Нереальная реальность. Путешествие по квантовой петле - читать онлайн

Согласно преданию, в 450 году до нашей эры на корабль, идущий из Милета в Абдеру, сел человек. Его путешествие сыграло решающую роль в истории познания.

Этот человек, вероятно, бежал от политических беспорядков в Милете, где аристократия совершила насильственный переворот. Милет был благополучным и процветающим греческим городом, возможно, самым главным городом греческого мира до наступления золотого века Афин и Спарты. Он был важнейшим торговым центром в сети, объединявшей почти сотню колоний и торговых форпостов от Черного моря до Египта. В Милет приходили караваны из Месопотамии и корабли со всего Средиземноморья, что способствовало обмену идеями.

В течение предшествующего столетия в Милете произошла революция в мышлении, имевшая фундаментальное значение для всего человечества. Группа философов пересмотрела способ постановки вопросов о мире и формулирования ответов на них. Величайшим из этих мыслителей был Анаксимандр.

Рис. 1.1. Путешествие Левкиппа Милетского, основателя атомистической школы (около 450 года до нашей эры)

С незапамятных времен или, по крайней мере, с тех пор как человечество стало создавать дошедшие до нас письменные тексты, люди задавались вопросом о том, как появился мир, из чего он состоит, как управляется и каковы причины природных явлений. Тысячелетиями люди сами себе отвечали на эти вопросы весьма сходным образом: рассказывая изощренные истории о духах, божествах, воображаемых и мифологических существах и других подобных сущностях. От клинописных табличек до древнекитайских текстов, от иероглифических надписей в пирамидах до легенд индейцев сиу, от большинства древнеиндийских манускриптов до Библии, от африканских сказаний до мифов аборигенов Австралии – все это было пестрым, но, по сути своей, очень однородным потоком рассказов о пернатых змеях и небесных коровах, о вспыльчивых, соперничающих или дружелюбных божествах, создающих мир, произнося над безднами: «Да будет свет!», о спонтанном рождении мира из каменного яйца и т. п.

Тогда в Милете, в начале пятого столетия до нашей эры Фалес, его ученик Анаксимандр, Гекатей и их последователи обнаружили иной способ поиска ответов. Это была грандиозная революция в мышлении, которая дала начало новому формату знания и постижения мира, ознаменовав собой зарю научной мысли.

Милетцы понимали, что, в отличие от поиска ответов в своей фантазии, древних мифах и религии, искусное использование наблюдения и рассуждения, а главное, применение критического мышления при выборе вариантов может последовательно уточнять наше мировоззрение и открывать новые аспекты реальности, скрытые от обыденного здравого смысла. Это в принципе способ открывать что-то новое.

Возможно, самым важным открытием стал иной стиль мышления, при котором ученик больше не обязан признавать и разделять идеи своего учителя, но имеет право отталкиваться от этих идей, не боясь отбрасывать или критиковать те части, которые можно усовершенствовать. Это был совершенно новый срединный путь, идущий между безоговорочной верностью школе и полным отказом от ее идей. Он стал ключом к последующему развитию философского и научного мышления: отныне и впредь знание начинает прирастать головокружительными темпами, питаемое как старыми идеями, так и возможностью их критики, позволявшей усовершенствовать прежнее знание и понимание. Вступительные слова книги Гекатея об истории поразительным образом схватывают самую суть критического мышления, включая ясное понимание нашей склонности к ошибкам: «Я пишу этот так, как мне представляется истинным, ибо рассказы эллинов многоразличны и смехотворны, как мне кажется»[1].

По легенде, Геракл спустился в царство Аида с мыса Тенарон. Гераклит посетил мыс Тенарон и выяснил, что в действительности здесь нет никакого подземного прохода или иного доступа в царство Аида, и заключил отсюда, что легенда была ложной. Это заключение и отмечает зарю новой эры.

Новый подход к познанию работает быстро и впечатляюще. Всего за несколько лет Анаксимандр приходит к пониманию того, что Земля плавает в небесах, которые продолжаются под Землей; что дождь появляется за счет испарения воды с земли; что существует возможность объяснить всё разнообразие веществ в мире, сведя их к единой неделимой простой составляющей, которую он называет апейроном, неопределенным; что животные и растения эволюционируют и адаптируются к изменениям окружающей среды, а человек развился путем эволюции других животных. Так постепенно были заложены основы того понимания мира, которые в основном сохраняются по сей день.

Расположенный на границе зарождающейся греческой цивилизации с древними империями Месопотамии и Египта, питаемый их знаниями, но погруженный в типично греческую атмосферу свободы и политической гибкости, лишенный имперских дворцов и могущественных жреческих каст, населенный гражданами, имевшими возможность обсуждать свою судьбу на открытых агорах, Милет был местом, где люди впервые сами принимали свои законы; здесь стал собираться первый в истории парламент – в Панионии[2] встречались делегаты Ионийского союза, – и именно здесь люди впервые усомнились, что лишь боги способны разобраться в загадках нашего мира. Посредством дискуссии можно найти лучшее для сообщества решение; посредством дискуссии можно достичь понимания мира. Это важнейшее наследие Милета, колыбели философии, естественных наук, географических и исторических исследований. Не будет преувеличением сказать, что вся научная и философская традиция – средиземноморская, а затем и современная – уходит корнями в рассуждения милетских мыслителей VI века до нашей эры[3].

Это милетское просвещение вскоре ждал катастрофический финал. Появление Персидской империи и провал антиимперского восстания привели к безжалостному разрушению города в 494 году до нашей эры и обращению в рабство большого числа его жителей. В Афинах поэт Фриних написал трагедию «Падение Милета», которая произвела столь глубокое впечатление на афинян, что ее повторные постановки были запрещены, поскольку она причиняла чрезмерные страдания зрителям. Однако двадцать лет спустя греки отразили персидскую угрозу; Милет был восстановлен, вновь заселен и вернул себе роль центра торговли и знаний, вновь начав распространять свой просветительский дух.

Человек, упомянутый нами в начале главы, вероятно, был движим этим духом, когда, по преданию, в 450 году взошел на борт корабля, идущего из Милета в Абдеру. Его звали Левкипп. О его жизни известно мало[4]. Он написал книгу под названием «Великий диакосмос»[5]. Прибыв в Абдеру, он основал научную и философскую школу, к которой вскоре присоединился молодой ученик Демокрит, идейное влияние которого простирается на все последующие времена.

Вместе эти два мыслителя построили величественное здание античного атомизма. Левкипп был учителем. Демокрит – великим учеником, написавшим десятки книг по всем областям знания. Его глубоко уважали в древности, когда большинство людей были знакомы с его трудами. «Отличавшийся среди всех древних острым умом», – писал о нем Сенека[6]. «Кого могли бы мы сравнить с ним не только по величию таланта, но и по величию духа?» – спрашивал Цицерон[7].

Рис. 1.2. Демокрит из Абдеры

Что же такого открыли Левкипп и Демокрит? Милетцы понимали, что мир можно познать посредством разума. Они пришли к убеждению, что различные естественные феномены должны сводиться к чему-то простому, и пытались понять, что это может быть. Они считали, что существует своего рода элементарная субстанция, из которой состоит все остальное. Милетец Анаксимен представлял, что эта субстанция может сжиматься и разрежаться, превращаясь тем самым в разные элементы, из которых состоит мир. Это был первый росток физики, очень грубый и примитивный, но растущий в правильном направлении. Чтобы постичь скрытый порядок мира, требовалась идея, великая идея, грандиозное прозрение. Левкипп и Демокрит нашли эту идею.

Идея системы Демокрита предельно проста: вся Вселенная состоит из безграничного пространства, в котором движутся бесчисленные атомы. Пространство не имеет пределов; в нем нет ни верха, ни низа; у него нет ни центра, ни границы. Атомы не имеют никаких свойств, кроме формы. У них нет веса, цвета, вкуса. «Лишь в общем мнении существует сладкое, в мнении – горькое и в мнении – теплое, в мнении – холодное, в мнении – цвет, в действительности же существуют атомы и пустота»[8].

Атомы неделимы; это элементарные крупицы реальности, которые невозможно разделить на части, и все остальное состоит из них. Они свободно движутся в пространстве, сталкиваются друг с другом; они цепляют, тянут и толкают друг друга. Подобные атомы притягиваются друг к другу и соединяются.

Это – ткань мира. Это – реальность. Все остальное – не что иное, как произвольный, случайный, побочный результат движения и соединения атомов. Бесконечное многообразие субстанций, составляющих мир, возникает исключительно в результате соединения этих атомов.

Когда атомы соединяются, единственное, что имеет значение, единственное, что существует на фундаментальном уровне, – это их форма, их взаиморасположение и порядок, в котором они соединяются. Точно так же, как соединяя разными способами буквы алфавита, мы можем создать комедии и трагедии, глупые истории и эпические поэмы, элементарные атомы соединяются, порождая мир во всем его разнообразии. Эта метафора принадлежит самому Демокриту[9].

У бесконечного танца атомов нет ни конца, ни цели. Мы сами, как и весь естественный мир, – один из множества результатов этого вечного танца. Результат, который является лишь случайной комбинацией. Природа продолжает экспериментировать с формами и структурами, и мы, подобно животным, – продукт отбора, произвольного и случайного, идущего на протяжении эонов. Наша жизнь – это комбинация атомов, наши мысли состоят из крошечных атомов, наши сны – порождения атомов; наши надежды и эмоции записаны на языке, образованном комбинациями атомов; свет, который мы видим, состоит из атомов, которые доносят до нас образы. Из атомов состоят моря, наши города, звезды над нами. Это – всеобъемлющая картина; безграничная, невероятно простая, невероятно мощная, та, на которой в дальнейшем может строиться все знание цивилизации.

Основываясь на этой картине, Демокрит написал десятки книг, в которых детально излагал обширную систему, позволяющую работать с вопросами физики, философии, этики, политики и космологии. Он пишет о природе языка, о религии, о происхождении человеческих обществ и о многом другом. (Весьма претенциозными словами: «Говоря следующее обо всем»[10] – начинает Демокрит свою книгу «Малый диакосмос»[11].) Все эти книги были утрачены. Мы знаем об идеях Демокрита только по цитатам и ссылкам у других древних авторов, а также по их кратким пересказам его идей[12]. Из этих источников возникает представление о Демокрите как о ярком гуманисте, рационалисте и материалисте.[13] В нем сочетается острое внимание к природе, подчеркнутое естественнонаучной ясностью мышления при рассмотрении каждой из существующих систем мифологических идей, и глубокая этичность жизненных установок, предвосхищающая за две тысячи лет лучшие проявления эпохи Просвещения. Этический идеал Демокрита – это безмятежный ум, достигший сдержанности и равновесия за счет доверия разуму и не позволяющий страстям сбивать себя с толку.

Платон и Аристотель были знакомы с идеями Демокрита и боролись с ними. Они придерживались иных идей, которые впоследствии стали препятствием для развития знания на многие столетия. Оба они настаивали на отказе от демокритовских натуралистических суждений в пользу попыток понять мир с телеологических позиций (веры в то, что всё происходящее имеет цель; этот способ мышления, как оказалось, ведет к глубоким заблуждением в понимании природы) или через понятия добра и зла, что вызвало смешение гуманитарных вопросов с проблемами, которые не имеют к ним отношения.

Аристотель подробно и с уважением говорит об идеях Демокрита. Платон никогда не цитирует Демокрита, но современные исследователи предполагают, что это было намеренное решение, а не недостаток знаний о его трудах. Неявная критика идей Демокрита содержится в нескольких работах Платона, например в его критике «физиков». Так, в диалоге «Федон» устами Сократа Платон бросает «физикам» отчетливый упрек, имевший далеко идущие последствия. Он недоволен, когда «физики» говорят о круглой форме Земли, и протестует, поскольку хочет знать, что «хорошего» в том, что Земля круглая, какая польза для нее от круглой формы. Платоновский Сократ припоминает, что был вначале в большом восторге от физики, но потом разочаровался в ней.

Как же глубоко заблуждается здесь великий Платон!

Существует ли предел делимости?

Величайший физик второй половины XX века Ричард Фейнман писал в начале своего великолепного вводного курса лекций по физике:

Не располагая знаниями современной физики, Демокрит тем не менее пришел к мысли, что всё состоит из неделимых частиц. Как ему это удалось?

Он использовал аргументы, основанные на наблюдении; например, он совершенно верно предполагал, что износ колеса и высыхание белья на веревке могут происходить из-за медленного улетучивания частиц соответственно дерева и воды. Кроме того, у него были аргументы философского плана. Сконцентрируемся на них, поскольку их сила простирается вплоть до квантовой гравитации.

Демокрит заметил, что вещество не может быть непрерывным целым, поскольку такое допущение приводит к противоречию. Мы знаем о рассуждениях Демокрита, поскольку их описывает Аристотель[16]. Представим, говорит Демокрит, что вещество бесконечно делимо, то есть его можно разделять на части до бесконечности. Что останется в результате?

Могут ли это быть крошечные частицы, имеющие протяженность? Нет, поскольку в этом случае такие частицы материи не были бы делимыми до бесконечности. Поэтому остаются только точки без протяженности. Но теперь попробуем составить кусок материи из таких точек: сложив вместе две точки без протяженности, вы не получите протяженную вещь, так же как и из трех точек и даже из четырех. На самом деле, сколько бы точек вы ни сложили вместе, вы никогда не получите протяженности, поскольку у точек ее нет. Поэтому материю нельзя представлять состоящей из точек, лишенных протяженности, потому что независимо от того, сколько точек мы объединим, мы никогда не сможем получить нечто, имеющее пространственную протяженность. Единственная возможность, заключает Демокрит, состоит в том, что любая часть вещества состоит из конечного числа дискретных неделимых порций, каждая из которых имеет конечные размеры, – атомов.

Это весьма тонкое рассуждение появилось еще до Демокрита. Его родина – область Чиленто в Южной Италии, где сейчас находится город Велия, а в V веке до нашей эры была процветающая греческая колония Элея. Здесь жил Парменид, философ, который буквально – в чем-то даже излишне – воспринял рационализм Милета и возникшую там идею о том, что разум способен показать нам, насколько вещи отличаются от того, чем они кажутся. Парменид пытался искать истину посредством одного только чистого разума, и этот путь привел его к утверждению, что всё видимое иллюзорно; это способствовало открытию нового направления мысли, которое со временем все более склонялось к метафизике, отдаляясь от того, что впоследствии стало естественными науками. Ученик Парменида Зенон, также родом из Элеи, стал автором изощренных аргументов в поддержку этого фундаменталистского рационализма, категорически отвергающего достоверность внешних проявлений. Среди этих рассуждений был набор парадоксов, известных как апории Зенона; они направлены на то, чтобы показать иллюзорность всего видимого, доказывая, что обыденное представление о движении абсурдно[17].

Самый знаменитый из парадоксов Зенона излагается в виде короткой басни. Черепаха вызвала Ахиллеса на состязание в беге с условием десятиметровой форы для себя. Сможет ли Ахиллес догнать черепаху? Зенон доказывает, что, согласно строгой логике, это ему никогда не удастся. Ведь прежде чем догнать черепаху, Ахиллес должен будет преодолеть 10 метров, и чтобы сделать это, ему понадобится некоторое время. За это время черепаха продвинется на несколько сантиметров. Чтобы преодолеть эти сантиметры, Ахиллесу потребуется еще немного времени, за которое черепаха продвинется еще чуть дальше, и так до бесконечности. Ахиллесу, таким образом, потребуется бесконечное число подобных шагов, чтобы догнать черепаху, а бесконечное число шагов, рассуждает Зенон, это бесконечное количество времени. Следовательно, согласно строгой логике, Ахиллесу потребуется бесконечное количество времени, чтобы догнать черепаху; иначе говоря, он никогда ее не догонит. Но поскольку мы видим, что проворный Ахиллес догоняет и обгоняет столько черепах, сколько захочет, мы приходим к заключению, что видимое нами иррационально и потому иллюзорно.

Честно говоря, всё это звучит не слишком убедительно. Но где же допущена ошибка? Один из возможных ответов состоит в том, что Зенон ошибался, полагая, что сложение бесконечного числа вещей приводит к бесконечной вещи. Представьте, что вы взяли кусок струны, разрезали его пополам, затем еще раз пополам и так до бесконечности. В конце вы получите бесконечное число крошечных кусочков струны; их сумма, однако, будет конечной, поскольку из них можно сложить лишь кусок струны исходного размера. Получается, что из бесконечного числа струн может получиться конечная струна; бесконечное число всё более коротких отрезков времени может складываться в конечное время, и герою, хотя и придется преодолеть бесконечное число постоянно уменьшающихся дистанций, удастся сделать это за конечное