Мост из ниоткуда: можно ли получить что-либо из ничего?

"Вопрос Бытия - Темнейший во Всей Философии". Так заключил Уильям Джеймс, размышляя над самой основной из загадок: как что-то возникло из ничего? Этот вопрос выводит из себя, решил Джеймс, поскольку требует объяснения, отрицая саму возможность его наличия. Для перехода из ничего в бытие не существует логического моста", писал он.

В науке объяснения на причинах и следствиях строятся. Но если ничто на самом деле ничто, у него нет возможности стать причиной. Дело не в том, что мы не можем найти правильного объяснения - просто перед лицом "Ничто" объяснение не работает.

Этот отказ по больному месту бьёт. Мы существа, любящие повествования. Наши простейшие понятия приходят через истории, а как нечто появилось из ничего - это самая главная история, доисторическая повесть, более фундаментальная, чем "Путешествие Героя" или "парень встречает девушку". Но эта история подрывает суть истории. Эта повесть из самоуничтожения и парадокса соткана.
И как ей не быть такой? Главный её герой - это ничто. Слово, парадоксальное благодаря самому своему существованию в виде слова. Это существительное, вещь, и однако же, это не вещь. Как только мы представим его себе или назовём его, мы разрушим его пустоту, запятнав его значением. Остаётся удивляться: это проблема с "Ничем", или это наша проблема? Космическая или лингвистическая? Экзистенциальная или психологическая? Парадокс физики или мыслей?
Стоит, однако, помнить, что решение парадокса находится в вопросе, а не в ответе. Где-то должен найтись сбой, неправильное предположение, неверное тождество. В таком коротком вопросе "как нечто из ничего появилось? " Мало где можно спрятаться. Возможно из-за этого мы всё время возвращаемся к старым идеям в новой оболочке, играя на пути развития науки фугу, или вариации темы. С каждым проходом мы пытаемся уложить ещё один камень для перехода через реку, продлевая неуловимый мост Джеймса.
Самый старый из камней: если нельзя получить нечто из ничего, попробуй сделать ничто не таким уж пустым. Древние греки считали, что пустое пространство наполнено субстанцией, эфиром. Аристотель считал эфир неизменным пятым элементом, более совершенным, чем земля, воздух, огонь и вода. "Ничто" противоречит Аристотелевой физике, утверждавшей, что тела падают или поднимаются согласно их правильному месту в естественном ходе вещей. Ничто должно быть идеально симметричным, выглядеть одинаково с любого угла, устраняя смысл у абсолютных пространственных направлений "Верх" и "низ". Эфир, по мнению Аристотеля, мог бы служить космическим компасом, основной системой отсчёта, относительно которой можно было бы измерить всё движение. Для тех, кто ненавидел вакуум, эфир изгонял его.
Древний эфир существовал тысячи лет, пока его не переосмыслили в конце XIX века физики, например, Джеймс клерк максвелл, открывший, что свет ведёт себя как волна, всегда перемещающаяся с одной и той же скоростью. А что же волновалось и относительно чего измерялась скорость? Эфир был удобным ответом, предоставлявшим и среду, и систему отсчёта. Но когда Альберт майкельсон и Эдвард Морли решили измерить движение земли сквозь "Эфирный Ветер" в 1887 году, они не обнаружили последнего. А вскоре Эйнштейн своей специальной теорией относительности вбил последний гвоздь в гроб эфира.
Десятилетиями мы считали эфир исторической диковиной, регрессом. Но убить его оказалось труднее, чем мы думали. Сегодня его можно увидеть в другой форме: хиггсовского поля, пронизывающего вакуум пустого пространства, возбуждаемого знаменитым бозоном хиггса. Это скалярное поле, единственный представитель своего вида, подтверждённый экспериментально. Это значит, что в каждой точке пространства у него есть единственное значение (в отличие от поля, описывающего свет, у которого в каждой точке есть как размер, так и направление. Это важно, поскольку означает, что поле будет выглядеть одинаково для любого наблюдателя, неважно, покоящегося или ускоряющегося.
Более того, его квантовый спин нулевой, то есть, оно выглядит одинаково с любого угла. Спин - мера того, как сильно нужно повернуть частицу, чтобы она стала выглядеть так же, как до поворота. У переносчиков взаимодействий (фотоны, глюоны) спин целый - повороты на 360 градусов оставят их неизменными. У частиц материи (электроны, кварки) спин полуцелый, а значит, их нужно повернуть дважды, на 720 градусов, чтобы вернуть к начальному состоянию. Но у хиггса спин нулевой. Как ни вращай, он всегда выглядит одинаково. Прямо как пустое пространство. Симметрия невидимости равна.
Согласно интуиции Аристотеля, сегодняшние физики считают ничто конечным состоянием симметрии - неустанное самоподобие, предшествующее нахождению различий, необходимых для определения "Вещей". В том случае, если физики запускают космический фильм в обратном направлении, отслеживая историю глубокого прошлого, они видят объединение несоизмеримых осколков реальности, превращение их в растущую симметрию, обозначающую источник - ничто.
Хиггс прославился снабжением элементарных частиц их массой, но это скрывает его настоящее значение. Дать частицам массу - это просто. Замедляйте их до скоростей ниже световой, и вот вам масса. Тяжело дать им массу, не поломав доисторическую симметрию. Поле хиггса достигает этого, принимая ненулевое значение даже в состоянии наименьшей энергии. В каждом уголке пустого пространства скукожилось 246 гэв хиггса - но мы этого не замечаем, поскольку оно везде одинаковое. Только скалярное поле может спрятаться на виду. Но его замечают элементарные частицы. Каждый раз, когда масса частицы ломает симметрию вселенной, хиггс тут как тут, маскируясь под пустое пространство, устраняет повреждения. Всегда трудясь в тени, хиггс хранит изначальную симметрию вселенной нетронутой. Можно понять (если и не простить) склонность журналистов к использованию названия "Частица Бога" - даже если Леон ледерман, придумавший оскорбительный термин, изначально хотел назвать её "проклятая богом частица", а его издатель не разрешил ему это сделать.
Всё это значит, что хиггсовское поле ближе к ничто, чем максвелловское понятие эфира. Это самая новая из наших кистей для рисования в пустоте. С его необычной симметрией хиггс работает как маскировка для ничто - но само по себе оно не является ничем. У него есть структура, оно взаимодействует. Физический смысл 246 гэв остаётся неизвестным. При помощи хиггса мы приближаемся к границам ничто, но не можем их переступить.
Только в том случае, если попытки сделать ничто не таким уж пустым не отвечают на вопрос "как Нечто Появилось из Ничего", мы должны сделать причину не такой уж причиной. И у этих попыток есть своя история. Внезапное появление личинок на гниющем мясе во времена Аристотеля привело к распространённому мифу о спонтанном возникновении жизни; дыхание жизни способно возникнуть из пустоты. Граница между ничем и чем-то встала рядом с границей между жизнью и смертью, духом и материей, божественным и земным. В свою очередь это принесло с собой весь набор религий и веры, порождая очень сложное решение нашего парадокса. Мы принимали эту теорию 2000 лет, пока в 1864 её не развеял микробиолог Луи Пастер. Omne Vivum ex Vivo - вся жизнь из жизни. В последующие десятилетия мы обнаружили спонтанное возникновение ещё одной исторической диковины. Но, как и эфир, она снова вернулась к нам, в овечьей шкуре квантовых флюктуаций.
Квантовые флюктуации, украшенные неопределённостью, это следствия без причины, шум в сигнале, первозданная статика, случайная по своей природе. Правила квантовой механики позволяют - даже требуют - чтобы энергия (и, согласно E=mc2, масса) появлялась "из Ниоткуда", из ничего. Сотворение ex Nihilo - так это выглядит.
Принцип неопределённости Гейзенберга - естественный источник квантовых личинок. "Maggot" по-английски - не только личинка, но и блажь, причуда, каприз - прим. Перев. Он постулирует, что определённые пары физических свойств - расположение и импульс, энергия и время - связаны вместе фундаментальной неопределённостью. Чем точнее мы задаём один из параметров, тем менее ясным становится другой. Вместе они формируют связанные пары и предотвращают существование "Ничто". Начните уточнять пространственное положение, и импульс начнёт дико флюктуировать. Определите мелкие и точные отрезки времени, и энергия начнёт колебаться в более широком промежутке маловероятных значений. В самые короткие мгновения на самых кратчайших дистанциях внезапно могут возникать целые вселенные, чтобы затем исчезнуть. Увеличьте изображение мира, и спокойная, структурированная реальность уступает место хаосу и случайности.
Но эти связанные пары сами по себе не случайны: это пары свойств, которые наблюдатель не сможет измерить одновременно. Несмотря на то, как обычно описывают квантовые флюктуации, в мире нет некоей заранее определённой реальности, ёрзающей туда и сюда. Эксперимент показывает, что то, что есть, на самом деле вовсе не существует, а находится в ожидании. Нерождённое. Квантовые флюктуации - это не экзистенциальные, а условные описания - они не отражают то, что есть, но только то, что станет возможным, если наблюдатель решит провести определённое измерение. Будто бы возможность измерения у наблюдателя определяет, что должно существовать. Онтология итог эпистемологии подводит. Неопределённость природы - это неопределённость наблюдения.
Фундаментальная невозможность присвоить определённые значения всем свойствам физической системы означает, что когда наблюдатель проводит измерение, результат получится действительно случайным. На крошечных масштабах, где правят квантовые эффекты, цепочка причин и следствий слетает с катушек. Квантовая механика, как говорил её отец - основатель Нильс бор, "Непримирима с Самим Понятием Причинности". Эйнштейн, как известно, проигнорировал её. "Бог не Играет в Кости", сказал он - на что бор ответил, "Эйнштейн, прекратите советовать богу, что делать".
Но может, это нас стоит винить в ожидании сохранения принципа причинности. Эволюция научила нас любой ценой искать простые шаблоны. Для наших предков, рассекавших африканскую саванну, возможность распознать следствия из причин отмечала границу между жизнью и смертью. Она съела пятнистый гриб и заболела. Тигр перед прыжком приседает. Рассказы выживание означают. Естественному отбору не нужна квантовая физика - так что, как бы мы догадались о её существовании? Но она существует. А причинность - это приближение. Это наше сознание историю ищет.
И что же, вот и всё? Ответ на вопрос "Почему мы Существуем" заключается в том, что нет никакого "почему", что существование - это случайная квантовая флюктуация? Ну значит, мы можем отбросить всякие объяснения и сделать квантовый скачок для преодоления моста Джеймса. Как нечто из ничего появилось? Да просто так. К сожалению, дальше мы так не продвинемся. Космологи верят, что законы квантовой механики могут спонтанно создавать вселенные, эта история просто перекладывает ответственность. Откуда же взялись эти законы? Помните, что мы хотели объяснить, как нечто появилось из ничего - а не то, как нечто появилось из заранее существовавших законов физики. Недостаточно убрать причинность из уравнения - парадокс остаётся.
Вначале было ничто, а потом что-то появилось.
Главное действующее лицо в этой истории - время, переносчик перемен. Может ли решение парадокса заключаться в отрицании времени? В случае если время, как говорил Эйнштейн, всего лишь упорная иллюзия, то мы можем сразу же освободиться не только от причинности, вытекающей из законов природы, но и от вопроса, откуда взялись эти законы. Они ниоткуда не взялись, потому что нет никакой эволюции. Рассказ исчезает, никакой истории нет, и никакого моста тоже нет.
Понятие вечной вселенной, или цикличной, вечно возвращающейся, появляется в самых ранних мифах и историях, от мифологии банту из Африки, до времени сновидений австралийских аборигенов, от космологии анаксимандра милетского до древнеиндийских пуран. Можно увидеть привлекательность этих теорий. Ничто"вечность избегает ".
В наше время эта древня идея возвращается в виде теории стационарной вселенной, сформулированной Джеймсом джинсом в 1920, и затем уточнённой и популяризованной Фредом гойлом и другими в 1940-е. вселенная расширяется, но для заполнения пустот всё время появляется новая материя, поэтому в среднем вселенная не изменяется. Теория оказалась неверной, её заменила теория большого взрыва и вечность уменьшилась до каких-то 13, 8 миллиардов лет. Но в 1960-х стационарная вселенная внезапно вернулась в странном виде - в уравнении H (x)?