Лоуренс Краусс - Всё из ничего [litres]

Мы от природы устроены так, что считаем, будто все, что с нами происходит, исполнено значения и смысла. Нам снится, что наша приятельница сломала руку, а на следующий день оказывается, что она растянула связки голеностопа. Ух ты! Фантастика! Неужели ясновидение?

Физик Ричард Фейнман любил подходить к людям со словами: «Вы просто не поверите, что со мной сегодня произошло! Просто не поверите!» А когда его спрашивали, что стряслось, отвечал: «Абсолютно ничего!» При этом он имел в виду, что, когда случается нечто вроде сна, который я только что пересказал, люди ищут в этом смысл. Но при этом забывают о тысячах ничего не значащих снов, которые абсолютно ничего не предвещали. Когда мы забываем, что в течение дня в основном не происходит ничего примечательного, то неверно толкуем природу вероятности, когда все же случается нечто особенное: если количество событий достаточно велико, нечто необычное обязательно произойдет – по чистой случайности.

Какое отношение это имеет к нашей Вселенной?

Пока мы не открыли, что энергия пустого пространства мало того что непонятно почему не равна нулю, а принимает значение на 120 порядков меньше, чем получается по оценкам, сделанным на основании физики элементарных частиц (я об этом уже писал), физики в массе своей считали, что любой фундаментальный параметр, который мы измеряем в природе, важен и имеет большой смысл. То есть мы были убеждены, что на основании фундаментальных принципов когда-нибудь сможем понять, почему, например, гравитация настолько слабее других сил в природе, почему протон почти в 2000 раз тяжелее электрона и почему имеется три семейства элементарных частиц. Иначе говоря, как только мы поймем фундаментальные принципы, управляющие силами природы на самом микроскопическом уровне, то получим ответы на все те загадки, которые нас сейчас мучают, и окажется, что они естественным образом следуют из этих законов.

(С другой стороны, чисто религиозный подход заставил бы возвести осмысленность в абсолют и считать, что к любой фундаментальной постоянной следует относиться с большим уважением именно потому, что Господь, как видно, приписал каждой свое значение, когда составлял Божественный план Вселенной. При таком положении дел для случайностей нет места, однако по той же причине невозможно ничего ни предсказать, ни даже объяснить по-настоящему. Это аргумент в стиле «потому что», из которого ничего не следует, который ничего не дает для понимания законов физики, управляющих Вселенной, и может разве что утешить верующих.)

Однако открытие, что в пустом пространстве существует энергия, заставило многих физиков пересмотреть свои представления о том, что в природе обязательно, а что может оказаться случайным.

Катализатором для перемен в мировоззрении стал тот самый довод, который я привел в предыдущей главе: темную энергию можно измерить сегодня, поскольку сейчас – единственное такое время в истории Вселенной, когда энергия пустого пространства сопоставима с плотностью энергии, содержащейся в веществе.

Почему же мы живем в такой «особый» период в истории Вселенной? Ведь это грубо противоречит всему, что составляло основы научного подхода со времен Коперника. Мы усвоили, что Земля – вовсе не центр Солнечной системы, а Солнце – лишь звездочка на далеком краю обычной галактики, да и Галактика наша – всего лишь одна из 400 млрд в наблюдаемой Вселенной. Мы приняли принцип Коперника в том смысле, что наше положение ни в пространстве, ни во времени не являются чем-то особенным.

Однако поскольку энергия пустого пространства именно такова, получается, мы все-таки живем в особое время. Лучше всего это видно из следующей схемы – назовем ее «краткая история времени».

Две кривые отражают плотность энергии всего вещества во Вселенной и плотность энергии пустого пространства (исходя из предположения, что это космологическая постоянная) как функцию времени. Как видно, плотность вещества при расширении Вселенной снижается (расстояние между галактиками растет, поэтому вещество рассеивается), чего, собственно, и ожидаешь. Однако плотность энергии пустого пространства остается постоянной: можно привести довод, что в пустом пространстве и рассеиваться нечему! (Я приводил ранее и более серьезное объяснение: при расширении пустого пространства Вселенная совершает над ним работу.) Кривые пересекаются относительно близко к нашему времени – это и есть то странное совпадение, о котором я писал.

Теперь рассмотрим, что бы случилось, если бы энергия пустого пространства была, скажем, в 50 раз больше той величины, которую мы получаем по сегодняшним оценкам. Тогда две кривые пересеклись бы в другой момент, раньше, как показано на следующей схеме:

Время пересечения кривой с более высоким уровнем энергии пустого пространства – это момент, когда формировались первые галактики, примерно через 1 млрд лет после Большого взрыва. Но не забывайте, что энергия пустого пространства вызывает гравитационное отталкивание. И если бы она стала доминировать в общем количестве энергии во Вселенной еще до того времени, как начали формироваться галактики, то отталкивающая сила, вызванная этой энергией, перевесила бы (буквально) обычную силу гравитации, которая заставляет вещество слипаться. И галактики не сформировались бы!

Но если бы не сформировались галактики, не было бы и звезд. А без звезд не было бы планет. А без планет не сформировались бы астрономы!

Так что во Вселенной, где энергия пустого пространства всего в 50 раз больше, чем мы наблюдаем, очевидно, некому было бы пытаться сегодня измерить эту энергию.

О чем это нам говорит – и говорит ли о чем-нибудь? Вскоре после открытия ускоряющегося расширения Вселенной физик Стивен Вайнберг предположил (на основании приведенного им довода за 10 с лишним лет до этого, то есть еще до открытия темной энергии), что «проблему случайного совпадения» можно решить, если значение космологической постоянной, которую мы сегодня измеряем, было каким-то образом «выбрано» в соответствии с антропным принципом. То есть если бы существовало много вселенных и в каждой вселенной значение энергии пустого пространства имело случайно выбранное значение на основании какого-то вероятностного распределения всех возможных значений энергии, то жизнь в известном нам виде могла развиться только в тех вселенных, где это значение не слишком отличается от того, которое мы наблюдаем. То есть мы, вероятно, живем во Вселенной с крошечной энергией пустого пространства просто потому, что не могли бы жить там, где это значение существенно больше. Иначе говоря, нечего удивляться, что мы живем именно в той Вселенной, в которой можем жить!