Сабина Хоссенфельдер - Уродливая Вселенная [Как поиски красоты заводят физиков в тупик]

В мультивселенной, возникающей в теории вечной инфляции, при бесконечной повторяемости, обеспеченной квантовыми флуктуациями, все, что может произойти, рано или поздно произойдет. Теория бесконечной инфляции, таким образом, подразумевает, что существуют вселенные, в которых история человечества разыгрывается по какому угодно сценарию, согласующемуся с законами природы. В некоторых из таких вселенных вам казалось бы это логичным.

Специалисты по теории струн надеялись открыть теорию всего, которая содержала бы в себе и Стандартную модель, и общую теорию относительности. Но с конца 1980-х годов становилось все очевиднее, что теория струн не может предсказать, какие частицы, поля и параметры имеются в нашей Стандартной модели. Вместо этого теория струн обуславливает целый ландшафт возможностей. Каждая точка этого ландшафта соответствует своей особой версии теории – со своими особыми частицами, параметрами и законами природы.

Если предположить, что теория струн – окончательная теория, то упомянутое отсутствие прогнозируемости является серьезной проблемой: оно означает, что теория не в состоянии объяснить, почему мы наблюдаем эту конкретную вселенную. Следовательно, чтобы увязать утверждение об окончательности теории с отсутствием прогнозируемости, специалистам по теории струн пришлось допустить, что любая возможная вселенная этого ландшафта имеет точно такие же права на существование, как и наша. Стало быть, мы живем в мультивселенной. Ландшафт теории струн благополучно слился с бесконечной инфляцией.

Многомировая интерпретация – это вариант квантовой механики (подробнее обсудим его в шестой главе). Согласно этой интерпретации, реализуется не один из исходов, для которых квантовая механика предсказывает вероятности реализоваться, а все исходы разом, каждый в своей собственной вселенной. Мы получаем такую картину реальности, отбросив предположение, будто процесс измерения в квантовой механике вычленяет один конкретный исход. Опять-таки мы видим, что это ставка на математику вкупе со стремлением к упрощению приводит к множественным вселенным.

Множественные миры квантовой механики отличаются от различных вселенных ландшафта теории струн, поскольку существование многих миров не обязательно подразумевает изменение типов частиц от одной вселенной к другой. Однако возможно объединить эти разные мультивселенные в одну побольше 83.

Идея математической вселенной доводит утверждение об окончательности теории до крайности. Раз любая теория, объясняющая нашу Вселенную, требует выбора некоей математики среди всех возможных математик, то абсолютно окончательная теория не может оправдать ни один конкретный выбор, ведь тогда понадобилась бы еще одна теория, чтобы объяснить его. А значит, напрашивается логический вывод: единственная окончательная теория есть та, в которой существуют все математики, создавая мультивселенную, где квадратный корень из –1 столь же реален, как вы и я.

Идея математической вселенной, в которой существуют все эти математически возможные структуры, была предложена Максом Тегмарком в 2007 году 84. Математическая вселенная вбирает в себя все другие мультивселенные. Хотя она и пользуется некоторой популярностью среди философов, большинство физиков обошли ее вниманием.

Из-за этого перечня у вас может создаться впечатление, будто мультивселенная – это что-то новое, но единственно новое здесь то, как упорно физики верят в ее реальность. Поскольку всякая теория нуждается в наблюдательных входных данных, чтобы определить параметры или подобрать аксиомы, любая теория приводит к мультивселенной, когда входных данных нет. Вы могли бы сказать мне: «Что ж, все эти возможные варианты выбора должны существовать, а значит, они составляют мультивселенную». Если цель – теория, которая может объяснить все из ничего, то предсказания этой теории должны в итоге стать неопределенными – и тогда мультивселенная неминуема.

Ньютон, допустим, мог бы просто отказаться измерять гравитационную постоянную и вместо этого заявить, что, мол, на каждое возможное ее значение должно быть по вселенной [64] Точности ради отметим, что значение гравитационной постоянной (коэффициента пропорциональности в законе всемирного тяготения) как таковой было измерено существенно позже, не самим Ньютоном. – Прим. перев. . Эйнштейн мог бы рассудить, что все решения уравнений общей теории относительности должны существовать где-то в мультивселенной. Вы можете создать мультивселенную для любой теории – стоит лишь отбросить достаточное количество допущений или отринуть привязку к наблюдениям.

Увлечение мультивселенными возникло потому, что некоторые физики более не довольствуются теориями, объясняющими наблюдения. Пытаясь прыгнуть выше собственной головы, они избавляются от слишком многих допущений, а затем делают вывод, что мы живем в мультивселенной, поскольку больше ничего не могут объяснить.

Но может, я просто древняя окаменелость, покоиться бы которой в осадочных породах…

Цель науки – объяснять наблюдаемое в природе. Однако предсказаниям теории, для того чтобы проклюнуться, иногда требуется долгий инкубационный период. А стало быть, утверждаю я, серьезное отношение к мультивселенным вместо обращения с ними как с математическими артефактами, коими, думаю, они и являются, может в конце концов привести к новым открытиям. Вопрос, таким образом, сводится к следующему: насколько вероятно, что такой подход даст новые знания? И это возвращает меня к исходной проблеме, из-за которой я и отправилась в путешествие длиною в книгу: как мы оцениваем перспективы теории, в пользу которой нет никаких эмпирических данных?

Не все варианты мультивселенной абсолютно непроверяемы. Согласно теории бесконечной инфляции, например, наша Вселенная в прошлом могла столкнуться с другой вселенной, а такое «столкновение пузырей» оставило бы в реликтовом излучении измеримый след. Его искали и не нашли. Это не сбрасывает со счетов мультивселенную, но исключает существование в прошлом подобного столкновения.

Другие физики утверждают, что некоторые варианты мультивселенной могли породить особую россыпь маленьких черных дыр в нашей Вселенной, что имело бы последствия, которые мы вскоре сможем наблюдать 85. А несбывающееся предсказание теории о мультивселенной попросту означает, что нам нужно распределение вероятностей, которое сделало бы ненаблюдаемый феномен маловероятным, – так что давайте искать работающее распределение. Такой подход к космологии столь же многообещающий, как попытка постичь «Войну и мир», выкидывая все остальные книги. Но, отдадим должное этим ученым, они хотя бы пытаются.