5. Квантовое рождение вселенной “из ничего”. Семантичес­кий аспект

Эвристическая ценность языка философии науки и в частности идеи целостности состоит очевидно не в том, чтобы с его помощью можно было получить какие-то количественные предсказания. Это невозможно. Невозможно хотя бы потому, что саму идею квантовой целостности нельзя выразить количественно. Более того, по самому своему существу она относится к другой сфере познания — сфере понимания; в частности — понимания эпистемологических оснований применения количественных методов в описании природы. Идея целостности лежит в сфере понимания оснований точного естествознания и в качестве таковой способна прояснить внутренний смысл применяемых в нем средств и методов описания природы. В этом своем подлинном качестве она оказывается незаменимым средством разрешения парадоксов и прояснения различного рода эпистемологических трудностей, возникающих в граничных (предельных) областях познания, как это мы видели на примере прояснения эпистемологического смысла парадоксов в основании теории множеств, неразрешимости континиум-гипотезы, оснований принципа стационарности действия и базирующихся на нем интегральных вариационных методов, оснований онтологического статуса потенциальных возможностей квантовой системы, импликативнологической взаимосвязи и скоррелированности их в чисто квантовом состоянии, и т.д. Таким образом идея целостности призвана дать эпистемологическое истолкование результатам количественного описания мира и гармонизировать понимание смысла этих результатов в рамках холистической картины природы.

Это особенно хорошо можно проследить на сравнительно новом результате современной квантовой космологии, представленном идеей квантового рождения Вселенной “из ничего”, столь обескураживающей не только наше повседневное, но и “высоконаучное” (но слишком классическое) мышление.

Под Вселенной будем понимать, как общепринято, пространственно-временную структуру, заполненную веществом и излучением (полями). Такая четырехмерная вселенная является замкнутой и конечной при любой большей нуля плотности массы-энергии (а в отношении последнего очевидно сомневаться не приходится). Такая вселенная, как известно с 1922 г. благодаря работам А. А. Фридмана, является принципиально нестационарным, в настоящее время находящимся в стадии расширения объектом. Тщательный математический анализ уравнений общей теории относительности показывает, что процесс расширения наблюдаемой вселенной начался с геометрической точки (ее еще называют особой или сингулярной точкой) примерно 18-20 миллиардов лет тому. Это и был акт внезапного рождения мира “из точки”, названного в космологии Большим взрывом. С самого начала ясно, что “особая точка” или “сингулярность” из которой родился наш мир есть, конечно, следствие математического языка общей теории относительности, в частности используемых в ней дифференциальных уравнений. Поиски способов как-либо избежать этого непостижимого факта в истории вселенной — рождения ее из точки — увенчались доказательством в 1962 г. Ст. Хокингом и Р. Пенроузом так называемых топологических теорем о сингулярностях, согласно которым рождение вселенной из точки является общим и неизбежным свойством любых космологических моделей вселенной, построенных на базе общей теории относительности. Расчеты показывают, что этой точке в прошлом нашей вселенной соответствует бесконечная плотность массы-энергии, бесконечная кривизна пространства-времени и ряд других явно не имеющих физического смысла свойств. Отсюда ясно, что при движении в прошлое такая точка на самом деле недостижима, ибо раньше ее достижения сами понятия пространства и времени и связанные с ними представления и методы должны потерять свою применимость. Тем не менее проблема рождения вселенной была поставлена.

Вспомним однако, что релятивистская (т.е. базирующаяся на общей теории относительности) космология является классической по своему существу, а потому в очень малых масштабах (вблизи “точки”) должна уступить место теории микросостояний и микрособытий, какой является квантовая теория. Проблема сингулярной точки, предшествовавшей Большому взрыву, в квантовой теории гравитации снимается хотя бы тем, что ее достижению препятствуют флуктуации самой метрики, а возможно топологии пространства-времени. Вместе с тем идея квантового рождения вселенной в квантовой космологии получила новое развитие.

Прежде всего в работах П. И. Фомина (Украина) было обосновано важное исходное положение, согласно которому не существует таких законов сохранения, которые бы запрещали квантовое рождение вселенной “из ничего”. Смысл этого утверждения будет разъяснен ниже. Среди авторов, внесших свой вклад в становление и развитие этой идеи следует назвать Я. Б. Зельдовича (СССР), Г. И. Наана (Эстония) и И. Трайона (США).

В концепции квантового рождения вселенной сегодня можно проследить две линии. Первая из них предполагает за счет квантовых вероятностных механизмов топологическое “отпочкование” от уже существующей Вселенной вначале очень маленьких, но способных к дальнейшему росту замкнутых миров. Материнская Вселенная должна быть достаточно большой для того чтобы, вероятность такого процесса не могла быть пренебрежимо малой. В результате мы приходим к множественности вселенных, возможности их “столкновений” и “взаимодействий” с наблюдаемыми эффектами и т.п.

Характерной особенностью этого подхода является то, что хотя каждая вселенная с данной точки зрения рождается и умирает, однако существует нечто вроде Метавселенной, в которой всегда есть одна вселенная, способная породить на основе квантового вероятностного процесса “отпочкования” другие вселенные. Поэтому в строгом смысле собственно о рождении вселенной ”из ничего” здесь еще речь не идет: всегда была какая-то вселенная.

Неясен в такой модели и вопрос, связанный с “ метапространством” этих множественных миров. Если такие миры физически взаимодействуют между собой, то их взаимодействие должно породить метапространственно-временную структуру, которая в соответствии с общими релятивистскими идеями сама должна быть нестационарной и имеющей свою собственную теорию. Но в квантовой концепции рождения мира “из ничего”, подчеркивается замкнутость миров: взаимодействие и столкновение миров наблюдается лишь “изнутри” каждого из них “по внутренним” следствиям этих процессов. Такое исключение возможности непосредственной физической верификации других миров в определенной мере обесценивает идею их множественности, превращая ее в чисто умозрительную гипотезу.

В рамках этого подхода остается также неясным, откуда берется сам квантовый принцип, диктующий соответственные вероятностные механизмы рождения миров.

Другая линия в концепции квантового рождения вселенной представляется более радикальной. Суть ее состоит в “эксплуатации” принципиальной несводимости к нулю вероятности рождения частиц и квантов полей в любой области пространства. Возникшие на этой основе в результате флуктуации частицы собственным полем тяготения замыкают ими же порожденную пространственно-временную структуру, так что свойство замкнутости ее обеспечивает тождественное равенство нулю полной массы (и энергии) электрического и барионного заряда такого мира ( барионная ассиметричность наблюдаемого мира является следствием более поздней эволюции вселенной). В этом смысле говорят, что не существует законов сохранения, запрещающих квантовое рождение вселенной “из ничего” (из вакуума). Какова природа этих вероятностей, что лежит в их основе ?

Ответ на этот вопрос лежит в основной идее квантовой механики, связанной с допущением планковской константы h. Эта идея состоит в признании уникального свойства целостности и неразложимости мира на множество каких-либо элементов в субквантовом уровне. Любая реальная, т.е. имеющая физический смысл, детализация физических состояний в терминах элементов и их множеств может быть осуществлена либо в обычном геометрическом пространстве, либо в пространстве импульсов, масс (энергий) или в других пространствах эмпирически верифицируемых физических величин. Но ни в одном из этих пространств данная детализация не может быть абсолютной и исчерпывающей в силу существования наименьшей конечной величины h, влекущее за собой появление соотношения неопределенностей для любого выбранного способа детализации. Это обусловлено тем, что любое из пространств нашего возможного опыта оказывается частным сечением более общего пространства действий, в котором всегда существует неделимая и неразложимая ячейка (здесь N — число измерений такого пространства), в силу чего с необходимостью возникают соотношения неопределенностей для любого выбранного способа описания (или детализации состояния системы.

Отсюда вытекает принципиальный вывод: при всей очевидности множественности структуры вселенной в субквантовом уровне она существует как неделимая единица, чуждая всякой множественности и неразложимая на элементы и множества.

Следует подчеркнуть, что хотя идея квантовой целостности мира неоднократно высказывалась, но она почти никогда не доводилась до своего полного и бескомпромиссного выражения из-за психологических трудностей осознания относительности и неуниверсальности понятий "элемент" и "множество элементов",а также того, что должно прийти на смену этим понятиям. А таким новым понятием, необходимым здесь, является абстрактное, ненаглядное, чувственно (или эмпирически) невыразимое свойство целостности мира как конечной неразложимости его на множества и элементы. Именно так понимаемое свойство целостности и с ним связанная (от него производная) неустранимая и всегда сохраняющаяся неполная разложимость мира на множество элементов является объективной основой существования "в пустоте" неустранимой и несводимой к нулю вероятности рождения частиц и квантов полей.

Таким образом, мы приходим к выводу, что под основой существования физического вакуума нужно понимать свойство неразложимости физических систем (в конечном счете — всего мира) на множество каких-либо элементов. Это уникальное свойство целостности и неделимости мира является объективной основой онтологического статуса потенциальных возможностей квантовых систем и их взаимосогласованности и скоррелированности, проявляющихся в квантово-корреляционных эффектах. Ранее изученные факты относительности и неуниверсальности понятия множества в познании означают, что все традиционные мировоззренческие вопросы, опирающиеся на данное понятие (или использующие его в качестве основы) должны быть исследованы прежде всего с точки зрения установления границ их осознанного применения. Как говорил В. Гейзенберг, любое научное понятие, каким бы широким оно ни было, все же имеет только ограниченную область применимости. Не составляет в этом смысле исключения и понятие абстрактного множества, а также те понятия и представления, которые эксплицируются на его основе.

Если вернуться к вопросу: но было же все-таки нечто, из чего вселенная произошла? — то нужно прежде всего отметить, что вся столь очевидная психологическая жгучесть и весьма острая настоятельность этого вопроса обусловлена некритической и неосознаваемой абсолютизацией обычного и глубоко укоренившегося в нашем сознании представления о мире как о множестве каких-то элементов. Данная ситуация оказывается эквивалентной вопросам, которые задавались еще не так давно при обсуждении замкнутости пространственно-временной структуры вселенной:что есть дальше? что за пределами замкнутого пространства и т.д. И в том, и в другом случае вначале допускается неявное и неосознаваемое распространение представлений о пространстве или множественной структуре реальности за пределами их применимости, а затем, приняв на этой, по существу, вымышленной основе, что есть само "дальше" или "нечто", спрашивают о возможном содержании этого "дальше" или "нечто". На деле же в подобных ситуациях не существует ни "дальше", ни "нечто" нигде, кроме как в голове вопрошающего.

Понятия "дальше" — "ближе", "раньше" — "позже" поддаются какой-либо разумной физической верификации лишь в пределах реальной структуры пространственно-временных отношений. И если получен вывод о замкнутой топологии данной пространственно-временной структуры, то это означает, что все реальные,имеющие физический смысл отношения "дальше" — "ближе", "раньше" — "позже" исчерпываются указанным замкнутым многообразием и не имеют никакого смысла вне его.

Точно так же обстоит дело и с вопросом о происхождении вселенной из “чего-то”, якобы ей предшествовавшего. Местоимение “нечто” поддается какой-либо разумной физической верификации лишь на уровне мира как многообразия (множества частиц и квантов поля). Но мы видели, что реальный физический мир есть не только множество каких-то объектов-элементов, он демонстрирует также уникальное свойство целостности и неразложимости. Следовательно, современная релятивистская космология, описывая мир как многообразие частиц и квантов (включая и флуктуации вакуума), еще не описывает всю реальность, поскольку в этом описании не находит явного выражения противоположный аспект реальности — свойство конечной физической неделимости и неразложимости мира на множества элементов. А с другой стороны, именно поэтому рождение мира в результате флуктуации вероятностей в вакууме предстает как рождение его “из ничего”, ибо вероятности, выражающие свойство конечной неделимости мира и неразложимости его на множества элементов, конечно, не есть “нечто”, существующее наряду с (рядоположенное с) другими множественными “нечто” (реальными частицами и квантами излучения).

Поэтому не только бессмысленно спрашивать, было ли “нечто”, из чего произошла Вселенная (как бессмысленно спрашивать об элементах и множествах до появления самой возможности существования элементов и множеств), но и нет никакой необходимости в постулировании этих “нечто” для объяснения рождения мира, поскольку концепция квантового рождения мира в этом вовсе не нуждается, получая мир множественной вселенной за счет флуктуации мира как неделимого и (в конечном счете) неразложимого на множества целого. Все дело сводится к этой взаимной дополнительности и самосогласованности, внутренней завершенности и сбалансированности двух аспектов реальности: мира как многообразия и мира как неделимого и неразложимого на множества целого, что исключает всякую необходимость в каких-либо внешних предположениях (относятся ли они к богу как к творцу вселенной или к догмам метафизического мышления).

Все изложенное отнюдь не означает возведение неких “запретов” на “расчленение” и “структурирование” физического мира. Более того, идея квантовой целостности мира как в конечном счете неделимого и неразложимого на множества отнюдь не противоречит известным тезисам о бесконечности и неисчерпаемости мира. Подлинная бесконечность и неисчерпаемость как раз состоит и эффективно проявляется в том, что нет такого конкретно-научного понятия, которое имело бы неограниченную применимость в описании природы и могло бы быть основой исчерпывающего ее описания (хотя бы в принципе). Это справедливо и относительно предельно общего и абстрактного понятия множества. Если бы мир был только множеством каких-либо элементов (безотносительно к их природе), то тем самым абстрактное понятие множества уже давало бы исчерпывающее и завершенное описание его общих структурных свойств. На самом деле это, конечно, не так. Ни понятие множества, ни понятие целого (как не-множества) не в состоянии дать порознь исчерпывающего описания мира. Нужна подлинно диалектическая концепция взаимной дополнительности этих понятий в описании мира.

Это не означает также и того, что множественный аспект реальности является обязательно конечным и только поэтому мы можем перейти к аспекту мира как неразложимого на множества. Прямого перехода от множества к целому (как не-множеству) нет ни в логике человека, ни в физике мира. Даже превосходящий всякое воображение мир актуально бесконечных множеств произвольных мощностей Кантора в состоянии дать основу лишь для одной стороны реальности. Другая же сторона, прямо противоположная по своей сути (мир как неделимое и неразложимое на множества целое), полностью ускользает из этого описания. И вместе с тем мир как неделимая целостность, не будучи чем-то или нечто, через порождаемые им неустранимые потенциальные возможности элементов и множеств (т.е. нечто) стоит у истоков квантового рождения вселенной “из ничего”.

В этой связи вспоминается следующий эпизод. Я. Б. Зельдовичу, докладывавшему в астрономическом институте им. Штернберга в Москве о квантовом рождении Вселенной “из ничего” бал задан вопрос: “Но нужен ли Вам хотя бы физический вакуум?”,— на что последовала блестящая реплика докладчика в духе знаменитого ответа Лапласа Наполеону: ”В этой гипотезе я не нуждался !”.