Стивен Вайнберг - Всё ещё неизвестная Вселенная. Мысли о физике, искусстве и кризисе науке

Моя рецензия была опубликована в журнале The New York Review of Books 10 февраля 2011 г. Как отмечено в тексте рецензии, некоторых религиозных деятелей расстроила подобная «антропная» аргументация. Однако я не упомянул в рецензии, что расстроились и некоторые хорошие ученые. Я слышал, что Дэвид Гросс (один из создателей современной теории сильного ядерного взаимодействия, директор Института теоретической физики им. Кавли в Санта-Барбаре) сказал о теории Мультивселенной: «Ненавижу ее». Причина понятна. Мы, физики, надеемся, что однажды поймем значение фундаментальных констант, исходя из первых основополагающих принципов, без привлечения антропных аргументов, которые никогда не дадут нам ничего лучше, чем диапазон ожидаемых значений. И я определенно разделяю эту надежду. А вот чего я не разделяю, так это опасений о том, что антропные аргументы слишком расслабят физиков и те откажутся от дальнейших поисков основополагающих принципов, которые смогут объяснить все, что мы наблюдаем. В недавней статье в Nature астроном из Гарварда Ави Лёб представил точку зрения, согласно которой антропный аргумент «сдерживает столь необходимые попытки объяснить темную энергию через альтернативную теорию, которая объединит квантовую механику и гравитацию» [74] A. Loeb, Nature 539 (November 3, 2016): 23. Лёб назвал мою статью 1987 г. о темной энергии первой в списке кошмаров. . Я не знаю ни одного теоретика, который не предпочел бы такую альтернативную теорию антропному объяснению и согласился бы с тем, что нам нужно отказаться от дальнейших поисков такой теории. Да, это нелегкий поиск, и мы даже точно не знаем, существует ли то, что мы ищем.

В 1992 г. я вместе с другими физиками участвовал в лоббировании финансирования строительства мощного ускорителя элементарных частиц, Сверхпроводящего суперколлайдера. У нас родилась блестящая идея провести семинар для членов палаты представителей, на котором мы объяснили бы важность такой установки для научных исследований. На семинар пришли три конгрессмена. После нашего выступления представитель демократов из Мэриленда сказал нам, что поддержит суперколлайдер, если мы сможем заверить его в том, что это поможет работе Стивена Хокинга.

Этот эпизод показывает, что Хокинг как ученый достиг того уровня популярности, выше которого в XX в. удалось взобраться только Альберту Эйнштейну и, может быть, Мари Кюри и Ричарду Фейнману. Я не говорю, что слава Хокинга незаслуженная. Будучи еще совсем молодым человеком, он представил блестящую математическую работу (выполненную совместно с Роджером Пенроузом), в которой доказал, что, согласно ОТО, существуют условия, когда коллапс, то есть бесконечное сосредоточение энергии в бесконечно искривленном пространстве-времени, становится неизбежным. Позже он показал, что черные дыры излучают энергию, и теперь это излучение называется излучением Хокинга. Он был одним из первых, кто использовал квантовую механику для расчета свойств флуктуаций распределения энергии в ранней Вселенной, тех самых малых флуктуаций, которые в итоге привели к образованию галактик, наблюдаемых нами сегодня. Всего этого и даже большего Хокинг достиг несмотря на свою прогрессирующую болезнь, которая сломила бы любого, не обладающего столь выдающимся мужеством.

Книга Хокинга, выпущенная в 1988 г., имела ошеломительный успех, настолько огромный, что в течение некоторого времени после ее выхода издатели выдавали авторам других научно-популярных книг (в том числе и мне) нереальные авансы в тщетной надежде добиться столь же высоких продаж. Недавно Хокинг предложил вниманию массового читателя новую книгу «Высший замысел» (The Grand Design), на этот раз написанную в соавторстве с физиком из Калифорнийского технологического института Леонардом Млодиновым.

В рецензиях на эту книгу, которые я видел, преимущественно говорится об отсутствии Бога во Вселенной Хокинга, как будто в этом есть что-то удивительное [75] Для краткости я буду ссылаться на книгу по имени ее старшего автора, Хокинга, вместо Хокинга и Млодинова. . Подобная реакция на книгу кажется мне довольно глупой. Основная мысль Хокинга состоит в том, что для понимания устройства космоса Бог нам не требуется. Ученые могут спорить о том, насколько хорошо мы понимаем космос, но лишь немногие из них чувствуют, что для заполнения белых пятен необходим именно Бог. В книге «Кратчайшая история времени» (A Brief History of Time) [76] Хокинг С. Кратчайшая история времени. — М.: АСТ, 2017. , посвященной возможному будущему открытию полной теории материального мира, Хокинг написал, что «тогда мы познаем сознание Бога». Но это была просто метафора, как и высказывание Эйнштейна о том, что Бог не играет в кости со Вселенной. В «Высшем замысле» Хокинг избегает подобных метафор, вероятно чтобы не допустить неверного толкования своих слов.

Один из обсуждаемых Хокингом в книге вопросов имеет прямое отношение к религии. Я имею в виду авторскую трактовку набирающей популярность среди физиков идеи о том, что расширяющееся облако галактик, которое мы называем Вселенной, простирающейся на десятки миллиардов световых лет во всех направлениях, может оказаться только частью гораздо более масштабной Мультивселенной. Предполагается, что Мультивселенная содержит множество других частей, которые тоже можно назвать вселенными, где даже законы природы могут кардинально отличаться от наблюдаемых нами.

Если гипотеза о Мультивселенной верна, тогда тот факт, что наблюдаемые законы природы благоприятствуют возникновению жизни, теряет свой особый смысл, который воспринимается некоторыми как доказательство существования Божественного творца. Например, если бы один из двух кварков, составляющих атомное ядро, был намного тяжелее или намного легче другого, тогда в стабильном состоянии могли бы существовать всего несколько химических элементов, а вовсе не то богатое меню имеющихся элементов, которые, видимо, необходимы для жизни. Выводы Хокинга из подобных примеров идут дальше моих: для того чтобы обеспечить изобилие химических элементов, необходимых для жизни, строгая и точная подстройка массы кварков не нужна.

Однако один из приведенных Хокингом примеров демонстрирует действительно тонкую настройку фундаментальных физических констант, без которой появление жизни оказалось бы невозможным. Пример этот связан с темной энергией, энергией пустоты. В 1998 г. астрономы обнаружили, что скорость расширения Вселенной растет, и это ускорение обычно объясняют существованием темной энергии. Однако есть некоторая странность в количестве этой самой темной энергии. Мы можем рассчитать отдельные слагаемые, определяющие количество темной энергии (фактически эти расчеты были выполнены несколькими физиками-теоретиками еще до 1998 г.). Оказалось, что величина рассчитанных слагаемых настолько велика, что если они не компенсируются какими-то другими отрицательными вкладами, то скорость расширения Вселенной должна быть намного выше наблюдаемого значения: при столь быстром расширении формирование удерживаемых гравитацией систем, таких как галактики, звезды и планеты, было бы невозможным. Компенсация в принципе возможна, поскольку существуют другие составляющие общего баланса темной энергии, которые мы не можем рассчитать отчасти потому, что они зависят от неизвестных нам факторов, и именно эти составляющие могли бы компенсировать рассчитанные нами вклады в балансе темной энергии. (Одним из таких неизвестных нам факторов, влияющих на количество темной энергии, является величина так называемой космологической константы, предложенной Эйнштейном в 1917 г. и использованной для модификации уравнений, описывающих гравитационное поле в рамках общей теории относительности.) Для того чтобы образование удерживаемых гравитацией систем было возможно, а скорость расширения Вселенной соответствовала наблюдаемой, фундаментальные физические константы, например космологическая постоянная, должны быть очень точно подстроены. Их значения должны быть такими, чтобы компенсация вкладов в балансе темной энергии осуществлялась с точностью до 56 значащих цифр.