Терри Пратчетт - Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда

Но всё это полная чепуха.

Всё равно что пройти от здания Центр-пойнт несколько метров на запад по Нью-Оксфорд-стрит, потом ещё несколько метров на север до Тоттенхэм-Корт-роуд – и утверждать после этого, что обошёл весь Лондон. Тогда как на самом деле даже не попытался продвинуться ни на шаг в северо-западном направлении, не говоря уже обо всём прочем. Математически изученные изменения одного параметра – это крошечный участок всего пространства параметров. Когда вы перемножаете связанные вероятности, вы исследуете лишь маленький квадратик, стороны которого соответствуют изменениям, внесённым в отдельные параметры без учёта изменений в других. Надеемся, пример с автомобилем уже показал вам, насколько глупо это выглядит.

Даже используя константы данной Вселенной, мы не можем вывести из её физических законов структуру не только бактерий или человека, но и такой простой вещи, как атом гелия. Наше понимание всего, что сложнее водорода, основывается на разумных аппроксимациях, уточняемых наблюдениями. Но когда мы берёмся рассуждать о других вселенных, сравнивать нам не с чем. Остаётся полагаться на математические следствия из уравнений. Однако для анализа всего более или менее интересного вроде вопроса с тем же гелием таких уравнений не построишь. Поэтому мы выбираем кратчайший путь и исключаем отдельные структуры, такие как звёзды или атомы, исходя из различных, подчас спорных оснований.

Получается, что такие расчёты исключают (предположим, даже правомерно исключают) звёзды, подобные тем, что находятся в нашей Вселенной, и атомы, такие же как те, что имеются здесь. Именно здесь находится камень преткновения, когда мы пытаемся рассуждать об иных вселенных. Какие иные структуры могут там существовать? Окажутся ли они достаточно сложными, чтобы их можно было счесть формами жизни? Математические расчёты, касающиеся сложных систем, показывают, что даже простые правила ведут к удивительно сложному поведению. Причём такие системы могут быть реализованы не одним, а многими интересными способами. Они не сводятся к одному унылому набору «тонко настроенных» констант, за пределами которого ситуация становится неуправляемой и идёт вразнос.

Стенджер приводит поучительный пример ошибочности изменения параметров по отдельности. Сам он работает с двумя из них: ядерная эффективность и постоянная тонкой структуры.

Ядерная эффективность – это массовая доля атома гелия, которая больше, чем суммарная масса двух протонов и двух нейтронов. Последнее важно, потому что ядро гелия является как раз такой комбинацией. Остаётся добавить ещё два электрона – и дело с концом. В нашей Вселенной данный параметр равен 0,007. Иными словами, это оценка клейкости «клея», удерживающего ядра от распада, то есть оценка вероятности существования гелия и других малых атомов типа водорода и дейтерия. Без любого из этих атомов в звёздах не сможет происходить реакция термоядерного синтеза, следовательно, данный параметр является одним из важнейших для жизни. Вычисления, в которых меняется только он, а прочие остаются неизменными, показывают, что для поддержания в звёздах реакций термоядерного синтеза это значение должно находиться в пределах от 0,006 до 0,008. Если оно опускается ниже 0,006, два положительно заряженных протона дейтерия будут отталкиваться друг от друга, несмотря на «клей». Если показатель поднимается выше 0,008, протоны «слипнутся» и не останется свободных. А поскольку ядро водорода – это собственно свободный протон, водорода не будет вообще.

Постоянная тонкой структуры определяет силу электромагнитного взаимодействия. В нашей Вселенной она равна 0,007. Аналогичные расчёты показывают, что её значение лежит между 0,006 и 0,008. (Похоже, что совпадение пределов постоянной тонкой структуры и ядерной эффективности является простой случайностью. К тому же постоянные не точно равны.)

Означает ли это, что в любой Вселенной, где имеются звёзды на термоядерных «батарейках», пределы ядерной эффективности и постоянной тонкой структуры совпадут? Вовсе нет. Изменение постоянной тонкой структуры может компенсироваться изменением ядерной эффективности. Если их соотношение примерно равно единице (иными словами, если их значения равны), указанные атомы могут существовать и быть стабильными. Можно повысить ядерную эффективность, выйдя далеко за пределы кратчайшего интервала 0,006-0,008, при условии, что мы увеличим и постоянную тонкой структуры. То же самое касается уменьшения значений.

Если взять несколько констант, этот эффект становится только сильнее. Многочисленные примеры были проанализированы в книге Стенджера. Вы можете уравновесить изменения нескольких констант путём соответствующих изменений всех остальных. Это так же, как в примере с автомобилем: измените какой-нибудь его параметр, пусть даже незначительно, – и он не будет работать. Ошибка кроется именно в том, что был изменён один параметр, тогда как в автомобиле их тысячи, и все разные. Когда инженеры меняют размер гаек – они меняют и размер болтов. Когда меняют диаметр колеса – меняют и размер шины.

Автомобили отнюдь не «тонко настроены» на одну-единственную конструкцию, как и вселенные.

Конечно, уравнения для целых вселенных могут противоречить всему виденному математиками ранее. Если кто-то считает, что мы получили кучу денег и перевели их в офшорный банк, мы с радостью с ним поделимся, только пришлите нам номер и пин-код вашей кредитки. Однако есть много оснований полагать, что уравнения Вселенной окажутся совершенно нормальными.

Около двадцати лет назад Стенджер написал компьютерную программу под названием MonkeyGod. Она позволяет выбрать несколько фундаментальных констант и посмотреть, на что будет похожа получившаяся в результате Вселенная. Симуляции показали, что комбинации параметров, позволяющих жизненным формам не слишком отличаться от существующих, чрезвычайно распространены и никакой тонкой настройки не требуется. Значениям фундаментальных констант вовсе не обязательно находиться в пределах, отличающихся не более чем на 1/10 30от существующих. На самом деле они могут отличаться на 1/10, причём без какого-либо заметного влияния на пригодность Вселенной к жизни.

В 2008 году Фред Адамс написал для Journal of Cosmology and Astroparticle Physics’ статью, сосредоточившись на более узкой проблеме [76] Fred Adams, Stars in other universes: stellar structure with different fundamental constant, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 8 (2008) 010. doi:10.1088/1475-7516/2008/08/010. arXiv:0807.3697. . Он работал только с тремя константами, имеющими важное значение для формирования звёзд: гравитационной постоянной, постоянной тонкой структуры и постоянной, регулирующей скорость ядерных реакций. Остальные константы, далёкие от нужд тонкой настройки, для формирования звёзд несущественны.