Одним из величайших открытий в науке является понимание структуры материи. Кварки и электроны в настоящее время считаются элементарными частицами. Но, возможно, существуют еще более мелкие единицы, или все вложено в бесконечно малое, как в матрешку. Однако первый аргумент против непрерывной делимости заключается в том, что кварки невозможно изолировать, поскольку энергия, необходимая для их разрыва, настолько высока, что это явно привело бы к созданию новых связанных кварков. Во-вторых, согласно пока еще спекулятивным теориям квантовой гравитации, даже пространство и время не являются непрерывными, а становятся зернистыми или пенистыми в масштабах Планка (10-35 метров, 10-43 секунд). Согласно теории струн, все формы материи и энергии состоят из одномерных струн (или многомерных неделимых объектов, называемых бранами).
Такой «формулой мира», великой целью современной физики, была бы теория квантовой гравитации. Она призвана объединить квантовую теорию и общую теорию относительности (включающую теорию гравитации Ньютона как предельный случай) в супертеорию. Это объединило бы теории наименьшего и наибольшего (что необходимо, поскольку во время Большого взрыва большое было маленьким: вся Вселенная, которую можно наблюдать сегодня, была меньше атома). Даже различие между материей и частицами, передающими силу, может стать несущественным; они были бы «суперсимметричными», как говорят физики.
После того как в 1970-х годах Хокинг внес значительный вклад в так называемую евклидову квантовую гравитацию, которую можно применять лишь приблизительно, но которая уже допускает конкретные расчеты, особенно в космологии, в 1990-х годах он стал сторонником теории струн – или, скорее, различных ее версий, которые, по-видимому, являются компонентами еще более всеобъемлющей теории – М-теории.
Многомерная физика – это научный подвиг. Он взрывает воображение, поскольку дополнительные измерения невозможно оценить или исследовать. Но они могут иметь физические последствия. Вот наглядный пример: в привычном мире канатоходец может двигаться только в одном измерении – по длине каната. Крошечные «свернутые» дополнительные измерения ему недоступны. А вот муравей может ползти по канату совсем иначе. Так и для некоторых частиц и струн открыты другие измерения.
(«М» означает «мембранная», «материнская», «матричная», «мистическая» и «магическая»… а среди критиков даже «мутная»).
Согласно теории струн, фундаментальными строительными блоками природы являются не точечные элементарные частицы, а крошечные одномерные струны. Поэтому известные элементарные частицы были бы просто колебаниями таких струн, а материя была бы мелодией. Однако теория струн требует экстравагантного предположения, иначе ее невозможно сформулировать без противоречий: существование шести или семи неизвестных дополнительных крошечных пространственных измерений.
Следующий эпизод, возможно, лучше всего иллюстрирует, насколько велики были ожидания Хокинга от теории струн /М-теории: когда автор спросил Хокинга, какой общий вопрос он задал бы всезнающей фее,
Хокинг не стал долго колебаться и сказал своим компьютерным голосом:
«Полна ли М-теория?»
Еще есть место для творца?
В своем бестселлере «Краткая история времени» Хокинг задавался риторическим вопросом: где было бы место для Бога, если бы физический мир был в значительной степени понятен. Книга эффектно заканчивается загадкой для читателя: полное объяснение Вселенной было бы «окончательным триумфом человеческого разума», «потому что тогда мы познали бы Божий замысел» (или «разум» Бога, по-английски Хокинг употребил слово «mind»). Но Хокинг не собирался этим ломать религиозные постулаты. На самом деле он неоднократно давал понять, что в таких метафорах он подразумевает под «Богом» только безличные законы природы, точно так же, как это делал Эйнштейн в нескольких, часто неверно истолкованных утверждениях.
Тем не менее, многие верующие видят в кажущемся порядке мира указание на существование высшего разума. Они не хотят признавать, что Вселенная – это странный плод случая и необходимости, не имеющий ни цели, ни предназначения. Но законы природы можно объяснить вполне естественным образом (что также подтверждается исследованиями Хокинга).
«Если бы Вселенная была действительно полностью самодостаточной, если бы она действительно не имела границ или краев, то у нее не было бы ни начала, ни конца: она бы просто была. Где же было бы место для Творца?»
Этот вопрос вызвал много дискуссий. Однако в понимании большинства верующих Бог не сводится к «создателю», который устанавливает законы природы и физические константы или вызывает Большой взрыв. Бог обычно рассматривается не только как создатель мира, но он также сохраняет его и снова разрушает, диктует системы ценностей, отвечает на молитвы и вмешивается в ход событий в мире. Такое убеждение, или благочестивое желание, невозможно опровергнуть физически из-за отсутствия проверяемости, но его, безусловно, можно критиковать с точки зрения философии. Именно это и сделал Хокинг, утверждая, что Бог больше не нужен в современной космологии. Религию можно в лучшем случае воспринимать как странное личное дело, к которому сам Хокинг не относился серьезно.