Йэн Стюарт - Математика космоса [Как современная наука расшифровывает Вселенную]

Биология рассказывает нам еще более убедительную историю о происхождении жизни и ее эволюции в миллионы видов, населяющих сегодня Землю, в том числе и нас. Некоторые адепты некоторых вероучений утверждают, что эволюция требует немыслимо маловероятных совпадений, но биологи раз за разом объясняют слабые места этих утверждений. В наших представлениях о жизни на Земле множество пробелов, но постепенно, один за другим, эти пробелы заполняются. Основной сюжет вполне логичен и подтверждается по крайней мере четырьмя независимыми линиями доказательств — данные палеонтологической летописи, ДНК, кладистика (родословное древо организмов) и эксперименты по скрещиванию, искусственному отбору и выведению новых пород и сортов.

Однако, когда дело доходит до космологии, даже космологов и физиков тревожит, что Вселенная, как мы ее понимаем, требует исключительно точных совпадений. Вопрос не в том, чтобы объяснить поведение Вселенной, что представляет собой Вселенная, вопрос в том, почему верно именно это конкретное объяснение, а не целая куча других, которые на первый взгляд кажутся нисколько не менее вероятными. Это космологическая проблема тонкой настройки — а эту проблему и креационисты, и космологи воспринимают очень серьезно.

Необходимость в тонкой настройке возникает потому, что физические законы зависят от нескольких фундаментальных констант, таких как скорость света, постоянная Планка в квантовой теории и постоянная тонкой структуры, определяющая значение электромагнитной силы [104] По-настоящему фундаментальные константы представляют собой различные комбинации этих величин, не зависящие от единиц измерений: «безразмерные константы», которые представляют собой просто числа. Такова, к примеру, постоянная тонкой структуры. Численное значение скорости света зависит от выбранных единиц измерения, но мы знаем, как перевести ее значение из одной системы единиц в другую. Ничто из того, о чем я рассказываю, не зависит от этого различия. . Каждая константа имеет вполне конкретное численное значение, измеренное учеными. К примеру, постоянная тонкой структуры равна приблизительно 0,00729735. Ни одна общепринятая физическая теория не предсказывает значения этих констант. Насколько нам известно, постоянная тонкой структуры вполне могла бы равняться 2,67743, или 842 006 444,998, или 42.

Важно ли это? Еще как. Разные значения констант ведут к разной физике. Если постоянная тонкой структуры была бы чуть больше или чуть меньше, атомы имели бы другую структуру и, возможно, вообще потеряли бы стабильность. Так что на свете не было бы ни людей, ни планеты, на которой они могли бы жить, ни атомов, из которых можно было бы составить то и другое.

По мнению многих космологов и физиков, значения констант, при которых существование человека возможно в принципе, не должны отклоняться больше чем на несколько процентов от их значений в этой Вселенной. Шанс на то, что это условие будет выполнено хотя бы для одной константы, примерно соответствует шансу выбросить монетку орлом шесть раз подряд. Поскольку таких констант по крайней мере 26, шанс на то, что все константы нашей Вселенной имеют те значения, которые имеют, и таким образом делают ее пригодной для существования жизни, соответствует шансу выбросить монетку орлом 156 раз подряд. Вероятность этого примерно равна 10↑ –47, или

0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 01.

Таким образом, нас, по идее, существовать не должно.

Тем не менее… вот они мы. И это загадка.

Некоторые религиозные люди видят в этом расчете доказательство существования Бога, который во всемогуществе своем имел возможность выбрать именно те величины для фундаментальных констант, которые делают жизнь возможной. Однако Бог, обладающий подобными возможностями, с той же легкостью мог выбрать совершенно иные фундаментальные константы, а затем совершить чудо — и Вселенная все равно возникла бы, несмотря на неправильные константы. Всемогущему творцу вообще нет нужды использовать какие бы то ни было фундаментальные константы.

Судя по всему, здесь имеется два варианта. Либо все это организовала некая сверхъестественная сила, либо будущие физики сумеют объяснить кажущиеся совпадения и показать, почему существующие фундаментальные константы неизбежны.

Не так давно космологи добавили третью возможность: Вселенная пробует все возможные значения по очереди. Если так, то рано или поздно Вселенная наткнется на значения, пригодные для жизни, и жизнь разовьется. Если разумная жизнь появляется и начинает потихоньку разбираться в космологии, то вопрос о том, почему и для чего она появилась, неизбежно поставит ученых в тупик. Только додумавшись до третьего варианта, разумные живые существа смогут успокоиться и перестать ломать голову над этой проблемой.

Третий вариант называется мультивселенной или мультиверсом. Это свежий, оригинальный взгляд, и из него можно извлечь по-настоящему хитроумную физику. Большую часть данной главы я буду говорить о различных вариантах мультивселенной.

А затем я представлю вам четвертый вариант.

Современная космология собрала воедино достаточно точное, как она считает, описание того, что мы обыкновенно подразумеваем под «вселенной», так что пришлось изобрести новое слово: «мультивселенная». Оно включает в себя вселенную в обычном смысле плюс произвольное число гипотетических дополнений. Эти «параллельные» или «альтернативные» миры могут сосуществовать с нашим миром, могут располагаться вне его или быть совершенно от него независимы. Подобные рассуждения часто отбрасываются как ненаучные, поскольку их трудно проверить на реальных данных. Однако некоторые из них все же проверяемы, по крайней мере в принципе, стандартными научными методами: о вещах, которые невозможно увидеть или измерить непосредственно, судят по вещам, которые можно увидеть или измерить. Конт считал невозможным узнать когда-либо химический состав звезды. Спектроскопия перевернула эти представления с ног на голову: зачастую химический состав звезды — это почти все, что мы знаем о ней.

В книге «Скрытая реальность» специалист по математической физике Брайан Грин описывает девять различных типов мультивселенной. Я расскажу о четырех:

• Лоскутная мультивселенная : бесконечное лоскутное одеяло, в котором любая область имеет почти точную свою копию где-то в другом месте.

• Инфляционная мультивселенная : всякий раз, когда не прекращающаяся инфляция разрывает телевизор и кота, появляется пузырь новой вселенной с другими значениями фундаментальных констант.

• Ландшафтная мультивселенная : сеть альтернативных вселенных, связанных квантовым туннелированием, каждая из которых подчиняется своему варианту теории струн.