Знание-сила, 2008 №1 (967)

Модель, разработанная Энтони Агирре из Калифорнийского университета, и впрямь показывает, что жизнь, подобная земной, может существовать даже во Вселенной, не похожей на нашу.

Допустим, возникнет Вселенная, в которой фотонов будет столько же, сколько протонов и нейтронов, а не в миллиард раз больше, как сейчас. В ней не окажется темного вещества, а флуктуации плотности первородного газа будут встречаться в 10 тысяч раз реже, чем в нашей Вселенной, зато космологическая константа заметно возрастет. Уже в первые секунды существования этого мирка начнется образование тяжелых элементов, а через несколько сотен лет появятся звезды, окруженные устойчивыми планетными системами. Однако геометрия этой Вселенной будет непривычной. Компактные звездные скопления быстро окажутся разделены огромными пустотами, и наши братья по разуму почувствуют себя затерянными в океане тьмы, простертом за границей их маленького мирка.

Работа Агирре — одно из первых прикладных исследований на тему пределов применения «антропного принципа». Еще несколько таких работ, и поборникам теологии впору будет задаться вопросом: «Если Господь создал этот мир для нас, то кем он населил все остальные миры, в которых возможна жизнь? Лучшими или худшими творениями?» («Лучшими, лучшими», — подсказывают мне домашние, прослушав очередную сводку новостей, то есть перечень войн, взрывов, убийств и катастроф.)

• Если бы число пространственных и временных измерений было иным, то траектории движения планет и электронов стали бы неустойчивыми, а скорость распространения электромагнитных волн изменилась бы.

• Если бы плотность темной энергии приняла другое значение, то Вселенная начала бы чересчур быстро расширяться или сжиматься. В таком случае не успели бы образоваться галактики и звезды.

• Если бы после Большого Взрыва энтропия не была так мала, то наша Вселенная давно пребывала бы в термодинамическом равновесии и в ней не возникли бы никакие сложные структуры.

• Если бы флуктуации плотности первородного газа через 380 тысяч лет после Большого Взрыва встречались в десятки раз реже или чаще, то температура галактик оказалась бы слишком высока и соответственно высока была бы плотность звезд. А потому планеты не удержались бы на своих орбитах, испытывая мощное притяжение светил.

• Если бы сильное взаимодействие, скрепляющее атомные ядра, было на несколько процентов слабее или сильнее, то процесс термоядерной реакции в недрах звезд прекратился бы и не произошел синтез тяжелых элементов, не образовался углерод — основа всей известной нам жизни, а, возможно, не возникло вообще никаких звезд.

• Если бы слабое взаимодействие было несколько сильнее или слабее, то почти весь водород вскоре после Большого Взрыва превратился бы в гелий, перестали взрываться сверхновые звезды, а ведь благодаря этим взрывам происходит синтез тяжелых элементов — основного сырья для новых звезд и планет.

• Если бы электромагнитное взаимодействие, удерживающее, в частности, электроны возле атомных ядер, было в десятки раз сильнее, то атомы утратили бы стабильность, перестали бы существовать макроскопические тела, а химические реакции, обуславливающие зарождение жизни земного типа и ее эволюцию, протекали бы слишком медленно.

• Если бы сила гравитации была несколько сильнее или слабее, то Вселенная давно пережила бы коллапс или настолько быстро расширилась, что такие звезды, как Солнце, просто не успели бы зародиться или срок их жизни не превысил бы миллиона лет.

• Если бы электроны не были гораздо легче протонов, то не образовались бы твердые тела и не могли протекать большинство химических реакций, лежащих в основе жизненных процессов.

• Если бы атомы были крупнее и массивнее, то они утратили бы стабильность.

Рафаил Нудельман

Известно, что физики любят шутить. Менее известно, что еще больше они любят пари. В лабораториях и университетах всего мира то и дело заключаются пари по самым разным вопросам — разумеется, научным.

Ставки в этих спорах бывают разные. Иногда это бутылка шампанского или виски, иной раз — заправка полного бака автомашины, в одном знаменитом случае — «Энциклопедия бейсбола» (см. «З-С», №4/2005). Но главное в таком пари — не размер выигрыша и даже не сам выигрыш. Пари заключаются, чтобы привлечь внимание коллег к какому-то важному спорному вопросу. Самые знаменитые споры входят в физический фольклор. Их перечень забавен и нескончаем.

Прославленный Ричард Фейнман поспорил на доллар, что законы физики не изменятся, если перейти в зеркальный мир, — и проиграл, когда Ли и Ву показали, что это не так. Не менее знаменитый Стивен Хокинг купил астрофизику Торну годичную подписку на журнал с голыми девочками, проиграв спор о неком важном свойстве «черных дыр». Одно из самых парадоксальных пари проиграл физик Тинг: когда разошелся слух, что он открыл некую частицу, его конкурент в поисках этой частицы Мел Шварц предложил ему пари, утверждая, что она действительно существует. Шварц хотел таким образом проверить, нашел ли уже Тинг эту частицу, а Тинг, который ее и в самом деле нашел, хотел оттянуть время для окончательной проверки своего открытия. Кончилось тем, что в печати появились сразу две статьи об открытии этой частицы — и Тинга, и Шварца, и оба они затем получили за это Нобелевскую премию...

Но то пари, о котором речь пойдет здесь, пока еще не принесло такой премии ни одному из спорщиков, хотя его предмет настолько серьезен, что кажется дальше некуда. В 1992 году физик Ли Смолин вызвал на спор коллег, предложив им опровергнуть его «безумную» идею о «живом Космосе». И вот недавно, спустя 15 лет, другой физик, Александр Виленкин, объявил, что он нашел ошибку в рассуждениях Смолина.

Расскажем подробнее. Смолин выдвинул предположение, что в Большой Вселенной действует нечто вроде дарвиновской эволюции, а именно — происходит «естественный отбор» вселенных по определенному качеству, и больше становится таких вселенных, у которых этого качества больше. Это качество, по Смолину, состоит в способности данной вселенной порождать «черные дыры».

Теоретические расчеты свойств таких «черных дыр» показали, что внутри «черной дыры» пространство-время «отпочковывается» от пространства-времени в окружающих участках и образует особую вселенную, отдельную от нашей, так сказать, «бэби-вселенную». Смолин предположил, что она, подобно живому ребенку, наследует свойства «вселенной-мамы», В частности, если «вселенная-мама» обладает свойством производить много «черных дыр», то и все «бэби», рождающиеся внутри таких «дыр», будут, в свою очередь, рождать много «дыр» — стало быть, таких «бэби» будет становиться все больше, и, в конце концов, в Большой Вселенной начнут существенно преобладать вселенные, способные порождать много «черных дыр» (так сказать, склонные к «многодетности»). Этот итог можно представить иначе. Если вообразить себе существо, способное откуда-то «извне» заглядывать в разные вселенные, существующие в Большой Вселенной, то его взгляду чаще всего представятся именно «многодетные» вселенные.