Грин Б. Ткань космоса:
Пространство, время и текстура реальности. Пер. с англ. Изд. 4

Soderzhanie

Anons

Avtor "Elegantnoj Vselennoj" priglashaet nas v ocherednoe udivitel'noe puteshestvie vglub' mirozdaniya, kotoroe pomozhet nam vzglyanut' v sovershenno inom rakurse na okruzhayuschuyu nas dejstvitel'nost'.

V knige rassmatrivayutsya fundamental'nie voprosi, vekami uskol'zayuschie ot istinnogo ponimaniya. Chto est' prostranstvo? Pochemu vremya imeet napravlenie? Kakuyu rol' igrayut simmetriya i entropiya v evolyutsii kosmosa? Chto skrivaetsya za temnoj materiej? Mozhet li Vselennaya suschestvovat' bez prostranstva i vremeni? Vozmozhno li puteshestvie v proshloe?

Grin proslezhivaet evolyutsiyu etikh idej cherez prizmu ikh ponimaniya luchshimi uchenimi umami. Mi startuem ot zastivshej kartini mira N'yutona, prokhodim cherez izmenchivoe prostranstvo-vremya Ejnshtejna i okazivaemsya v udivitel'nom tsarstve kvantovoj mekhaniki, gde daleko udalennie drug ot druga ob'ekti mogut mgnovenno koordinirovat' svoe povedenie ili dazhe podvergat'sya teleportatsii. V knige obsuzhdayutsya mnogie momenti inflyatsionnoj modeli Vselennoj, problema gorizonta, proiskhozhdenie temnoj materii i energii, obrazovanie galaktik.

Grin pokazivaet, chto nash mir sil'no otlichaetsya ot togo, k chemu nas priuchil zdravij smisl. On predstavlyaet chitatelyu teoriyu strun, kotoraya pozvolyaet primirit' mezhdu soboj obschuyu teoriyu otnositel'nosti i kvantovuyu mekhaniku. Kul'minatsiej etoj porazitel'noj kartini yavlyaetsya 11-mernaya Vselennaya, sostoyaschaya iz vibriruyuschikh strun i bran, naselyayuschikh M-teoriyu, gde prostranstvo i vremya sami mogut drobit'sya na bolee fundamental'nie suschnosti.

Zhivoj yazik, tonkij yumor, blestyaschee ispol'zovanie raznoobraznikh primerov i analogij po pravu stavit "Tkan' kosmosa" v razryad proizvedenij sovremennoj nauchno-populyarnoj klassiki.

Brajan Grin uvlekaet vsekh nas, nevziraya na uroven' obrazovaniya i nauchnoj podgotovki, v poznavatel'noe puteshestvie k novim plastam real'nosti, kotorie sovremennaya fizika vskrivaet pod sloem privichnogo nam mira.

Predislovie

Prostranstvo i vremya budorazhat voobrazhenie uchenikh kak nikakie drugie idei v nauke. Prichina ponyatna. Oni obrazuyut arenu real'nosti, formiruyut samuyu tkan' kosmosa. Samo nashe suschestvovanie – vse, chto mi delaem, dumaem i chuvstvuem – proiskhodit v nekotoroj oblasti prostranstva i v techenie nekotorogo intervala vremeni. Odnako nauka do sikh por pitaetsya ponyat', chto na samom dele predstavlyayut soboj prostranstvo i vremya. Yavlyayutsya li oni real'nimi fizicheskimi suschnostyami ili lish' poleznimi ideyami? Esli oni real'ni, to fundamental'ni li oni ili zhe voznikayut iz bolee pervichnikh konstituentov? Chto oznachaet dlya prostranstva bit' pustim? Est' li nachalo u vremeni? Est' li u vremeni strela, neumolimo napravlennaya iz proshlogo v buduschee, kak podskazivaet povsednevnij opit? Mozhem li mi vliyat' na prostranstvo i vremya? V etoj knige mi prosledim trekhsotletnie popitki pilkoj nauchnoj misli dat' otveti (ili nameki na otveti) na eti fundamental'nie i glubokie voprosi o prirode mirozdaniya.

V nashem puteshestvii mi neodnokratno stolknemsya i s drugim voprosom, odnovremenno i vseob'emlyuschim, i uskol'zayuschim: chto est' real'nost'? Mi, chelovecheskie suschestva, imeem dostup tol'ko k nashemu vnutrennemu opitu oschuschenij i misli, poetomu kak mi mozhem bit' uvereni, chto oni istinno otrazhayut vneshnij mir? Filosofi uzhe davno osoznali etu problemu. Rezhisseri populyarizuyut etu temu s pomosch'yu syuzhetov, napolnennikh vimishlennimi mirami, porozhdennimi iziskannimi nejrologicheskimi simulyatsiyami, kotorie suschestvuyut tol'ko v umakh ikh geroev. A fiziki, k kotorim otnoshus' i ya, ostro chuvstvuyut, chto vidimaya real'nost' – materiya, evolyutsioniruyuschaya na fone prostranstva i vremeni, – mozhet okazat'sya sovsem nepokhozhej na tu, druguyu real'nost', lezhaschuyu za predelami vidimogo (esli ona suschestvuet). Odnako, poskol'ku nablyudeniya – eto vse, chto u nas est', mi prinimaem ikh vser'ez. Vmesto neogranichennogo voobrazheniya ili neobuzdannogo skeptitsizma mi vibiraem v kachestve provodnika nadezhnie dannie i matematiku i ischem naibolee prostie, odnako samie mnogoobeschayuschie teorii, sposobnie ob'yasnit' i predskazat' rezul'tati sovremennikh i buduschikh eksperimentov. Eto sil'no ogranichivaet iskomie teorii. (Naprimer, v etoj knige vi ne najdete i namekov na to, chto ya plavayu v bake s vodoj, podklyuchennij provodami k tisyache mozgovikh stimulyatorov, kotorie zastavlyayut menya prosto dumat', chto ya sejchas pishu etot tekst.) No za poslednie sto let otkritiya v fizike zastavlyayut nas peresmotret' obidennoe otnoshenie k real'nosti, i eto tak oshelomlyaet, zakhvativaet i potryasaet vse ustoi, kak samaya neveroyatnaya nauchnaya fantastika. Ob etoj revolyutsii idej i pojdet rech' na stranitsakh etoj knigi.

Mnogie iz issleduemikh voprosov sut' te zhe samie, chto na protyazhenii vekov yavlyalis' v raznikh ipostasyakh i zastavlyali napryagat'sya umi Aristotelya, Galileya, N'yutona, Ejnshtejna i mnogikh drugikh. I poskol'ku v etoj knige mi opisivaem nauku v stanovlenii, mi proslezhivaem eti voprosi tak, kak oni bili postavleni odnim pokoleniem, nisprovergnuti ikh posledovatelyami i utochneni i pereosmisleni uchenimi posleduyuschikh pokolenij.

Naprimer, pri otvete na netrivial'nij vopros – yavlyaetsya li absolyutno pustoe prostranstvo, kak chistoe polotno, real'noj suschnost'yu ili prosto otvlechennoj ideej? – mi sleduem za mayatnikom nauchnoj misli: Isaak N'yuton v XVII v. utverzhdal, chto prostranstvo real'no; potom mayatnik kachnulsya vspyat', i Ernst Makh skazal, chto net, ne real'no; a v XX v. Ejnshtejn oshelomlyayusche pereformuliroval samu sut' voprosa, sliv voedino prostranstvo i vremya, v znachitel'noj mere oprovergnuv Makha. Zatem mi sleduem za novimi otkritiyami, kotorie snova pereinachivayut vopros, pereopredelyaya ponyatie "pustoti", govorya, chto prostranstvo neizbezhno zapolneno tak nazivaemimi kvantovannimi polyami i, vozmozhno, odnorodno raspredelennoj energiej, nazivaemoj kosmologicheskoj postoyannoj, – sovremennim otgoloskom starogo i diskreditirovannogo ponyatiya "efir", kotorij zapolnyaet vse prostranstvo. A zatem mi rasskazhem chitatelyu, kak gryaduschie kosmicheskie eksperimenti mogut podtverdit' nekotorie vivodi Makha, kotorie soglasuyutsya s obschej teoriej otnositel'nosti Ejnshtejna, yavlyaya soboj zakhvativayuschij obrazets zaputannoj pautini nauchnogo issledovaniya.

V nashi dni mi nakhodim obnadezhivayuschie rezul'tati inflyatsionnoj kosmologii otnositel'no ponimaniya streli vremeni; bogatij vibor predlozhenij dopolnitel'nikh izmerenij v teorii strun; porazitel'noe predpolozhenie MNteorii o tom, chto nasha Vselennaya – vsego lish' schepka, plavayuschaya v bolee masshtabnom kosmose; shiroko obsuzhdaemuyu ideyu o tom, chto nablyudaemaya nami Vselennaya mozhet okazat'sya lish' gologrammoj. Mi poka ne znaem, spravedlivi li nashi poslednie nauchnie teorii. No kak bi diko oni ne zvuchali, mi otnosimsya k nim ser'ezno, ibo imenno syuda nas privel neprerivnij i nepreklonnij poisk glubinnikh zakonov prirodi. Neponyatnaya i neobichnaya real'nost' zhdet nas ne tol'ko na izobil'noj steze nauchnoj fantastiki. Ona rozhdaetsya na ostrie sovremennikh otkritij fizicheskoj nauki.

Kniga "Tkan' kosmosa" prednaznachena v osnovnom dlya shirokogo kruga chitatelej, ne imeyuschikh osoboj nauchnoj podgotovki, no obladayuschikh stremleniem ponyat' ustrojstvo mirozdaniya, chto pomozhet im preodolet' trudnosti na puti ponimaniya slozhnikh i netrivial'nikh kontseptsij. Kak i v moej pervoj knige "Elegantnaya Vselennaya", ya staralsya priderzhivat'sya suti nauchnikh idej, opuskaya matematicheskie opisaniya i zamenyaya ikh metaforami, analogiyami, rasskazami i illyustratsiyami. Kogda mi podkhodim k samim slozhnim razdelam, ya preduprezhdayu ob etom chitatelya i predlagayu korotkuyu annotatsiyu dlya tekh, kto reshit tol'ko prolistat' eti slozhnie mesta ili voobsche ikh opustit'. Takim obrazom, chitatel' smozhet projti putem otkritij i poluchit' ne tol'ko nabor znanij o poslednikh ideyakh v fizike, no i ponimanie togo, kak i pochemu ta ili inaya ideya poluchila pravo na zhizn'.

Studenti, prosto lyubiteli nauki, uchitelya i uchenie-professionali takzhe pocherpnut mnogo interesnogo iz etoj knigi. Khotya v nachal'nikh glavakh obsuzhdayutsya neobkhodimie, no standartnie osnovopolagayuschie voprosi iz teorii otnositel'nosti i kvantovoj mekhaniki, dovol'no neobichnim budet aktsent na real'nosti ponyatij prostranstva i vremeni. V sleduyuschikh glavakh rech' idet o raznom – teoreme Bella, eksperimentakh s zaderzhannim viborom, kvantovikh izmereniyakh, uskorennom rasshirenii Vselennoj, vozmozhnosti polucheniya chernikh dir na uskoritelyakh sleduyuschego pokoleniya, sozdanii udivitel'noj mashini vremeni, osnovannoj na idee krotovikh nor. Eto lish' nekotorie iz obsuzhdaemikh idej, kotorie poznakomyat chitatelya s samimi zakhvativayuschimi i obsuzhdaemimi sejchas nauchnimi dostizheniyami.

Nekotoraya chast' izlagaemogo materiala yavlyaetsya spornoj. Esli ideya esche visit v vozdukhe i po povodu nee net obscheprinyatogo mneniya, ya izlagayu v osnovnom tekste vzglyadi, schitayuschiesya dominiruyuschimi v nauchnom mire. Po spornim voprosam v prilozheniya vineseni razlichnie tochki zreniya, dlya kotorikh, kak mne kazhetsya, konsensus dostigaetsya v naibol'shej stepeni. Nekotorie uchenie, osobenno te, idei kotorikh razdelyaet men'shinstvo, budut vozrazhat' protiv moikh suzhdenij, no ya staralsya narisovat' sbalansirovannuyu kartinu. V prilozheniyakh osobo userdnij chitatel' najdet bolee polnie ob'yasneniya i predosterezheniya otnositel'no voprosov, kotorie ya uprostil, a takzhe (dlya zhelayuschikh) kratkie matematicheskie dopolneniya k besformul'nomu opisaniyu v osnovnom tekste. Kratkij glossarij daet poyasnenie k nekotorim spetsial'nim nauchnim terminam.

Dazhe kniga takogo ob'ema ne mozhet okhvatit' stol' fundamental'nie i vseob'emlyuschie ponyatiya, kak prostranstvo i vremya. Ya sosredotochil vnimanie na tekh ideyakh, kotorie yavlyayutsya odnovremenno i uvlekatel'nimi, i vazhnimi dlya formirovaniya polnoj kartini real'nosti, sozdavaemoj sovremennoj naukoj. Konechno, vibor materiala otrazhaet moi lichnie vkusi, i ya prinoshu izvineniya tem, kto schitaet, chto ikh lichnij vklad ili oblast' ikh interesov ne nashli dolzhnogo otrazheniya v knige.

Pri napisanii "Tkani kosmosa" ya bil schastliv chuvstvovat' obratnuyu svyaz' s chitatelyami. Eto bilo vazhno dlya menya. Rafael' Kasper, Lyubos Motl, Devid Stejnkhardt i Ken Vinberg prochli raznie varianti rukopisi, nekotorie neodnokratno, i sdelali mnogo detal'nikh zamechanij, kotorie znachitel'no uluchshili yasnost' i tochnost' izlozheniya. Ya im serdechno blagodaren. Devid Al'bert, Ted Balts, Nikolas Bols, Tresi Dej, Peter Demchuk, Richard Ister, Anna Kholl, Kejt Goldsmit, Sheli Goldstejn, Majkl Gordin, Dzhoshua Grin, Artur Grinspun, Gevin Gerra, Sandra Kaufman, Edvard Kastenmejer, Robert Krulvich, Andrej Linde, Shani Offen, Malik Parik, Majkl Popovits, Marlen Skalli, Dzhon Stakhel' i Lars Streter prochitali rukopis' vsyu ili chastichno i sdelali ryad poleznikh zamechanij. Andreas Al'brekht, Majkl Basset, Sen Kerrol, Adreya Kross, Rita Grin, Alan Gut, Mark Dzhekson, Deniel' Kabat, Uill Kinni, Dzhastin Khuri, Khiran'ya Pejris, Sol Perlmutter, Konrad Shalm, Pol Stejnkhardt, Leonard Sasskind, Nil T'yurok, Genri Taj, Uil'yam Vormus i Erik Vajnberg podarili mne radost' sovmestnogo obsuzhdeniya. Ya osobo priznatelen Rafaelyu Ganneru, ch'e osoboe iskusstvo nastoyaschej diskussii i chej nastroj kritikovat' moi nabroski okazalis' neotsenimi. Erik Martines bil nezamenim na proizvodstvennoj stadii raboti nad knigoj, a Dzhejson Sivers bil velikolepen pri sozdanii illyustratsij. Ya blagodaren moim literaturnim agentam Katinke Metson i Dzhonu Brokmanu. I ya gluboko priznatelen moemu izdatelyu Marti Asheru za neissyakaemuyu podderzhku, soveti i glubokoe ponimanie, chto znachitel'no uluchshilo kachestvo predstavleniya materiala.

Moi nauchnie issledovaniya bili podderzhani Departamentom energii, Natsional'nim nauchnim fondom i Fondom Al'freda P.Sloana. Ya virazhayu im svoyu iskrennyuyu blagodarnost'.

El autor

Grin Brajan

Okonchil Garvardskij universitet. Dissertatsiyu zaschitil v Oksforde. V 1990 g. nachal rabotat' na fizicheskom fakul'tete Kornell'skogo universiteta. S 1996 g. professor v Kolumbijskom universitete. Chital lektsii v bolee chem dvadtsati pyati stranakh, vistupaya kak pered spetsialistami, tak i pered shirokoj auditoriej. Avtor ryada fundamental'nikh otkritij v teorii superstrun.