Шон Кэрролл - Вечность. В поисках окончательной теории времени

В какое положение это ставит Мультиленную? Взять нас – мы утверждаем, что на практике применяем научные принципы, когда пытаемся «объяснить» наблюдаемую стрелу времени в нашей Вселенной, ссылаясь на бесконечное множество других Вселенных, которые мы даже не в состоянии наблюдать. Можно ли опровергнуть заявление о существовании других Вселенных? Неудивительно, что подобные гипотетические теоретизирования о не поддающихся наблюдению вещах оставляют неприятное впечатление у многих ученых. По их мнению, если вы не можете сделать конкретное предсказание, которое может быть опровергнуто экспериментально, то, чем бы вы ни занимались, – это не наука. В лучшем случае это философия, и, если уж на то пошло, не лучшего качества.

Однако истина, как это часто бывает, немного сложнее. Все эти разговоры о Мультиленных могут в итоге попросту завести нас в тупик. И столетие спустя наши потомки будут качать головами, вспоминая интеллектуальные усилия, впустую потраченные на попытки понять, что было до Большого взрыва, – точно так же, как мы удивляемся, зачем было тратить столько сил на алхимию или теорию теплорода. Но причиной этого будет не то, что современные космологи сошли с истинного научного пути, а то (если действительно так произойдет), что наша теория оказалась неверной.

Касательно роли не поддающихся наблюдению вещей в науке необходимо сделать акцент на двух моментах. Во-первых, неправильно считать целью науки исключительно систематизацию экспериментальных данных. Цель науки намного глубже: она заключается в том, чтобы понять поведение мира природы. [306]В начале XVII века Иоганн Кеплер предложил три закона движения планет, которые безошибочно объясняли громадные объемы астрономических данных, собранные его учителем Тихо Браге. Однако мы не понимали динамику планет по-настоящему до тех пор, пока Исаак Ньютон не продемонстрировал, что она может быть объяснена в терминах простого обратно-квадратичного закона гравитации. Аналогично, нам не нужно заглядывать дальше Большого взрыва, чтобы понять эволюцию нашей наблюдаемой Вселенной; необходимо только задать условия в ранние времена, и на этом все. Однако эта стратегия не дает никакого понимания, почему условия были именно такими, какими они были.

Схожую логику можно было бы применить, пытаясь опровергнуть необходимость в теории инфляции; все, что делает инфляция, – это берет то, что мы уже и так знаем о Вселенной (она плоская, однообразная и в ней нет монополей), и объясняет все в терминах простых базовых правил. Но зачем нам это? Мы могли бы просто принять вещи такими, какие они есть. Однако в результате нашего стремления достичь большего, по-настоящему понять раннюю Вселенную, а не просто согласиться с ее особенностями, мы обнаружили, что инфляция способна предоставить намного больше – теорию первоисточника и природы начальных возмущений, которые выросли в галактики и крупномасштабные структуры. Это главное преимущество подхода, в котором мы ищем понимание, а не просто удовлетворяемся соответствием с данными, – истинное понимание приводит к новым высотам, о которых мы раньше не задумывались и не ставили цели достичь. Если однажды мы поймем, почему у ранней Вселенной была низкая энтропия, то велика вероятность того, что лежащий в основе этого явления базовый механизм объяснит гораздо больше, чем один-единственный факт.

Второй момент еще важнее, несмотря на то что следующее утверждение звучит несколько банально: наука – это беспорядочная, запутанная штука. Базис науки – эмпирическое знание, и это навсегда останется правдой. Мы руководствуемся экспериментальными данными, а не исключительно мотивами. Но для того чтобы достичь уровня, на котором мы сможем руководствоваться данными, нам приходится пройти долгую дорогу, полную неэмпирических подсказок и предпочтений в построении моделей и сравнении их друг с другом. В этом нет ничего плохого. Главным критерием конечного продукта должно быть то, насколько хорошо он объясняет данные, но это совсем не означает, что каждый шаг на пути должен быть плодом близкого и детального контакта с экспериментом.

В частности, Мультиленная – это не теория. Если бы это было так, то было бы абсолютно допустимо критиковать ее на основании того, что придумать какие-то возможные экспериментальные проверки невероятно сложно. Правильнее думать о Мультиленной как о предсказании. Теория – такая, какая она есть, в ее текущем недоразвитом состоянии – это тесное единение принципов квантовой теории поля и нашего базового понимания того, как работает искривленное пространство – время. Имея эти знания в качестве начальных условий, мы не просто теоретизируем о том, что в жизни Вселенной мог быть ранний период супербыстрого ускорения; мы предсказываем, что инфляция должна происходить, если квантовое поле инфлатона с подходящими свойствами окажется в правильном состоянии. Точно так же, мы не говорим просто: «Круто было бы, если бы существовало бесконечное число различных Вселенных!» Нет, мы предсказываем, отталкиваясь от обоснованных экстраполяций теории гравитации и квантовой теории поля, что Мультиленная действительно должна существовать.

Предсказание о том, что мы живем в Мультиленной, пока, насколько можно судить, не поддается проверке. (Хотя кто знает? Ученым и раньше приходили в голову весьма остроумные идеи.) Однако суть не в этом. Мультиленная – это часть более крупной, более всеобъемлющей структуры. Вопрос должен ставиться не в форме: «Как нам проверить, что Мультиленная действительно существует?», а в форме: «Как нам проверить теории, предсказывающие, что Мультиленная должна существовать?». На сегодняшний день у нас нет понимания того, как с помощью этих теорий строить поддающиеся опровержению предсказания. Но нет причин полагать, что мы, в принципе, не способны это делать. Физикам-теоретикам, конечно, придется серьезно потрудиться, для того чтобы развить подобные идеи до состояния, в котором мы сможем формулировать проверяемые предсказания. Возможно, кому-то уже не терпится – в конце концов, почему эти предсказания с самого начала не раскладываются перед ним в готовом к употреблению виде? Но это его личные трудности, а не принципиальная философская позиция. Иногда на вынашивание и дозревание многообещающей научной идеи до того уровня, когда ее можно будет беспристрастно оценить со всех сторон, требуется довольно много времени.

Поиск смысла в абсурдной Вселенной

На протяжении всей своей истории человечество (вполне естественно) рассматривало Вселенную с человекоцентрической точки зрения. В том числе буквально – поставив себя в географический центр Вселенной (на полное искоренение попыток строить теории на базе этого предположения ушло довольно много времени и усилий). С тех пор как повсеместное одобрение заслужила гелиоцентрическая модель, ученые придерживаются принципа Коперника – «мы не занимаем какое-то особенное место во Вселенной», предостерегая самих себя от того, чтобы считать нас чем-то таким уж знаменательным.