В 20–х годах XX века Эдвин Хаббл обнаружил, что вселенная расширяется и галактики удаляются друг от друга со скоростями, пропорциональными их расстоянию друг от друга. Это открытие было применено к прошлому, и таким образом появилась известная теория Большого взрыва. Она утверждает, что несколько (15, согласно последним предположениям) миллиардов лет назад вселенная возникла путем взрыва из некой точки (условно, поскольку считается, что она практически не имела протяженности), или, лучше сказать, некоего состояния одновременно бесконечной энергии и бесконечной плотности. И с тех пор галактики — продукты этого взрыва — продолжают удаляться друг от друга. Эта теория получила поддержку после открытия фонового космического излучения. Холодный эфирный шум, наполняющий всю вселенную, обычно считается неким космическим реликтом, многократно отраженным звуком, доносящимся из тех времен, когда вселенной было всего какие–то полмиллиона лет и она еще только–только остыла до той степени, чтобы излучение и материя разделились.

Квантовая космология

Можно попытаться проследить космическую историю до как можно более ранней стадии образования. С одной стороны, задача облегчается тем, что на самой ранней стадии вселенная практически однородна по своему составу и почти лишена структуры, поэтому она представляет собой очень простую для изучения физическую систему. С другой стороны, правда, задача осложняется тем, что чрезвычайно высокие энергии, преобладающие в ранний период развития космоса, создают реальность такого рода, которая лежит за пределами нашего достоверного знания, поэтому мы лишь можем строить гипотезы на эту тему. Можно сказать, что о периоде истории вселенной с момента, примерно равного одной миллиардной доли секунды от начала ее существования, до нескольких миллионов лет мы что–то знаем с достаточной степенью уверенности и понимаем важнейшие физические процессы, происходившие в то время. После окончания этого периода вселенная становится структурно более сложной. Теории, касающиеся времени до начала этого периода, гораздо более уязвимые и в основном умозрительные. Наибольшую неуверенность вызывает период времени, прошедший с начала космической истории, сравнимый с временем Планка, то есть 10–43секунды. В ту эпоху вселенная, по–видимому, была столь мала, что квантовые эффекты должны были быть важны для мироздания. И все же полной согласованности между квантовой теорией и общей теорией относительности (современной теорией гравитации — базой для всех теоретических построений в области космологии) не наблюдается. Многочисленные рассуждения на тему квантовой космологии, встречающиеся в популярной литературе, необходимо воспринимать с осторожностью. Нужно помнить фразу великого советского физика–теоретика Льва Ландау о том, что космологи «часто ошибаются, но никогда не сомневаются». Однако в общих чертах такая теория достаточно правдоподобна и важна, чтобы послужить материалом для обсуждения.

Поскольку квантовая теория склонна затемнять реальность, это вполне может случиться и с тезисом о первоначальном единстве. В таком случае можно будет говорить о том, что у вселенной, видимо, есть конец, но нет вполне определенного во времени начала. Также правдоподобно предположение о том, что очень молодая вселенная — примерно через 10–35секунды после взрыва — подверглась своеобразному «вскипанию пространства» (технически, фазовому изменению), что привело к огромному увеличению ее размеров в неправдоподобно короткое время. Этот гипотетический процесс был назван «раздуванием», и с помощью него стало возможным объяснить такие черты мироздания, как практически полное единообразие в распределении на макрокосмическом уровне и баланс между эффектами расширения вселенной и гравитационного притяжения, которые иначе сложно было бы понять.

Квантовый вакуум — не пустое «ничто», а активная среда, полная флуктуирующей энергией. В таком случае не таким уж невероятным будет предположение, что причиной образования космоса могла быть вакуумная флуктуация, невероятным образом увеличенная «вздутием».(Техническое замечание.Ее долгое существование в таком случае позволило бы космосу иметь фактически нулевую суммарную энергию благодаря тому, что положительная энергия материи и движения аннулируется отрицательной потенциальной энергией гравитации.) Но объективно не существует научного свидетельства того, что космос образовался именно таким образом.

Ни одно из этих научных положений не было проработано достаточно удовлетворительно. Все они существуют на правах гипотез с разной степенью правдоподобия и обоснованности. Какое значение, при своей истинности, они могут иметь для богословия, мы поговорим в одной из следующих глав, когда будем рассматривать доктрину о сотворении?

Антропный принцип

Мы уже говорили о том, что сглаживающий процесс «вздутия» должен был послужить балансом между расширяющим эффектом Большого взрыва, благодаря которому галактики разлетаются в разные стороны, и связывающим эффектом гравитации, стягивающим материю вместе. В результате получается вселенная, которая, с одной стороны, не стала в очень короткий срок слишком разреженной, но, с другой стороны, не свернулась обратно в первоначальное состояние. Только в таком сбалансированном мире возможно достаточно интенсивное взаимодействие между его компонентами, и только он способен обеспечить взаимодействие, достаточно длительное, чтобы обеспечить плодотворное развитии, впоследствии приведшее к появлению жизни на Земле.

В первые три минуты своего существования вселенная была достаточно активной, чтобы стать ареной для ядерных реакций. Когда остывание положило конец этому периоду, макроскопическая ядерная структура космоса была зафиксирована в том виде, в котором она существует сейчас, то есть на три четверти — водородная, на одну четверть — гелиевая. Изобилие водорода говорит о том, что когда, примерно через 1 миллиард лет, силы гравитации притянули обратно массы материи, уже сконденсировавшиеся в звезды и галактики, постоянное снабжение энергией, осуществляемое водородными звездами типа Солнца, оказалось пригодно и для развития жизни. Другие безымянные звезды тоже сыграли важнейшую роль в том, что наше существование стало возможным. Химические строительные материалы жизни (углерод, кислород и т. п.) могли образоваться только в «ядерной топке» внутренней части звезды. Изящная цепочка ядерных реакций превращает первоначальные водород и гелий в эти более тяжелые элементы, что позволяет некоторым звездам закончить свое существование путем «взрыва сверхновой». Их ядерный материал выбрасывается в окружающее пространство, где он может создать пригодную химическую среду на одной из планет второго поколения типа Земли.

Ученые очень неплохо понимают физику этих процессов. Оказывается, все они в той или иной мере зависят от сил природы, понимаемых в точности так, как они существуют в нашей вселенной. Очень незначительные изменения в количественных показателях, определяющих физическое строение мира, таких как внутренняя сила тяготения или электромагнитного взаимодействия, сделали бы космическую историю скучной и нерезультативной. Другими словами, вселенная, способная породить жизнь, основанную на углероде, — весьма специфическая вселенная, «очень точно настроенная», так сказать, в отношении характера своих физических процессов. Такая поразительная точка зрения получила название «антропный принцип». Не всякий старый мир способен произвести на свет антропоидов, то есть существа, сравнимые по сложности с человеком.

В пользу этого подхода говорит изучение земных биологических процессов. Гомеостатические механизмы, поддерживающие содержание кислорода в атмосфере Земли, ее температуру и соленость морей в допустимых границах, очень тонко сбалансированы. Многие замечательные свойства воды кажутся необходимыми, если говорить о возможности развития жизни, а ведь они — следствие именно такого, а не иного строения нашего мира. Столь огромный размер видимой вселенной — сотни тысяч миллионов галактик, в каждой из которых сотни тысяч звезд — необходим для развития жизни на хотя бы одной из планет. Этот процесс занимает 15 миллиардов лет, и космологи знают, что только вселенная размером, по крайней мере, как наша, могла бы просуществовать так долго.

Несмотря на то что у нас есть прямой научный опыт наблюдения только нашей вселенной, ученые могут в своем воображении мысленно посещать другие возможные миры, близкие нашему. В том смысле, что они похожи на нашу вселенную, но, скажем, физические константы в них имеют другие численные значения. Вывод, который можно сделать из такого рода путешествий, таков: наша вселенная — всего лишь крохотный плодородный участок в том, что можно было бы назвать бесплодной пустыней потенциально возможного. Для развития столь продуктивной и сложной структуры необходимы подходящие законы (не слишком строгие, чтобы что–то все же могло произойти, но и не слишком мягкие, чтобы не порождать хаос, и квантовая механика кажется идеальной с этой точки зрения), подходящие конституирующие элементы (вселенная, состоящая только из электронов и фотонов, не имела бы достаточного потенциала для построения разнообразной структуры), подходящие числовые значения сил (например, ядерных сил, способных порождать элементы внутри звезд), подходящие обстоятельства (достаточно большая вселенная). В этом научном смысле антропный принцип очень широко известен. Существует огромное количество разнообразных мнений по поводу того, насколько большое значение можно приписывать этому принципу.

Так называемый слабый антропный принцип просто констатирует, что наше присутствие во вселенной предполагает, что ее природа должна быть приспособлена для жизни, основанной на углероде. К примеру, не случайно, что нашей вселенной 15 миллиардов лет, потому что вселенная 10 миллиардов лет отроду не смогла бы произвести на свет антропоидов. Антропный принцип в такой форме просто констатирует очевидное, но не может объяснить поразительного характера тех конкретных обстоятельств, которые необходимы, чтобы это было именно так. С другой стороны, так называемый сильный антропный принцип, утверждающий, что наша вселенная должна была быть способна породить жизнь (что это одна из ее онтологических характеристик), не может считаться полностью научным. Его телеологический характер явно предполагает то, что он должен идти дальше науки и становиться уже на почву веры, чтобы предоставить необходимые объяснения.

Одним из философов, занимавшихся этими вопросами, был Джон Лесли. Он придумал следующее иносказание. Предположим, что вас собираются казнить. Вы привязаны к столбу, ваши глаза завязаны, и на вашу грудь направлены ружья десяти прекрасно обученных стрелков. Офицер командует: «Огонь!», раздаются выстрелы… Но в следующий момент вы обнаруживаете, что остались живы! Что вы делаете? Вы просто уходите, говоря: «А ведь я был почти уже мертв»? Разумеется, нет. Ведь такое замечательное событие требует объяснения. Лесли говорит, что возможны только два рациональных объяснения тому, что вам так повезло. И сегодня случается множество подобных казней, но даже очень хорошо обученные стрелки иногда промахиваются, так что ваша казнь могла оказаться тем самым случаем, когда они промахнулись. Другое объяснение состоит в том, что вы на самом деле чего–то не знали. Стрелки могли быть на вашей стороне и промахнуться специально.

Видно, как эта притча перекликается с размышлением над антропным принципом. Апелляция к его слабой форме была бы эквивалентна простому пожиманию плечами по поводу того, что вы остались живы. Но ведь такое замечательное событие просто требует объяснения, адекватного значительности произошедшего. Необходимо признать, что поиски метанаучного понимания антропного принципа необходимы не только из–за простой очевидности очень небольшого шанса существования именно таких физических законов из огромного числа возможных, но и из–за сочетания такого неправдоподобного своеобразия с его глубокой значимостью. Мы обычно не ищем смысла в раскиданных на траве белых камешках, поскольку слишком много вариантов того, каким образом они могут лежать. Они заинтересуют нас только в том случае, если узор, которые они составляют, несет какой–то более высокий смысл, например если это сигнал SOS.

Объяснения, предлагаемые Лесли, интерпретируются в рамках антропного принципа либо через «множество миров», либо через «волю Создателя». В первом случае, если существует очень много миров, и в каждом из них существуют разные законы, может случиться так, что в одном из них случайно образовались именно такие условия, какие необходимы для возникновения жизни, основанной на углероде. Это и есть тот мир, в котором мы живем, потому что мы не смогли бы появиться нив каком другом. В другом случае, возможно, что вселенная всего одна, и ее физические составляющие очень тонко подобраны именно для того, чтобы послужить плодородной почвой для осуществления воли Создателя по произведению на свет жизни.

Оба эти объяснения — метафизические по сути. Они идут дальше того, что наука сама по себе могла бы нам предложить. Объяснение «множества миров» иногда преподносится как чисто научное, но на самом деле набор этих миров может быть только умозрительным, а это значительно больше того, что с чистой совестью одобрила бы здравомыслящая наука. В качестве примера такой метанаучной идеи можно привести гипотезу о том, что вселенная вечно вибрирует, и Большой взрыв, следующий за каждым кризисом, порождает мир с совершенно другими физическими законами. (Квантовая теория «множества миров», даже если предположить, что она верна, совсем не то же самое, поскольку ее «многие миры» отличаются друг от друга только результатами квантовых процессов, а не базовыми физическими законами.) Метафизическая гипотеза о существовании Создателя будет рассмотрена подробнее в четвертой главе.