шон кэрролл почему бог плохая гипотеза
Шон Кэрролл vs Уильям Крейг — Телеологический аргумент о тонкой настройке
«Телеологический аргумент о тонкой настройке фундаментальных констант — лучший аргумент, который есть у теистов, когда речь заходит о космологии. Потому что здесь идёт игра по правилам: есть феномен, есть параметры физики элементарных частиц и космологии, и у вас есть две различные модели: теизм и натурализм, и вы хотите сравнить, какая модель лучше соответствует данным». Шон Кэрролл в дебатах с философом Уильямом Крейгом показывает, что аргумент о тонкой настройке совсем не убедителен, и приводит пять причин, почему теизм не предлагает решения для предполагаемой проблемы тонкой настройки.
Посмотрел ровно пять секунд видео, и не могу прекратить смеяться от голоса дублёра.
С таки же успехом можно сказать, что я вероятность рождения конкретного человека тоже почти нулевая. Начиная от встречи родителей до оплодотворения конкретной яйцеклетки конкретным сперматозоидом. Еще можно вероятность рождения родителей учесть.
Тем более, что если есть одна вселенная, то сложно говорить об её фундаментальных константах, как о случайных величинах.
Квантовая теория поля: визуализация от ScienceClic
Как согласовать теорию относительности с квантовой механикой? Что такое спин? Откуда берётся электрический заряд?
Взгляд вглубь Юпитера: новые результаты исследования данных зонда NASA Juno
NASA презентовала результаты сразу нескольких исследований на основе данных зонда Juno («Юнона»), работающего на полярной орбите Юпитера с 2016 г. Основной рабочий инструмент — микроволновый радиометр (MWR), позволивший заглянуть в атмосферу планеты на глубину до 550 км. Впервые исследована глубинная структура атмосферных явлений (разноцветные «полосы» и «зоны»). Выяснилось, что их характеристики меняются на противоположные в переходном слое, который учёные назвали Jovicline. Ниже мы подробнее раскроем результаты исследования NASA.
На картинке изображены ячейки атмосферной циркуляции на Юпитере (более выражены в инфракрасном спектре слева): «пояса» (тёмно-красные полосы, области восходящих потоков) и «зоны» (светлые полосы, области нисходящих потоков).
Свежие результаты исследований атмосферных штормов на Юпитере показывают, что циклоны (циркуляция против часовой стрелки) сверху теплее и менее плотные, чем в нижних слоях. В то время как антициклоны, напротив, холоднее сверху и теплее внизу. Как оказалось, атмосферные вихри намного более глубокие, чем предполагалось ранее — до 100 км, а Большое Красное Пятно простирается на 500 км от поверхности планеты. Это открытие демонстрирует, что атмосферные вихри уходят глубже слоев атмосферы, согреваемых солнечным светом, в которых конденсируется вода и образуются облака.
Юпитер также знаменит своими разноцветными атмосферными полосами. Они образуются из-за сильнейших атмосферных потоков, дующих по их границам в противоположных направлениях (скорость до 360 км/ч) и достигающих глубины до 3200 км. Новые данные с Juno свидетельствуют, что образование полос может быть связано с вертикальной циркуляцией аммиака в атмосфере Юпитера. Собственно, разница в окраске объясняется этим же: тёмно-красные полосы (их называют «поясами») соответствуют областям восходящих потоков; светлые полосы («зоны») — областям нисходящих потоков. В атмосфере Земли происходят аналогичные циркуляционные процессы в так называемых «ячейках»: полярной, Ферреля и Хэдли. Отличие Юпитера лишь в цветах и размерах: в каждом полушарии ячеек в разы больше, чем на нашей планете, и каждая из них может быть в 30 раз крупнее.
Также учёные впервые выяснили, что «полосы» и «зоны» атмосферы Юпитера ведут себя подобно земным океанам, где есть т.н. «термоклины» или слои с резким перепадом температур. На Юпитере он начинается с глубины, соответствующей давлению примерно в 5 земных атмосфер. Всё, что выше в «полосах», в микроволновом спектре светятся ярче, чем атмосфера в соседних «зонах». А начиная с глубины, соответствующей давлению более 10 земных атмосфер — всё ровно наоборот и ярче становится атмосфера «зон», а «полосы» светлеют. Учёные назвали этот переходный слой по аналогии с Землёй — «йовиклин» (Jovicline, юпитерианский клин).
Причина обмена яркостью между «зонами» и «полосами» в переходном слое может быть связана с изменениями либо температуры, либо содержания аммиака в атмосфере. Но скорее всего, оба этих процесса происходят одновременно, — учёные продолжают исследование. Ещё одно открытие заключается в том, что слой Jovicline практически совпадает со слоем водяных облаков в атмосфере Юпитера, нижняя граница которых лежит на глубине 65 км.
В 2016 г. зонд Juno также обнаружил кластеры циклонных штормов в полярных областях Юпитера: восемь, образующих подобие восьмиугольника на севере и пять, составляющих пятиугольник на юге. Спустя пять лет эти атмосферные явления остаются на тех же местах. Циклоны влияют на движение друг друга, колеблясь вокруг точки равновесия. Подобно ураганам на Земле, эти циклоны стремятся к полюсу, но отталкиваются соседними циклонами. Таким образом, вся полярная система находится в условиях динамического равновесия.
Шон кэрролл почему бог плохая гипотеза
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
8 философских вопросов, которые наука бессильна объяснить
Философия часто уводит нас в дебри, в которых твердая наука бессильна. У философов есть лицензия рассуждать обо всем подряд, от метафизики до нравственности, и мы привыкли, что таким образом они проливают свет на некоторые основные вопросы бытия. Есть и плохие новости: эти вопросы могут навсегда остаться за пределами нашего понимания.
Почему существует нечто, а не ничто?
Наше появление в этой Вселенной слишком странное событие, которое и словами не выразишь. Суета нашей повседневной жизни заставляет нас принимать наше существование как само собой разумеющееся. Но всякий раз, когда мы пытаемся отринуть эту повседневность и глубоко задуматься о происходящем, возникает вопрос: почему во Вселенной все это есть и почему оно подчиняется настолько точным законам? Почему вообще что-то существует? Мы живем во Вселенной со спиральными галактиками, северными сияниями и Скруджем Макдаком. И как говорит Шон Кэрролл, «ничто в современной физике не объясняет, почему у нас именно эти законы, а не другие, хотя некоторые физики берут на себя смелость рассуждать об этом и ошибаются — могли бы избежать этого, если бы принимали философов всерьез». Что касается философов, лучшее, к чему они пришли, это антропный принцип, согласно которому наша конкретная Вселенная проявляется таким образом из-за нашего присутствия в ней в качестве наблюдателей. Не очень удобное и в чем-то даже перегруженное понятие.
Реальна ли наша Вселенная?
Это классический картезианский вопрос. По существу, это вопрос о том, откуда нам знать, что мы видим вокруг настоящее, а не великую иллюзию, созданную некоей невидимой силой (которую Рене Декарт называл возможным «злым демоном»)? Совсем недавно этот вопрос стал ассоциироваться с проблемой «мозга в чане», или аргументом моделирования, симуляции. Вполне может так быть, что мы являемся продуктом намеренной симуляции. Следовательно, более глубоким вопросом будет такой: является ли цивилизация, которая проводит симуляцию, также иллюзией — своего рода суперкомпьютерной регрессией, погружением в симуляции. Возможно, мы не те, кем себя считаем. Если предположить, что люди, которые запустили симуляцию, также являются ее частью, наша истинная сущность может быть подавлена, чтобы мы лучше впитывали опыт. Этот философский вопрос заставляет нас переосмыслить то, что мы считаем «реальным». Модальные реалисты утверждают, что если вселенная вокруг нас кажется рациональной (а не зыбкой, расплывчатой, фальшивой, как сон), то у нас нет иного выбора, кроме как объявить ее реальной и подлинной. Или, как сказал Сайфер из «Матрицы», «блаженство в неведении».
Есть ли у нас свобода воли?
Дилемма детерминизма заключается в том, что мы не знаем, управляются ли наши действия причинной цепью предшествующих событий (или за счет влияния извне) или мы действительно свободные агенты, принимающие решения по собственной воле. Философы (и ученые) спорили на эту тему тысячелетиями, и нет конца этим спорам. Если наше принятие решений обусловлено бесконечной причинно-следственной цепочкой, тогда детерминизм есть, а свободной воли у нас нет. Если же справедливо обратное, недетерминизм, наши действия должны быть случайными — что, по мнению некоторых, также не является свободной волей. С другой стороны, метафизические либертарианцы (не путайте с политическими либертарианцами, это другие люди) говорят о компатибилизме — это учение о том, что свобода воли логически совместима с детерминизмом. Проблема осложняется прорывами в области нейрохирургии, которые показали, наши мозги принимают решения еще прежде, чем мы их осмыслим. Но если у нас нет свободы воли, почему мы эволюционировали сознательными существами, а не зомби? Квантовая механика еще более усложняет проблему, предполагая, что мы живем во вселенной вероятностей, и любой детерминизм невозможен в принципе.
Линас Вепстас сказал по этому поводу следующее:
«Сознание кажется тесно и неотрывно связанным с восприятием течения времени, а также с тем, что прошлое зафиксировано и совершенно детерминировано, а будущее непознаваемо. Если бы будущее было предопределено, не было бы свободы воли и смысла участвовать в течении времени».
Мы не можем узнать, существует Бог или нет. Атеисты и верующие ошибаются в своих заявлениях, а правы агностики. Настоящие агностики принимают картезианскую позицию, признавая эпистемологические проблемы и ограничения человеческих возможностей познания. Мы не знаем достаточно о внутренней работе Вселенной, чтобы делать грандиозные заявления о природе реальности и о том, не прячется ли за кулисами высшая сила. Многие люди приветствуют натурализм — предположение, что Вселенная работает в соответствии с автономными процессами — но он не исключает присутствие великого замысла, который запустил все в движении (так называемый деизм). Или же правы гностики, и могущественные существа действительно существуют в глубинах реальности, о которых мы не знаем. Они не обязательно должны быть всеведущими, всемогущественными богами авраамических традиций, но все равно будут (предположительно) мощными. И опять же, это не научные вопросы — это в большей мере платонические мысленные эксперименты, которые заставляют нас задуматься о пределах познаваемого и человеческого опыта.
Есть ли жизнь после смерти?
Прежде чем вы начнете протестовать, мы не будем говорить о том, что все мы однажды окажемся на облаках, с арфами в руках, или будем вечно вариться в адских котлах. Поскольку мы не можем спросить у мертвых, есть ли что-то на другом берегу, нам остается только гадать, что будет дальше. Материалисты предполагают, что жизни после смерти нет, но это всего лишь предположение, которое невозможно проверить. Глядя на эту вселенную (или мультивселенную), через ньютонову или эйнштейнову призму, а может и через жуткий фильтр квантовой механики, нет никаких причин полагать, что у нас всего один шанс прожить эту жизнь. Это вопрос метафизический, и не исключено, что циклы космоса повторяются снова и снова (как говорил Карл Саган, «все, что есть и что было, все еще будет»). Ханс Моравек выразился еще лучше, когда сказал, что в рамках многомировой интерпретации «ненаблюдение» этой вселенной невозможно: мы всегда будем наблюдать эту вселенную в той или иной форме, оказываясь живыми. Увы, хоть эта идея и чертовски спорная и противоречивая, уточнить ее научным путем пока не представляется возможности (и не представится).
Можно ли воспринимать что-нибудь объективно?
Есть разница между объективным пониманием мира (или хотя бы попыткой такового) и восприятием его в эксклюзивно объективных рамках. Это проблема квалии — понятия, что наша окружающая среда может наблюдаться лишь через фильтр наших чувств и размышлений в наших умах. Все, что вы знаете, видите, чего касаетесь, что нюхаете, все прошло через многослойный фильтр физиологических и когнитивных процессов. Следовательность, ваше субъективное восприятие этого мира уникальное. Классический пример: субъективное восприятие красного цвета может различаться от человека к человеку. Единственный способ проверить это — каким-то образом увидеть этот мир через «призму сознания» другого человека — едва ли это станет возможно в ближайшем будущем. Грубо говоря, вселенную можно наблюдать лишь через мозг (или возможную мысленную машину), и поэтому интерпретировать лишь субъективно. Но если допустить, что Вселенная логически последовательна и (до некоторой степени) познаваема, можем ли мы предполагать, что ее истинные объективные качества никогда не будут наблюдаемы или познаны? Большая часть буддистской философии основана на этом предположении и являет собой полную противоположность платоновскому идеализму.
Какая система ценностей наилучшая?
Мы никогда не сможем провести четкую границу между «хорошими» и «плохими» поступками. В разное время в истории, впрочем, философы, теологи и политики заявляли, что нашли лучший способ оценки человеческих действий и определили самый праведный кодекс поведения. Но это не так-то просто. Жизнь намного сложнее и запутаннее, чем могла бы предположить универсальная система моральных или абсолютных ценностей. Идея того, что вы должны относиться к другим, как хотели бы, чтобы относились к вам, прекрасна, но она не оставляет места для вершения правосудия (вроде наказания преступников) и даже может быть использована для оправдания угнетения. Да и работает это не всегда. Например, нужно ли жертвовать немногими, чтобы спасти многих? Кто заслуживает спасения: ребенок человека или взрослая обезьяна? Наши взгляды на плохое и хорошее меняются время от времени, а появление сверхчеловеческого разума может вовсе перевернуть нашу систему ценностей.
Мы используем цифры каждый день, но задумайтесь, чем они являются на самом деле и почему так хорошо помогают нам объяснить Вселенную (например, с помощью законов Ньютона)? Математические структуры могут состоять из чисел, множеств, групп и точек, но являются ли они реальными объектами или просто описывают отношения, которые присущи всем структурам? Платон утверждал, что цифры реальны (хотя вы их и не видите), но формалисты настаивали, что цифры — это всего лишь часть формальных систем.
Как профессор MIT доказал существование Бога с помощью математики
Творец
Логическая цепочка рассуждений, ведущая к доказательству существования Бога, называется космологическим аргументом. Он гласит, что раз в мире неукоснительно действует закон причинно-следственных связей и у всего есть причина, то и у самого мира тоже должна быть причина, и такая первопричина и есть Бог.
Всякая вещь во вселенной имеет свою причину вне себя (дети имеют причину в родителях, катящийся шар имеет причину в толкнувшем его человеке и т.д.)
Вселенная как состоящая из вещей, имеющих свою причину вне себя, сама должна иметь свою причину вне себя
Так как вселенная является материей, существующей во времени и пространстве, то следовательно, причина вселенной должна находиться вне этих категорий
Следовательно существует нематериальная причина Вселенной, не ограниченная пространством и временем
Такую первопричину можно назвать словом «Бог»
Учение о вечном и бесконечном Боге, создавшем все сущее, и сам космологический аргумент не были оригинальной идеей христианских богословов, они даже не были созданы самими христианами. Все дело в том, что несмотря на то, что христианство в религиозном аспекте является порождением иудаизма, то в идейном аспекте оно является прямым потомком древнегреческой философии.
Древнегреческий философ Парменид не задавался вопросом о том, почему существует всё сущее («бытие»). Он считал гораздо более интересным вопросом: существует ли небытие? Ход его мысли, извините за каламбур, крутился вокруг самой мысли.
Из существования бытия и несуществования небытия Парменид делает два вывода: о том, что бытие ничем не порождено, иначе пришлось бы признать, что оно произошло из небытия, которого не существует, и о том, что бытие вечно и неуничтожимо, иначе оно превратилось бы в небытие, которого не существует. Как видно, уже во времена Парменида в греческой философии начинают формироваться взгляды о некоем вечном абсолюте, не имеющем ни начала, ни конца.
Кроме того, из существования бытия и несуществования небытия Парменид дедуктивно выводит картину мира, очень похожую на современные представления о нашей Вселенной, которую философ также называет бытием:
Бытие одно, и не может быть двух и более бытий, иначе они должны были бы быть отграничены друг от друга небытием, а его не существует
Бытие сплошное и единое, то есть не имеет частей. Если бытие имело бы части, они были бы отграничены друг от друга небытием, а его не существует
Бытие неподвижно, однородно, совершенно и ограниченно, имеет форму шара
Неизвестно как именно философ выводит мысль о шарообразной форме бытия, но можно с уверенностью сказать, что он угадал реальную форму нашей Вселенной.
Другой известный древнегреческий философ Платон страшно уважал Пифагора и математику. Над воротами основанной им в Афинах академии он написал вошедшую в историю фразу: «Не геометр да не войдет». Но более всего Платон известен тем, что создал учение об идеях. Строго говоря, это учение начал формировать еще учитель Платона знаменитый афинский философ Сократ, но именно Платон развил его в философию, ныне известную как идеализм. Легче всего понять «идею» Платона можно через следующий пример.
В мире существует множество круглых столов, но ни один из этих столов не имеет совершенно круглую форму. Некоторые из столов имеют небольшие трещины и изъяны, некоторые сделаны добротно, но все же на атомном уровне не являются полностью круглыми. Несмотря на это, у нас в голове существует идея о совершенном геометрическом круге. Именно поэтому мы обычно называем такой круг идеальным. Кроме того, в мире существует великое множество столов разной формы, но у нас в голове существует абстрактная идея о столе, под которую подпадают все существующие в мире столы. Таким образом, обычный круглый стол в материальном мире по мнению Платона имеет прототип в мире идей: идею круглого стола, являющегося сочетанием идеи абстрактного стола и идеи круга.
Брахман
Интересно отметить, что знаменитый физик Эрвин Шрёдингер был ярым поклонником индийской философской школы веданты и написал целый трактат про связь квантовой механики и Брахмана. Но в отличии от Шредингера далеко не все философы древней Индии были согласны с идеей Брахмана, и об одном из них пойдет речь далее.
Будда указывал, что при взаимодействии самих составных вещей друг с другом порождаются все более сложные составные вещи, и предела этому нет. Как взаимодействие элементарных частиц порождает атомы, так взаимодействие атомов порождает молекулы, взаимодействие молекул порождает клетки, взаимодействие клеток порождает живые организмы, а взаимодействие живых организмов порождает экосистемы и цивилизации. Философ разумно заметил, что все составные вещи и явления недолговечны, стремятся обратно в пустоту и рано или поздно, но уходят в небытие.
Кроме этого Будда указывал на то, что вещи и явления возникают вокруг пустоты только взаимозависимо и симметрично. К примеру, понятие низкий возникает взаимно с понятием высокий, понятие глупый взаимно с понятием умный, день возникает взаимно с ночью, тепло с холодом, свет с тьмой, прошлое с будущим, причина со следствием, бодрствование со сном, а раб может существовать только при существовании хозяина.
Согласно законам квантовой физики, даже в пустоте энергия не может быть постоянно равна нулю. Она постоянно испытывает колебания и равна нулю лишь в среднем. Нулевые колебания поляризованного вакуума постоянно порождают симметричные пары виртуальных частиц и античастиц. При столкновении частицы и античастицы аннигилируют, возвращаясь обратно в пустоту.
Существует гипотеза нулевой энергии Вселенной, которая гласит, что общее количество энергии во Вселенной равно нулю, так как количество положительной энергии в форме материи равно количеству отрицательной энергии в форме гравитации. А согласно теореме Нетёр каждый закон сохранения соответствует некоторой непрерывной симметрии физической системы: так закон сохранения энергии соответствует однородности времени, а закон сохранения импульса соответствует однородности пространства.
Симметрия вообще является одним из основных свойств нашей Вселенной: галактики обладают осевой симметрией, шарообразные звезды и планеты сферически симметричны, большинство живых существ на нашей планете билатерально симметричны, есть даже существа вроде сифонофор, образующих колонии со скользящей симметрией. Более того, симметрия нравится нам подсознательно: большей части человеческого искусства, архитектуры, живописи, скульптуры, фотографии, музыки в том или ином виде свойственна симметрия.
Если мы применим буддийский принцип взаимозависимого возникновения к вопросу бытия и небытия, мы увидим, что небытия просто напросто не может существовать без существования бытия. Они обязаны сосуществовать симметрично. Даже чисто логически как для определения «не А» должно быть определено «А», так и для существования небытия обязательно должно быть существовать бытие. Более того, можно сказать, что платоновский мир идей и наш материальный мир тоже возникли взаимозависимо и симметрично.
Через несколько сотен лет после смерти Сиддхартхи Гаутамы другой буддийский философ Нагарджуна задумался над вопросом: можем ли мы вообще найти различия между идеальным и материальным мирами и сказать, что реально, а что нет?
К похожим выводам приходит современный физик и космолог, профессор MIT Макс Тегмарк. В своей книге «Наша Математическая Вселенная» Тегмарк задумывается над проблемой пифагоризма и вопросами, заданными двумя великими физиками: Юджином Вигнером и Стивеном Хокингом. Вигнер удивлялся тому, что математика так непостижимо эффективна в описании физики нашей Вселенной. А Хокинг размышлял, что даже если в будущем мы завершим работу над теорией всего и получим все уравнения, по которым работает наша Вселенная, то перед нами тут же встанут вопросы: «Почему именно эти уравнения?» и «Что вдыхает в них жизнь?».
Ходит байка, что в XVIII веке при дворе русской императрицы Екатерины II состоялся спор между великим швейцарским математиком Леонардом Эйлером и французским философом Дени Дидро о существовании Бога. На утверждение Дидро, что Бога не существует, Эйлер написал на стене формулу 
и прокомментировал запись: «следовательно Бог существует».
Послесловие
Я надеюсь, после прочтения этого поста вы тоже узрели Бога и стали к нему хоть чуточку ближе. Аминь!
Шон кэрролл почему бог плохая гипотеза
Вселенная очень велика. Мы живем в галактике, в галактике Млечный Путь. В галактике Млечный Путь около ста миллиардов звёзд. И если вы возьмёте фотокамеру, направите её на любую часть неба и просто оставите затвор открытым, если ваша фотокамера прикреплена к Космическому Телескопу Хабл, она зафиксирует что-то вроде этого. Каждое из этих маленьких пятнышек – это галактика примерно того же размера, что и наш Млечный Путь – сто миллиардов звёзд в каждом из этих пятен. В обозримой вселенной примерно сто миллиардов галактик. Вам надо выучить только одно это число – сто миллиардов. Возраст вселенной между настоящим моментом и Большим Взрывом – сто миллиардов в собачьих годах. (Смех) Это кое-что говорит вам о нашем месте во вселенной.
Этой фотографией можно просто восхищаться. Она невероятно красива. Я часто размышлял, что это было за эволюционное давление, которое заставило наших предков в вельде [южноафриканской степи] развиться до такой степени, чтобы наслаждаться фотографиями галактик: ведь у них не было таких фотографий. Но мы также хотели бы понять её. Как космолог, я хочу спросить, почему вселенная такова? У нас есть одна большая подсказка – вселенная меняется со временем. Если бы вы взяли одну из этих галактик и измерили её скорость, оказалось бы, что она удаляется от вас. А если бы вы взяли более далёкую галактику, оказалось бы, что она удаляется быстрее. Поэтому мы говорим, что вселенная расширяется.
Это, конечно, означает, что в прошлом всё было ближе друг к другу. В прошлом вселенная была более плотная, а также более горячая. Если вы сжимаете что-то, температура растёт. Это нам более-менее понятно. Что нам не особенно понятно, это то, что вселенная на ранних этапах, вскоре после Большого Взрыва, была также очень и очень однородной. Вы можете подумать, что в этом нет ничего удивительного. Воздух в этой комнате очень однороден. Вы можете сказать, «Ну, возможно, вещи просто сами становятся однородными». Но условия вскоре после Большого Взрыва совершенно другие по сравнению с условиями воздуха в этой комнате. А именно, плотность была гораздо выше. Гравитационное притяжение было гораздо сильнее сразу после Большого Взрыва.
Вы должны подумать о том, что у нас есть вселенная со ста миллиардами галактик, со ста миллиардами звёзд в каждой. На ранних этапах эти сто миллиардов галактик были сжаты примерно до таких размеров – буквально, в древнейшие времена. И представьте себе такое сжатие без каких-либо дефектов, без каких-либо уплотнений, где было бы больше атомов, чем в других местах. Если бы уплотнения были, они бы сжались под действием гравитации в огромную чёрную дыру. Сохранение однородности вселенной на ранних этапах – это непростая и тонкая вещь. Это признак того, что ранняя вселенная не появилась случайно. Что-то сделало её такой. Мы бы хотели знать что.
Частично такое понимание нам дал Людвиг Больцман, австрийский физик 19 века. Вклад Больцмана заключался в том, что он помог нам понять энтропию. Вы слышали об энтропии. Это случайность, беспорядочность и хаотичность в некоторых системах. Больцман дал нам формулу, которая теперь выбита на его могиле и которая действительно позволяет измерить энтропию. По сути формула говорит нам, что энтропия – это число способов перемещения элементов в системе так, чтобы это не было заметно, чтобы макроскопически она выглядела бы так же. Если взять воздух в этой комнате, вы не замечаете каждый отдельный атом. Конфигурация с низкой энтропией – это когда лишь несколько вариантов расположения выглядят таким образом. Конфигурация с высокой энтропией – это та, где есть много вариантов расположения, которые выглядят таким образом. Это критично важное понятие, потому что оно помогает нам объяснить второй закон термодинамики – он гласит, что энтропия увеличивается во вселенной и в каждой отдельной части вселенной.
Энтропия увеличивается просто потому, что есть гораздо больше способов быть в состоянии высокой энтропии, чем низкой. Это прекрасный прорыв в понимании, но он кое-что не учитывает. Кстати, именно понятие увеличения энтропии стоит за тем, что мы называем осью времени, разницей между прошлым и будущим. Любая разница, какая есть между прошлым и будущем существует потому, что энтропия увеличивается – тот факт, что вы можете помнить прошлое, но не будущее, тот факт, что вы рождаетесь, потом живёте, и потом умираете, всегда в таком порядке, – это потому что энтропия увеличивается. Больцман объяснил, что если вы начинаете с низкой энтропией, естественно, что она будет увеличиваться, потому что есть больше способов быть в высокой энтропии. Но он не объяснил, почему энтропия изначально была низкой.
Тот факт, что энтропия вселенной была низкой, было отражением факта, что ранняя вселенная была очень и очень однородной. Мы бы хотели понять это. Это наша задача как космологов. К сожалению, мы уделяли недостаточно внимания этой проблеме. Этот вопрос – далеко не первое, что вы бы услышали, если бы вы спросили современного космолога, какие проблемы мы пытаемся решить. Одним из тех людей, которые понимали, что это проблема, был Ричард Фейнман. 50 лет назад он читал цикл различных лекций. Он читал популярные лекции, которые стали книгой «Характер физических законов». Он читал лекции студентам КалТеха [Калифорнийского технологического института], которые стали книгой «Фейнмановские лекции по физике» Он читал лекции выпускникам КалТеха, которые стали книгой «Фейнмановские лекции по гравитации». В каждой из этих книг, в каждом из этих циклов лекций он подчеркивал эту загадку: Почему у ранней вселенной была такая низкая энтропия?
И он говорит – я не буду имитировать акцент – он говорит, «По какой-то причине вселенная когда-то имела слишком низкую энтропию для той энергии, которую она содержала, и с того момента энтропия увеличивалась. Мы не можем полностью понять ось времени, пока загадка начала истории вселенной не продвинется дальше от предположений к пониманию.» Так что, это наша задача. Это было 50 лет назад, и вы сейчас думаете: «Наверняка мы это уже выяснили». Но это неправда, ничего мы не выяснили.
Проблема стала скорее ещё сложнее, а не легче, потому что в 1998 году мы узнали кое-что важное о вселенной, чего мы не знали прежде. Мы узнали, что она ускоряется. Вселенная не только расширяется. Если вы посмотрите на галактику, – она удаляется. Если вы вернетесь через миллиард лет и посмотрите ещё раз, то она будет удаляться быстрее. Отдельные галактики уносятся от нас быстрее и быстрее. Поэтому мы говорим, что вселенная ускоряется. В отличие от низкой энтропии ранней вселенной, хотя мы и не знаем ответа на этот вопрос, у нас хотя бы есть хорошая теория, которая может объяснить это, если эта теория верна, – это теория тёмной энергии. Это идея о том, что пустое пространство само по себе обладает энергией.
В каждом маленьком кубическом сантиметре пространства, неважно, есть ли в нём хоть что-то, неважно, есть ли в нём частицы, материя, излучение или что-либо ещё, всегда есть энергия, даже в пространстве самом по себе. И эта энергия, согласно Энштейну, оказывает отталкивающее давление на вселенную. Это постоянный импульс, который отталкивает галактики друг от друга. Потому что тёмная энергия, в отличие от материи или излучения, не разбавляется по мере расширения вселенной. Количество энергии в каждом кубическом сантиметре остается тем же, даже по мере того, как вселенная становится больше и больше. Этот имеет очень важные следствия о том, как вселенная будет вести себя в будущем. Одно из них – это то, что вселенная будет расширяться бесконечно.
Когда я был в вашем возрасте, мы не знали, как будет вести себя вселенная. Некоторые считали, что вселенная в будущем снова сожмётся. Энштейну нравилась эта идея. Но если есть тёмная энергия, и тёмная энергия не исчезает, вселенная просто будет расширяться вечно. 14 миллиардов лет в прошлом, 100 миллиардов собачьих лет, но бесконечное число лет в будущем. Пока что, во всех отношениях пространство кажется нам конечным. Пространство может быть конечным или бесконечным, но из-за того, что вселенная ускоряется, есть части её, которые мы не можем увидеть, и никогда не увидим. Есть конечный участок пространства, окруженный горизонтом, к которому у нас есть доступ. Поэтому хотя время и бесконечно, пространство ограничено для нас. В конце концов, пустое пространство имеет температуру.
В 1970-х годах Стивен Хокинг рассказал нам, что чёрная дыра, хоть вы и думаете, что она чёрная, вообще-то испускает излучение, если вы учитываете квантовую механику. Искривление пространства-времени вокруг чёрной дыры приводит в движение квантово-механическую флуктуацию, и чёрная дыра испускает излучение. В точности похожие вычисления Хокинга и Гари Гиббонса показали, что если в пустом пространстве есть тёмная энергия, то вся вселенная испускает излучение. Энергия пустого пространства приводит в движение квантовые флуктуации. И хотя вселенная будет существовать вечно, а обычная материя и излучение исчезнут, всегда будет некоторое излучение, некоторые термические флуктуации, даже в пустом пространстве. И это значит, что вселенная – как коробка с газом, которая существует вечно. Каковы же следствия этого?
Следствия были изучены Больцманом в 19 веке. Он сказал, что энтропия увеличивается, потому что есть гораздо больше способов для вселенной иметь высокую энтропию, чем низкую. Но это вероятностное утверждение. Она, вероятно, увеличится, и вероятность этого громадна. Вам не стоит беспокоиться о том, что воздух вдруг соберётся в одной части этой комнаты, и мы задохнёмся. Это очень и очень маловероятно. Но если бы заперли двери и оставили бы нас здесь буквально навечно, это бы произошло. Всё, что возможно, каждая конфигурация, которую могут принять молекулы в этой комнате, в конце концов будет достигнута.
И Больцман говорит, возможно, сначала вселенная находилась в температурном равновесии. Он не знал о Большом Взрыве. Он не знал о расширении вселенной. Он думал, что пространство и время были объяснены Исааком Ньютоном, – они были абсолютными, они просто останутся вечно. Поэтому его представление о естественной вселенной было таким, в котором молекулы воздуха были равномерно распределены везде, молекулы всего. Но если вы Больцман, вы знаете, что если ждать достаточно долго, случайные флуктуации этих молекул порой могут привести их в конфигурации с более низкой энтропией. И потом, конечно, в естественном течении вещей, они расширятся обратно. Так что энтропия не должна всегда увеличиваться – могут быть флуктуации в более низкую энтропию, в более организованные ситуации.
Итак, если это правда, затем Больцману приходят в голову две очень современно звучащие идеи – мультивселенная и антропный принцип. Он говорит, что проблема с температурным равновесием в том, что мы не можем жить в нём. Помните, сама жизнь зависит от оси времени. Мы не смогли бы обрабатывать информацию, метаболизировать, ходить и говорить, если бы мы жили в температурном равновесии. Поэтому если вы представите очень большую вселенную, бесконечно большую вселенную со случайно сталкивающимися друг с другом частицами, иногда будут случаться флуктуации в состояние с более низкой энтропией, и потом они будут развеиваться обратно. Но также будут и большие флуктуации. Иногда образуется планета, или звезда, или галактика, или сто миллиардов галактик. Поэтому, говорит Больцман, мы будем жить только в той части мультивселенной, в той части этого бесконечно большого набора флуктуирующих частиц, где возможна жизнь. Это участок, где энтропия низкая. Может быть, наша вселенная – это одна из тех вещей, которые случаются время от времени.
Итак, ваше домашнее задание – крепко подумать обо всем этом, обдумать, что это значит. Карл Саган однажды произнес известную фразу, – «для того, чтобы сделать яблочный пирог, надо создать вселенную.» Но он был неправ. В сценарии Больцмана, если вы хотите приготовить яблочный пирог, вы просто ждёте, пока случайные движения атомов приготовят вам яблочный пирог. Это будет случаться гораздо чаще, чем случайные движения атомов, которые создадут вам яблоневый сад, немного сахара и духовку, и только потом яблочный пирог. Этот сценарий делает предсказания. И предсказание таково, что флуктуации, создающие нас, минимальны. Даже если представить, что комната, где мы находимся, существует, и она настоящая, и вот мы здесь, и у нас есть не только воспоминания, но и впечатление, что снаружи есть что-то, что называется КалТех, США и галактика Млечный Путь, этим впечатлением гораздо проще случайно флуктуировать в ваш мозг, чем случайно флуктуировать в настоящий КалТех, Соединенные Штаты и галактику.
Хорошая новость состоит в том, что, следовательно, этот сценарий не работает, он неверен. Этот сценарий предсказывает, что мы должны быть минимальной флуктуацией. Даже если забыть о нашей галактике, вы не получите сто миллиардов других галактик. И Фейнман тоже понимал это. Фейнман говорит, «Из гипотезы о том, что мир – это флуктуация, единственное предсказание – это то, что если мы посмотрим на часть мира, которую мы раньше не видели, мы найдем её перемешанной, и не такой, как часть, на которую мы только что посмотрели, – в состоянии высокой энтропии. Если бы наш порядок происходил от флуктуации, мы бы не ожидали увидеть порядок где-то еще, кроме как где мы его только что заметили. Таким образом, мы заключаем, что вселенная – это не флуктуация.» Хорошо. Тогда вопрос – что же является правильным ответом? Если вселенная не флуктуация, почему ранняя вселенная имела низкую энтропию? И я бы с удовольствием сообщил вам ответ, но у меня заканчивается время.
Итак, у меня к вам два вопроса. Первый: если вселенная существует 10 в степени 10 в степени 120 лет, почему мы рождаемся в первые 14 миллиардов лет, в теплом, комфортном послесвечении после Большого Взрыва? Почему мы не в пустом пространстве? Вы можете сказать, «Ну, там нет ничего, в чём можно было бы жить», но это неправильно. Вы могли бы быть случайной флуктуацией из ничего. Почему вы ею не являетесь? Это вам ещё одно домашнее задание.
Организаторы попросили меня закончить смелым предположением. Моё смелое предположение – что я буду полностью оправдан историей. И 50 лет спустя все мои текущие сумасшедшие идеи будут приняты за истину научным и прочими сообществами. Мы все будем считать, что наша маленькая вселенная – это только небольшая часть более обширной мультивселенной. И даже лучше – мы поймём, что произошло во время Большого Взрыва в терминах теории, которую мы сможем сравнить с наблюдениями. Вот вам предсказание. Я могу ошибаться. Но мы как человечество, много лет размышляли о том, какова наша вселенная и почему она стала такой, какой она стала. Очень волнующе думать, что когда-нибудь мы, возможно, узнаем ответ.