Условия , не только ничего не может стать чем - то , это требуется .

Ранний космологический пример того, что “ ничто ” может быть неустойчивым
и образовывать нечто, является результатом попыток понять, почему мы живем во
вселенной материи.

Вы, вероятно, не просыпаетесь каждое утро, задаваясь этим вопросом, но тот
факт, что наша вселенная содержит материю, поразителен. Что особенно
примечательно, так это то, что, насколько мы можем судить, наша Вселенная не
содержит значительных количеств антивещества, которое, как вы помните, требуется
для существования квантовой механикой и теорией относительности, так что для каждой
известной нам частицы в природе может существовать эквивалентная античастица с
противоположным зарядом и одинаковой массой. Любая разумная вселенная при ее зарождении,
можно подумать, что он будет содержать в равных количествах и то, и другое. Ведь
античастицы нормальных частиц имеют одинаковую массу и подобны другим

таким образом, если бы частицы были созданы в ранние времена, то было бы так
же легко создать античастицы.

В качестве альтернативы мы могли бы даже представить себе вселенную антиматерии, в которой все
частицы, составляющие звезды и галактики, были бы заменены их
античастицами. Такая вселенная будет казаться почти идентичной той
, в которой мы живем. Наблюдатели в такой вселенной (сами состоящие из антиматерии)
, без сомнения, назвали бы то, что мы называем антиматерией, материей. Название
произвольное.

Однако, если бы наша Вселенная начиналась разумно, с равным количеством материи
и антиматерии, и оставалась такой, мы бы не задавались вопросом “ Почему? ”
или “ Как? ”. Это происходит потому, что все частицы материи аннигилировали
бы со всеми частицами антиматерии в ранней Вселенной, не оставив ничего, кроме
чистого излучения. Никакой материи или антиматерии не осталось бы, чтобы создать звезды,
или галактики, или создать любовников или антиловеров, которые в противном случае могли бы в один прекрасный день
смотреть и возбуждаться зрелищем ночного неба в глазах друг друга
руки. Никакой драмы. История будет состоять из пустоты, радиационной ванны, которая
будет медленно охлаждаться, что в конечном итоге приведет к холодной, темной, унылой Вселенной.
Ничто будет царствовать безраздельно.

Однако в 1970- х годах ученые начали понимать, что можно
начать с равных количеств материи и антиматерии в раннем горячем плотном
Большом взрыве и для правдоподобных квантовых процессов “ создать что - то из
ничего ”, установив небольшую асимметрию с небольшим превышением материи
над антиматерией в ранней Вселенной. Тогда вместо полной аннигиляции
материи и антиматерии, не приводящей сегодня ни к чему, кроме чистого излучения, вся
доступная антиматерия в ранней Вселенной могла бы аннигилировать с помощью радиации.
материя, но небольшой избыток материи не имел бы сравнимого
количества антиматерии для аннигиляции, а затем остался бы.
Тогда это привело бы ко всей материи, образующей звезды и галактики, которые мы видим
сегодня во Вселенной.

В результате то, что в противном случае могло бы показаться небольшим достижением
(установление небольшой асимметрии в ранние времена), вместо этого могло бы рассматриваться
почти как момент творения. Потому что, как только была создана асимметрия между
материей и антиматерией, ничто не могло впоследствии разделить ее.
Будущая история вселенной, полной звезд и галактик, была, по существу, написана.
Частицы антиматерии аннигилировали бы с частицами материи в ранней
Вселенной, и оставшийся избыток частиц материи выжил бы

через сегодняшний день, устанавливая характер видимой вселенной
, которую мы знаем, любим и населяем.

Даже если бы асимметрия составляла 1 часть на миллиард, осталось бы достаточно
материи, чтобы объяснить все, что мы видим сегодня во Вселенной. На
самом деле, асимметрия 1 части на миллиард или около того - это именно то, что было названо
, потому что сегодня на каждый протон во Вселенной приходится примерно 1 миллиард фотонов в космическом
микроволновом фоне. Фотоны CMBR
являются остатками, на этой картине, ранних аннигиляций материи - антиматерии
около начала времени.

Окончательное описание того, как этот процесс мог произойти в
ранней Вселенной, в настоящее время отсутствует, потому что мы еще не полностью и
эмпирически установили детальную природу микрофизического мира в
масштабах, где эта асимметрия, вероятно, была порождена.
Тем не менее, множество различных правдоподобных сценариев было исследовано
на основе современных лучших идей, которые у нас есть о физике в этих масштабах. Хотя
они различаются в деталях, все они имеют одни и те же общие характеристики.
Квантовые процессы, связанные с элементарными частицами в первичной
тепловой ванне, могут неумолимо и почти незаметно привести пустую вселенную (или, что эквивалентно
, изначально симметричную вселенную материи и антиматерии) к
вселенной, в которой будет преобладать материя или антиматерия.

Если это могло произойти в любом случае, было ли тогда просто случайностью
, что наша Вселенная стала доминировать над материей? Представьте, что вы стоите на вершине
высокой горы и спотыкаетесь. Направление, в котором вы падаете, не было предопределено, а
скорее является случайностью, в зависимости от того, в каком направлении вы смотрели
или в какой момент вашего шага вы споткнулись. Возможно, точно так же и наша Вселенная
, и даже если законы физики фиксированы, конечное направление
асимметрии между материей и антиматерией было обусловлено каким - то случайным
начальное состояние (так же, как и в случае спотыкания с горы, закон
гравитации фиксирован и определяет, что вы упадете, но ваше направление может
быть случайным). Опять же, само наше существование в этом случае было бы
экологической катастрофой.

Независимо от этой неопределенности, однако, замечателен тот факт, что
особенность лежащих в основе законов физики может позволить квантовым процессам
вывести Вселенную из невыразительного состояния. Физик Фрэнк Вильчек,
который был одним из первых теоретиков, исследовавших эти возможности,
напомнил мне, что он использовал точно такой же язык, который я использовал
ранее в этой главе, в статье Scientific American 1980 года, которую он написал

об асимметрии материи - антиматерии Вселенной. После описания того, как
асимметрия материи - антиматерии может быть правдоподобно порождена в ранней
Вселенной, основанной на нашем новом понимании физики элементарных частиц, он добавил
, что это дает один из способов мышления об ответе на вопрос
, почему существует нечто, а не ничто: ничто нестабильно.

Фрэнк подчеркивал, что измеренное превышение материи
над антиматерией во Вселенной на первый взгляд кажется препятствием для того, чтобы
представить себе Вселенную, которая могла бы возникнуть из - за нестабильности в пустом пространстве,
когда ничто вызывает Большой Взрыв. Но если бы эта асимметрия могла возникнуть
динамически после Большого взрыва, то этот барьер был бы устранен. Как он выразился:

Можно предположить, что Вселенная возникла в максимально симметричном
состоянии и что в таком состоянии материи не существовало; Вселенная
была вакуумом. Существовало второе состояние, и в нем существовала материя.
Второе состояние имело несколько меньшую симметрию, но также и меньшую энергию.
В конце концов появилось пятно менее симметричной фазы
, которое быстро росло. Энергия, высвобождаемая при переходе, обрела форму при
создании частиц. Это событие можно отождествить с большим взрывом.
.. Ответ на древний вопрос “ Почему существует нечто скорее
чем ничего? ” было бы, что “ ничто ” неустойчиво.

Однако прежде чем я продолжу, мне снова напомнят о сходстве
между обсуждением асимметрии материи и антиматерии, которое я только что привел
, и обсуждениями, которые мы провели на нашем недавнем семинаре по Истокам, чтобы исследовать наше
нынешнее понимание природы жизни во Вселенной и ее происхождения. Мои
слова были другими, но фундаментальные вопросы удивительно схожи:
какой конкретный физический процесс в ранние моменты истории Земли
мог привести к созданию первых реплицирующихся биомолекул и к чему они могли привести?
метаболизм? Как и в 1970- е годы в физике, последнее десятилетие стало свидетелем
невероятного прогресса в молекулярной биологии. Мы узнали
, например, о естественных органических путях, которые могли бы производить при приемлемых условиях
рибонуклеиновые кислоты, долгое время считавшиеся предшественниками нашего современного
мира, основанного на ДНК. До недавнего времени считалось, что такой прямой путь
невозможен и что некоторые другие промежуточные формы должны были играть ключевую
роль.

В настоящее время мало кто из биохимиков и молекулярных биологов сомневается в том, что жизнь может возникнуть
естественным путем из неживого, хотя особенности ее еще предстоит выяснить.
Но, когда мы обсуждали все это, наш разговор пронизывал общий подтекст
: должна ли жизнь, которая впервые сформировалась на Земле, иметь ту
же химию, что и она, или существует много различных, одинаково жизнеспособных
возможностей?

Эйнштейн однажды задал вопрос, который, по его словам, был единственной вещью, которую он действительно
хотел знать о природе. Я признаю, что это самый глубокий и
фундаментальный вопрос, на который многие из нас хотели бы получить ответ. Он сформулировал это следующим
образом: “ Я хочу знать, был ли у Бога выбор при сотворении Вселенной "
.

Я сделал эту аннотацию, потому что Бог Эйнштейна не был Богом
Библии. Для Эйнштейна существование порядка во Вселенной вызывало чувство
такого глубокого удивления, что он ощущал духовную привязанность к нему, которую он
назвал, мотивируя это Спинозой, прозвищем “ Бог ”. В любом случае,
Эйнштейн имел в виду именно тот вопрос, который я только что описал в
контексте нескольких различных примеров: Уникальны ли законы природы?
И является ли вселенная, в которой мы живем и которая возникла в результате этих законов, уникальной?
Если вы измените одну грань, одну постоянную, одну силу, какой бы незначительной она ни была,
все здание рухнет? В биологическом смысле, является ли биология жизни уникальной?
Уникальны ли мы во Вселенной? Мы вернемся к обсуждению этого самого
важного вопроса позже в этой книге.

Хотя такая дискуссия заставит нас еще более уточнить и обобщить
понятия “ ничто ” и “ что - то ”, я хочу вернуться к тому, чтобы сделать
промежуточный шаг в обосновании неизбежности создания
чего - то.

Как я определил это до сих пор, релевантное “ ничто ”, из которого возникает наше
наблюдаемое “ нечто ”, есть “ пустое пространство ”. Однако, как только мы допустим
слияние квантовой механики и общей теории относительности, мы можем распространить
этот аргумент на случай, когда само пространство вынуждено существовать.

Общая теория относительности как теория гравитации в своей основе является теорией пространства
и времени. Как я описал в самом начале этой книги, это означает, что
это была первая теория, которая могла обратиться к динамике не только объектов
, движущихся в пространстве, но и к тому, как само пространство эволюционирует.