Какие законы формируют Вселенную со всем ее содержимым? Ответ, который дают практически все успешные физические теории со времен Галилея, состоит в построении динамики, т. е. описания того, как будет развиваться с течением времени физическая система, для которой задано ее состояние в некоторый момент времени. Эти теории ничего не говорят нам о том, на что похож наш мир, вместо этого они утверждают следующее: «если мир был таким-то в один момент времени, то он будет выглядеть так-то в некоторый более поздний момент». Подобная теория ничего не скажет нам о том, как устроен мир, если мы не сообщим ей, как он был устроен раньше.

Несмотря на очевидную практическую полезность концепции времени, часто утверждают, что времени не существует. Я придерживаюсь противоположной точки зрения: давайте представим, что время действительно существует, и Вселенная описывается квантовым состоянием, подчиняющимся обычной, зависящей от времени, квантовой механике. Согласование эту простой картины с известными фактами о нашей Вселенной оказывается нетривиальной задачей, но, принимая ее всерьез мы можем обнаружить глубокие факты о фундаментальной природе реальности. Стрела времени находит правдоподобное объяснение во «Вселенной Гераклита», описываемой квантовым состоянием вечно эволюционирующем в бесконечномерном гильбертовом пространстве.

Согласно теории Большого взрыва, у нашей Вселенной есть вполне конкретный возраст, который сейчас оценивают в 13,7 млрд лет. Довольно мало для такого значительного объекта, как Вселенная, не правда ли?

Каких-нибудь пятьдесят-шестьдесят лет тому назад то, о чем здесь было рассказано, еще не приходило в голову даже самым проницательным мыслителям. Теперь оно становится всеобщим достоянием. А то, что многие вопросы еще не решены, ни в коей мере не умаляет значения уже достигнутого. Это обычное состояние науки, которая по самой своей природе чужда косности и застоя, не приемлет авторитарности и догматизма, находится в постоянных исканиях, отвечает на бесконечные «почему», ошибается и исправляет ошибки, совершая свой нескончаемый путь к вечно ускользающей истине.

Как и все люди, многие ученые неравнодушны к сенсациям, но предпочитают сенсации научные. Только не часто случается, чтобы новое сенсационное открытие задело буквально всю физику. Так было в начале ХХ века. В университетах лекторы с каким-то оттенком зависти до сих пор рассказывают студентам о том фантастическом времени, когда разом появились такие гиганты, как Альберт Эйнштейн, Нильс Бор, Поль Дирак и другие блестящие ученые, перевернувшие всю классическую физику. Понадобилось несколько поколений, чтобы новые физические идеи органично впитались наукой, а затем стали плодоносить (иногда, увы, грибами термоядерных взрывов). Революционные научные и технические достижения второй половины ХХ века основывались главным образом на гигантском прогрессе в физике твердого тела, прежде всего полупроводников. Но на новом стыке веков в науке стали разворачиваться события, масштаб которых вполне сопоставим с тем, что был в начале XX века. На международных конференциях доклады о новостях космологии собирают массу народа. Нового Эйнштейна пока не видно, но дело зашло очень далеко. Речь в предлагаемой статье пойдет о новых открытиях, которые привели к небывало глубокой ревизии представлений о Вселенной, в которой мы обитаем.

От меня (Den): как видно из названия, статья далеко не новая, но все же представляет некий интерес, хотя бы потому что содержит популярный обзор проблем, до сих пор не нашедших решения.

В 1904 г. Анри Пуанкаре предположил, что любой трехмерный объект, обладающий определенными свойствами трехмерной сферы, можно преобразовать в 3-сферу. На доказательство этой гипотезы ушло 99 лет. (Внимание! Трехмерная сфера – это не то, о чем вы подумали.) Российский математик доказал высказанную сто лет назад гипотезу Пуанкаре и завершил создание каталога форм трехмерных пространств. Возможно, он получит премию в  $1 млн.

Альфонс Мудрый, правивший Кастилией в XIII веке, глубоко уважал астрономию. На то имелись совершенно прагматические причины: знание точного положения планет на небе было жизненно необходимо для составления точных гороскопов. Для повышения их качества Альфонс заказал новые астрономические таблицы, основанные на теории Птолемея — последнем слове тогдашней космологии. Но когда ему объяснили тонкости птолемеевой системы, он отреагировал весьма скептически: "Если бы Всемогущий Бог посоветовался со мной перед творением, я бы порекомендовал что-нибудь попроще".

Теория инфляции говорит нам, что Вселенная как целое будет существовать вечно, но наша местная область — наблюдаемая Вселенная — вполне может иметь конец. Этот вопрос был в центре внимания космологов на протяжении большей части прошлого столетия, и за это время наши представления о конце света несколько раз менялись. Я не буду касаться истории данного вопроса, а изложу современное состояние космической эсхатологии.

Ученые рассматривают законы физики как компьютерные программы, а Вселенную – как компьютер. Чем  компьютер  отличается  от черной  дыры?  Звучит  как  шутка о  Microsoft,  но  это  один  из  самых серьезных  вопросов  современной физики.  Для  большинства  людей компьютеры  –  это  красивые  коробки на столе или чипы размером с  ноготь, размещенные в современной  аппаратуре. Но  для физика  все физические системы – компьютеры. Камни, атомные бомбы и галактики не могут работать под управлением популярных операционных систем, но они регистрируют и обрабатывают информацию. Электроны, фотоны и другие элементарные частицы несут  в  себе  информацию,  которая  изменяется  каждый  раз,  когда  частицы  взаимодействуют  друг с  другом.  Физическое  существование  и  информационное  содержание неразрывно связаны. Как сказал физик  Джон  Уилер  (John  Wheeler) из  Принстонского  университета, «все  –  из  бита».

Таинственное несоответствие между теорией и наблюдениями «музыки» космического микроволнового фона напоминает то, как если бы инструменты в большом оркестре играли невпопад. Пока не ясно, ошибочны ли наши наблюдения, или Вселенная сложнее, чем мы думали.