9,8 м/с2). Энергия электромагнитного поля пропорциональна квадратам напряженностей электрического и магнитного полей.

8

Экспериментальная регистрация нейтрино была выполнена Ф. Б. Харрисоном, Х. У. Крузом и А. Д. Мак-Гуайром, которые были удостоены Нобелевской премии по физике, но только в 1995 году, спустя сорок лет. Представьте, каково это – сорок лет каждый октябрь сидеть как на иголках!

9

Стоит только открыть этот ящик Пандоры, и оттуда еще многое полезет. Различие между энергией и количеством движения (о котором далее будет идти речь в этой главе) зависит от состояния движения наблюдателя и объекта наблюдения. По ходу этого обсуждения мы должны будем интересоваться однородностью пространства-времени, а не каждой его составляющей по отдельности. Прошу прощения, что не отметил этого обстоятельства во вступлении к объяснению (хоть про себя я, разумеется, его отметил).

10

Если время между поколениями уменьшается вдвое при каждом отступлении на поколение назад, то общая временная протяженность будет конечной даже при бесконечном количестве поколений (1 + 1/2 + 1/4 +… = 2), но время, необходимое для того, чтобы Протовселенная породила свою «дочь», было бы бесконечно малым. Я-то был бы очень расстроен, если бы оказалось, что Протовселенная возникла бесконечно давно – это лишило бы смысла все, что я говорю, – но, без сомнения, понравилось бы людям с определенным складом ума.

11

Планковская длина определяется как

, где G – гравитационная постоянная; можно показать, что ее значение около 1,6 × 10–35 метра, что примерно равно одной триллионной от одной триллионной части диаметра атомного ядра. Планковское время определяется как время, за которое свет преодолевает это расстояние: , что равняется 5,4 × 10–44 секунды. Исключительно в целях полноты изложения я упомяну еще планковскую массу, , которая оказывается равной более разумной и вполне представимой величине в 22 микрограмма. Одна страница этой книги весит около 140 000 планковских масс.

12

Я полностью и безо всякого отторжения воспринимаю слова Гимна о Сотворении мира из «Ригведы»:

1. Не было тогда не-сущего, и не было сущего. Не было ни пространства воздуха, ни неба над ним. Что двигалось чередой своей? Где? Под чьей защитой? Что за вода тогда была – глубокая бездна?

2. Не