В силу каких-то важных, но пока неясных для человека причин, вселенная живет и функционирует по очень четким математическим правилам. В большинстве своем ученые давно уже с этим свыклись, однако некоторые все еще продолжают поражаться удивительному факту. Чем больше теоретикам удается проникать в глубины абстрактных, казалось бы, математических теорий, тем больше наука узнает о закономерностях, управляющих процессами и явлениями в природе. А нередко бывает и наоборот – обнаруживаемые в теоретической физике результаты дают энергичный толчок к развитию очень мощного и красивого математического аппарата, уже абсолютно никак, казалось бы, не связанного с физической наукой и наблюдаемыми в природе явлениями.

В рамках представленной здесь модели все подобные странности объясняются довольно просто – как естественные следствия для вселенной типа «голографическая виртуальная реальность», порождаемая на основе согласованных и выверенных практикой математических программ. Иначе говоря, тут изначально подразумевается существование еще одной – идеальной – реальности из математических форм и структур, выступающих в роли шаблонов для всех объектов окружающего мира и для всевозможных взаимодействий между ними. Идея эта, как известно, далеко не нова, и философской традицией обычно связывается с именем Платона.

В частности, именно у Платона, можно напомнить, пятиугольная структура правильного многогранника-додекаэдра виделась в качестве изначального шаблона, по которому построено мироздание. Примечательно, что подобные идеи имели хождение в просвещенной части Древней Греции и до появления платоновских трудов. Известно, к примеру, что среди пифагорейцев существовал особый способ распознать в незнакомце «своего» – протянуть ему в знак приветствия яблоко. И если человек разрезал плод не вдоль черенка, как все, а поперек, чтобы на срезе обозначилась пятиконечная звезда семян, то этим он демонстрировал и свою принадлежность к пифагорейской школе, и приобщенность к ее знаниям о скрытых тайнах природы.

Пример этот хорош тем, что иллюстрирует сразу два важных факта. Во-первых, показывая мощь человеческой интуиции, способной постигать весьма нетривиальные вещи при минимальном уровне научных познаний. А во-вторых, демонстрируя потрясающую ограниченность формальной науки – коль скоро геометрия додекаэдра (в его более актуальной 4-мерной форме додекаэдрического пространства Пуанкаре) по сию пору так и продолжает оставаться как бы непостигнутой тайной мироздания. Точнее, тайной, почему-то предназначенной лишь для крайне узкого круга посвященных.

*

К счастью, многие другие открытия и достижения древнегреческих мыслителей получили куда большую известность и в сегодняшней науке развиты до грандиозных масштабов. Здесь особый интерес представляет одно из таких открытий, на современном языке именуемое «эквивалентность описаний». То, что два существенно разных, казалось бы подхода – исследование свойств фигур и чисел (иными словами, геометрия и алгебра) – позволяют с разных сторон изучать одни и те же объекты, эллинские мудрецы не только прекрасно знали, но и эффективно использовали. Алгебраические уравнения, к примеру, решая с помощью фигур-чертежей, а особые свойства чисел фиксируя в их геометрических названиях: треугольное число, квадратное число и тому подобное.

Идея эквивалентных описаний на сегодняшний день чрезвычайно популярна в физике. С помощью существенно иных, но доказуемо эквивалентных математических аппаратов этот метод позволяет отыскивать удивительно простые и элегантные решения для задач, которые при прочих подходах представляются чрезвычайно сложными или вообще неразрешимыми. Одним из самых впечатляющих, пожалуй, тому примеров во второй половине XX века стало открытие уравнений нелинейной динамики или детерминированного хаоса, указавших на очень красивое объяснение непостижимому прежде противоречию между вторым законом термодинамики и очевидными процессами усложняющейся эволюции во вселенной.

Второй закон, как все знают, неумолимо диктует, что всякая сложная структура в замкнутой системе с течением времени неизбежно должна распадаться до наиболее вероятного хаотического состояния, лишенного какой-либо упорядоченности. Однако за миллиарды лет своей эволюции вселенная превратилась отнюдь не в хаос. Даже не принимая во внимание такую в высочайшей степени сложную конструкцию, как человек (тоже немаловажная часть вселенной), достаточно легко заметить общие процессы постоянного усложнения структур в окружающем мире.

Элементарными примерами такого рода могут служить повсюду наблюдаемые в природе процессы образования замысловатых, самоподобных и бесконечно повторяющихся структур фрактальной геометрии: в форме облаков и в изломах береговых линий, в причудливых морозных узорах на стекле, в характерном рисунке веток деревьев и так далее. Как установили математики, по сути дела одни и те же нелинейные дифференциальные уравнения детерминированного хаоса описывают механизмы самоорганизации в метеорологии и лазерной физике, в гидродинамике и кинетике химических реакций, в биологических и даже рыночных, наконец, процессах. Важнейшим условием, необходимым для поддержания процессов самоорганизации, является требование незамкнутой диссипативной системы – чтобы она получала энергию извне и рассеивала ее в окружающее пространство.

**

Понятно, какой вывод наиболее естественно следует из этого для наблюдаемой человеком вселенной – что и она в целом не может быть замкнутой системой, получая энергию откуда-то еще… Однако столь простая и очевидная идея большинству ученых почему-то очень не нравится и озвучивается довольно редко.

Вместо этого то и дело предпринимаются попытки объяснения мироздания на основе замкнутой модели. Мощный аппарат современной математики развит уже до такой степени, что с помощью специально подобранных формул и подгонки свободных параметров в уравнениях стало возможным обосновать практически любую теорию, придумываемую человеком. Беда в том, что в результате даже общепринятые в науке теоретические модели нередко противоречат друг другу.

Физика на сегодняшний день представляет собой объединение областей, которые в одних местах стыкуются довольно хорошо, в других более или менее удовлетворительно, но в некоторых местах – просто никак. Ярчайшим тому примером является полная пока что несовместимость двух главных физических теорий – квантовой физики и общей теории относительности.

Для разрешения фундаментальной проблемы с объединением квантовой теории и гравитационного взаимодействия, получившей общее название «квантовая гравитация», учеными ведутся исследования на самых разных направлениях. Одни продолжают искать решение в традиционном русле, все еще надеясь на непротиворечивое «слияние двух фундаментов» – Стандартной Модели и эйнштейновской ОТО. Другие же, причем в явном большинстве, разрабатывают существенно иные подходы, вроде теории струн, петлевой квантовой гравитации, теории твисторов и так далее.

***

Случилось так, что целый ряд наиболее интересных идей в этой области за последние годы выдвинули теоретики-женщины. Имеет смысл подчеркнуть данный факт, коль скоро известно, что относительная доля ученых женского пола в точных науках, и особенно в физике-математике, пока еще сильно уступает доле мужчин. Хотя именно женщинам – в силу присущей им более чувствительной интуиции, быть может – нередко удается выдвигать особо замечательные идеи.

О нескольких таких открытиях следует рассказать подробнее. Потому что они не только значительно продвигают соответствующие направления исследований в квантовой гравитации, но и с математической строгостью подкрепляют сконструированную здесь модель вселенной как квантового компьютера на основе жидкокристаллической голографии. Строго говоря, ни одна из теоретических работ женщин-физиков – Ренаты Лолл, Лизы Рэндалл, Евы Силверстейн и Фотини Маркопулу – абсолютно не подразумевала подобную интерпретацию их результатов. Просто так уж, видимо, устроена общая реальность мира математики и мира снов.

Если формулировать предельно кратко, то суть примечательных открытий этих исследовательниц – глядя через призму вселенной-компьютера – можно изложить так. Лиза Рэндалл и ее коллега-теоретик Раман Сундрум, развивая квантовую физику в пограничной области между Стандартной Моделью и теорией струн, открыли неожиданные свойства мира как дисплея-мембраны. Оказалось, что если мембрана сдвоенная, то появляются возможности (а) для существования не микроскопических, а сколь угодно больших скрытых измерений и (б) для естественного объяснения гигантских различий между силами гравитации и электромагнитных взаимодействий. С другой стороны, Ева Силверстейн, имеющая репутацию одного из ведущих струнных теоретиков, среди прочего сумела в подробностях показать процессы отслаивания тахионов от мембраны с их последующей конденсацией – то есть формирование квантовой голографической памяти.

Если работы упомянутых исследовательниц рассматривают мир-брану как уже имеющуюся данность, то изыскания Фотини Маркопулу и Ренаты Лолл посвящены – каждое сильно по-своему – проблемам возникновения пространства-времени с его причинно-следственными связями и прочими важными свойствами, наблюдаемыми в природе. Так, Ф. Маркопулу, начав с формализма петлевой квантовой гравитации, ныне разрабатывает идею о предгеометрической фазе вселенной – где изначально все атомы материи тесно связаны друг с другом, а затем они расходятся с порождением пространства как регулярной кристаллоподобной структуры. С существенно иной точки зрения, но примерно то же самое по сути – механизмы самоорганизации квантованного пространства-времени в устойчивые структуры – изучает и Рената Лолл в содружестве со своими постоянными соавторами, Яном Амбьорном и Ежи Юркевичем. Их теория носит название Каузальная (т.е. причинная) Динамическая Триангуляция, и именно с нее имеет смысл начать.