Знание-сила, 2008 №1 (967)

Теперь уже явно назрело время объяснить, что это за Большая Вселенная и вообще — на какие серьезные вопросы призваны ответить эти умственные игры.

Главный из этих вопросов состоит в следующем: как объяснить, что наша Вселенная как будто бы специально «подогнана» для того, чтобы в ней могла возникнуть жизнь и тот (наш) мыслящий разум, который ее, эту Вселенную, в данный момент наблюдает и о ней рассуждает? Поначалу этот вопрос непонятен. Все мы вроде бы знаем, что Вселенная родилась в результате Биг Бэнга, а потом в ней зародилась жизнь и в ходе естественной эволюции развилась до мыслящих существ — конечно, не везде, а только там, где для этого существовали подходящие условия, но ведь Вселенная велика — вот нам, на Земле, и выпали такие условия...

Увы, этот простой ответ недостаточен. Дело в том, что существует некий факт, противоречащий такому рассуждению. Факт этот связан с одной особенностью тех фундаментальных физических параметров нашей Вселенной, которые сделали принципиально возможным появление в ней жизни. Эти физические параметры называются фундаментальными не в том смысле, что они универсальны, то есть одинаковы для всей Вселенной (как, например, скорость света или постоянная в законе всемирного тяготения), а в том, что они остаются в формулах основных физических законов даже тогда, когда эти формулы преобразованы так, что все обычные универсальные постоянные (вроде той же скорости света) в них уже не появляются.

Очень хорошо объяснил значение и важнейшую особенность этих фундаментальных постоянных физик Джон Бэрроу на примере одной из них — так называемой постоянной тонкой структуры, которая в физике обозначается греческой буквой «альфа». Это безразмерная величина, образованная из трех универсальных постоянных, скорости света, заряда электрона и постоянной Планка, и численно равная единице, деленной на 137. Так вот, как пишет Бэрроу: «Можно было бы думать, что свойства мира определяются такими универсальными постоянными, как скорость света, заряд электрона или постоянная Планка, но это не так. Если бы даже каждая из этих постоянных изменилась (например, скорость света вдруг стала бы другой или заряд электрона увеличился вдвое), но изменилась так, что численное значение «альфа» по-прежнему осталось бы равным одной сто тридцать седьмой, мир тоже остался бы прежним, и мы никогда не смогли бы опознать, что в нем что-то изменилось. Но если «альфа» изменится хотя бы на одну миллионную, свойства нашего мира станут совершенно другими — например, в нем не сможет существовать жизнь».

Есть и другие фундаментальные (и тоже безразмерные) постоянные, и их тоже отличает тот факт, что даже крохотное изменение их величины влечет за собой весьма существенное, качественное изменение свойств мира. Таково, например, отношение массы электрона к массе протона, обозначаемое другой греческой буквой, «бета», и приблизительно равное единице, деленной на 1836. Чуть не несколько десятков других перечисляются в статье канадского философа религиозного толка Джона Лесли «Предпосылки жизни в нашей Вселенной», опубликованной в 1988 году в изданной в Ватикане книге «Ньютон и новая физика». Большинство из них являются производными от нескольких основных, но Лесли назвал и производные, потому что ему хотелось показать, как их много, и тем самым подвести читателя к неизбежному выводу, что мы живем благодаря некому «чуду», в силу которого фундаментальные постоянные нашего мира оказались в точности такими, при которых только и может существовать жизнь. А раз она все-таки возникла (чему свидетельством наше существование), значит, все эти параметры до единого были «кем- то» подогнаны специально для нас.

Джона Лесли можно понять. Это ощущение «чуда» может возникнуть и у неверующего, столкнувшемуся хотя бы с одним примером такой тончайшей «подгонки». Вот один из них — образование углерода. Наша жизнь, как известно, построена на углеродных атомах, потому что только они (да еще атомы кремния) способны образовывать те длинные молекулярные цепи, которые мы именуем ДНК, белки и т.п. и которые обладают свойствами, обеспечивающими обмен веществ, размножение, возможность мутаций и наследственность, — все то, что называется жизнью.

Когда астрофизик Фред Хойл впервые проанализировал образование углерода, не все тонкости реакций были известны, и рассчитать, насколько их исход зависел от величины постоянных, было трудно. Но сейчас это стало возможным, и произведенный в 2000 году расчет Оберхаммера, Счета и Шлатла показал, что изменения «альфа» всего на 4% или постоянной ядерных сил всего на 0,4% могли изменить скорость образования углерода или кислорода в целых 1000 раз! Но принципиальная сторона дела была ясна уже и Хойлу — не случайно он тогда же заметил: «Трудно не заинтересоваться этими странными безразмерными числами, которые появляются в физике и от которых, в конечном счете, оказываются зависящими энергетические уровни атомных ядер. Что, эти числа остаются вечно неизменными, подобно атомам в представлении физиков XIX века? А может ли существовать непротиворечивая физика при других значениях этих чисел?»

Сам Хойл видел два возможных ответа на свой вопрос: либо эти числа имеют возможное единственное значение, и тогда должна существовать возможность вывести их из основных физических законов, либо они «флуктуируют» от места к месту, и их значение в нашей части Вселенной чисто случайно оказалось таким, что здесь стала возможной жизнь. Современная физика не так уж далеко ушла от Хойла. Часть ученых считает сегодня, что все фундаментальные постоянные извечно постоянны и могут быть выведены из основных физических законов (хотя это мнение то и дело оспаривается, когда какое-нибудь очередное исследование как будто указывает, что в далеком прошлом нашей Вселенной какая-то «альфа» была не такой, как сегодня; последний раз этот спор вспыхнул не далее, как в апреле 2006 года). Другая часть физиков склоняется ко второй мысли Хойла: значения постоянных могут быть разными, но не в разных частях одной и той же Вселенной, а — в разных вселенных.

Теперь мы вернулись к поставленному выше вопросу — что это за «разные вселенные»? Мысль о возможной «множественности вселенных» уже давно гуляет в современной космологии, и истоки у нее тоже множественные. В одном варианте она связана со странными свойствами элементарных частиц, которые в чем-то так похожи на волны, что могут одновременно проходить через два разных отверстия; не верящие в это физики выразили убеждение, что на самом деле всякий раз, как частица проходит такую установку, Вселенная расщепляется на две — в одной из них частица проходит через одно отверстие, в другой — через другое. Совсем иначе возникает «множество вселенных» (или Большая Вселенная) в теории Биг Бэнга. Там крохотный первичный сгусток, из которого родилось «все», начал (в первые же невообразимо малые доли секунды после взрыва) так быстро расширяться, что отдельные его части не успели выровнять свои параметры друг с другом. И в итоге образовали совокупность соседствующих «отсеков», каждый из которых — это отдельная вселенная со своими значениями фундаментальных постоянных, своими законами и своей физикой; некоторые, возможно, вообще пусты, потому что их значения постоянных оказались такими, что вещество полностью аннигилировало с антивеществом. Мы живем в одной из таких вселенных, где значения постоянных позволили жизни возникнуть.