Вокруг Света - Журнал Вокруг Света №11 за 2005 год

Сегодня ученые допускают существование вселенных с другим набором параметров и законов, в которых существует жизнь, не похожая на нашу. Например, С. Вайнберг, нобелевский лауреат и один из создателей единой теории электрослабых взаимодействий, в книге «Мечты об окончательной теории» пишет: «Возможно, существуют различные логически допустимые вселенные, причем каждая со своим набором фундаментальных законов».

В толковании антропного принципа пока нет единого мнения, как и в научном диспуте о существовании других вселенных. Голоса разделяются на категоричные — «это не наука», с подробным перечнем доводов, равнодушные — «мне нет до этого дела, я изучаю конкретный физический процесс в нашей Вселенной, а информация о других вселенных все равно недоступна», и, наконец, восторженные — о возможных взаимосвязях бесконечного множества вселенных.

В научных статьях, посвященных рождению и развитию разного рода вселенных, обычно не обсуждается вопрос о том, где все эти вселенные находятся, как они сосуществуют и могут ли взаимодействовать между собой. Авторы научных работ сосредотачивают основное внимание на допустимых свойствах гипотетических миров. Возможно, разные вселенные находятся на колоссальных расстояниях друг от друга, многократно превышающих размер видимой нами части Вселенной. Как считают ученые, весь Мир, возникший после Большого взрыва, во много раз превышает ту его часть, которую мы можем увидеть в телескопы. Она составляет всего 10 28 см, в то время как вся Вселенная имеет к настоящему моменту размер 10 1000 000 000 000 см благодаря инфляционному расширению и последующему Большому взрыву. Вот на таких огромных расстояниях, возможно, и находятся отличающиеся по свойствам вселенные. Такой взгляд обрел научную основу в конце XX века благодаря работам А. Линде, посвященным хаотической инфляции.

Есть и другой подход к вопросу о взаимном расположении различных миров, согласующийся с классической общей теорией относительности А. Эйнштейна. Следуя этому взгляду, разные вселенные находятся внутри друг друга и более «крупные» просто объемлют вселенные «поменьше», как большая матрешка объемлет множество более маленьких. Таким образом, как в нашей Вселенной существует множество изолированных от нас и друг от друга миров, так и наша Вселенная входит в состав других объемлющих ее вселенных. При этом, быть может, наша Вселенная — это всего лишь краткая вспышка и небольшая квантовая флуктуация в какой-то другой вселенной. Согласно ОТО Эйнштейна почти все относительно, и то, что для нас длится миллиарды лет, для другого наблюдателя может закончиться за микросекунды. Хотя в данной ситуации непонятно даже то, как сравнивать секунды и метры разных миров. Ведь если в нашем Мире есть атомы и колебания электронов, то в том, где наша жизнь одно мгновение, быть может, все по-другому. И в нем нет ни атомов, ни протонов с электронами.

Развиваемые в последние годы многомерные обобщения ОТО Эйнштейна открывают еще одну возможность для сосуществования различных вселенных: они могут располагаться в разных измерениях некоего объемлющего их многомерного пространства. Впервые идея о том, что наш четырехмерный Мир включен в Мир большего числа измерений, была высказана российскими учеными В.А. Рубаковым и М.Е. Шапошниковым в 1983 году, и сегодня она активно развивается, в том числе и в виде модели «Мира на бране». Иными словами, на некоей четырехмерной поверхности в многомерном пространстве.

К сожалению, дать полный и всеобъемлющий ответ на вопрос о том, где находятся все эти вселенные, наука пока не может, как и объяснить, что было до того, когда благодаря квантовой флуктуации возник наш мир.

Сложно ли создать вселенную с условиями для зарождения Разума? Под Разумом будем иметь в виду жизнь белковых существ, похожую на нашу. Для возникновения такого рода жизни необходимы как минимум звезды, планеты и атомы.

Начнем с размерности пространства. Природа выбрала трехмерное, и это правильно. Физики, правда, говорят, что наш мир как минимум одиннадцатимерный. Но большая часть этих измерений компактна, а тех, в которых возможно движение, — три. Если пространство имеет всего два измерения или только одно, то в нем, по современным представлениям, нельзя обеспечить жизнеспособность сложных структур, и, соответственно, жизнь в нем невозможна. При трех измерениях пространства, как известно, орбиты планет, звезд в галактиках, а также галактик в метагалактиках устойчивы. Если число измерений больше трех, то, как показал физик Пауль Эренфест в начале прошлого столетия, планеты не смогут удержаться около звезд. Даже небольшие возмущения орбиты планеты приведут к тому, что она либо упадет на звезду, вокруг которой вращалась, либо улетит от нее. Аналогичная судьба постигает и атомы с их ядрами и электронами, они при большем числе измерений оказываются также неустойчивы.

Таким образом, три пространственных измерения идеально подходят для возникновения нашего устойчиво эволюционирующего Мира.

Есть еще особая координата — время, которое по неведомым нам причинам течет только в одну сторону. Без этой координаты в Мире не было бы развития и эволюционных изменений.

Согласно современным представлениям пространство и время возникают вместе с материей в процессе сверхбыстрого (так называемого инфляционного) расширения и Большого взрыва. Идея Большого взрыва впервые была выдвинута нашим соотечественником Г.А. Гамовым в 1946 году. В конце XX века она была дополнена инфляционным расширением и превратилась в достаточно стройную и признанную большинством ученых Стандартную Космологическую Модель.

Однако, хорошо представляя развитие событий в космических масштабах, ученые не могут объяснить, как все происходило на микроуровне. В частности, не совсем ясно, почему при Большом взрыве материи образовалось чуть-чуть больше, чем антиматерии, хотя из соображений симметрии при рождении нашего Мира частиц и античастиц должно было появиться поровну. Последнее было бы катастрофой для землян — по прошествии некоторого времени все протоны и антипротоны, а также электроны и позитроны успешно проаннигилировали бы между собой, оставив на просторах пустой Вселенной одни кванты света и нейтрино.

Частицы возникли на очень раннем этапе формирования Вселенной, когда ее температура равнялась 101 12 К, а возраст —10 -5 секунды. Для жизни белковых существ нужны тяжелые элементы типа углерода, который содержит 12 протонов в ядре. Протоны, имея одинаковый заряд, отталкиваются, а значит, такое ядро мгновенно распадется. Для обеспечения стабильности ядер нужны сильное взаимодействие и нейтроны. Однако нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино. Получается, что все нейтроны, рожденные в тот момент, когда Вселенная была горячей, должны распасться в дальнейшем. Но нейтроны нужны для образования ядер гелия еще до появления первых звезд. Дело в том, что ядерные реакции в звездах чувствительны к начальному составу вещества, и если гелий будет отсутствовать в момент рождения звезд, то темп термоядерных процессов в звездах изменится. В результате чего углерода, кислорода и других тяжелых элементов окажется слишком мало. Благодаря сильному взаимодействию при столкновении протон и нейтрон объединяются в одно целое — ядро дейтерия, внутри которого нейтрон может существовать сколь угодно долго. Но когда Вселенная была горячей с температурой 10 10 К, имелось много высокоэнергичных фотонов, которые разрушали ядра дейтерия, освобождая при этом нейтроны.