Терри Пратчетт - Наука плоского мира IV: Судный день

Ядерная эффективность это часть общей массы двух протонов и двух нейтронов, которая теряется при их слиянии в ядро гелия. Это важно, поскольку ядро гелия состоит именно из этих частиц. Добавьте два электрона, и получится готовый атом. В нашей Вселенной значение этого параметра равно 0,007. Можно сказать, что он характеризует липкость клея, не дающего ядру распасться на части, поэтому от его значения зависит само существования гелия (а также других небольших атомов вроде водорода и дейтерия). Без этих атомов не было бы топлива для ядерных реакций звезд, так что ядерная эффективность принципиально важна для существования жизни. Расчеты, в которых меняется один лишь этот параметр и не затрагиваются остальные, показывает, что звезды, основанные на ядерном синтезе, могут существовать только в диапазоне от 0,006 до 0,008. Если значение параметра меньше 0,006, то сила отталкивания между двумя положительно заряженными протонами, доставшимися от дейтерия, сможет преодолеть силу «клея». Если же оно больше 0,008, то протоны склеиваются друг с другом и в свободном виде уже не встречаются. Так как ядро водорода состоит из одного протона, никакого водорода в этом случае не будет.

Постоянная тонкой структуры определяет силу электромагнитного взаимодействия. В нашей Вселенной она равна 0,007. Аналогичные расчеты показывают, что ее значение должно находиться в диапазоне от 0,006 до 0,008. (Тот факт, что эти числа по сути совпадают с аналогичными величинами для ядерной эффективности по-видимому, случайность. Их точные значения отличаются.)

Означает ли это, что в любой Вселенной со звездами, работающими на ядерном синтезе, и ядерная эффективность, и постоянная тонкой структуры должна находиться в пределах от 0,006 до 0,008? Вовсе нет. Изменение постоянной тонкой структуры может скомпенсировать изменение ядерной эффективности. Если их отношение приблизительно равно 1, то есть их значения примерно совпадают, то необходимые атомы могут существовать и обладают стабильностью. Ядерная эффективность может быть намного больше, далеко за пределами интервала от 0,006 до 0,008 при условии, что постоянная тонкой структуры также возрастет. То же самое касается и уменьшения одной из них.

Когда у нас есть больше двух констант, этот эффект не только не ослабевает, а становится даже более выраженным. В книге Стенджера приводится детальный анализ многочисленных примеров. Правильно подобрав значения одних констант, можно скомпенсировать изменение других. Все так же, как и в примере с машиной. Изменение одного из ее аспектов даже незначительное лишает ее работоспособности, но было бы ошибкой оставить без изменения другие аспекты машины. Существуют тысячи моделей машин, и все они разные. Когда инженеры меняют размер гаек, они меняют и размер болтов. Когда они меняют диаметр колеса, они выбирают другие шины.

Никто не занимается тонкой подстройкой машин к какой-то конкретной модели. То же самое касается и вселенных.

Может, конечно, оказаться, что уравнения, которые описывают вселенные, будут противоречить всему, с чем когда-либо приходилось сталкиваться математикам. На случай если кто-нибудь в это поверит: у нас есть куча денег, которые хранятся в одном оффшорном банке, и мы с удовольствием поделимся с этими людьми, если они вышлют нам данные своих кредитных карт вместе PIN-кодами. Тем не менее, есть и более конкретные причины, которые наводят на мысль, что уравнения вселенных в этом отношении совершенно нормальны.

Около двадцати лет тому назад Стенджер написал компьютерную программу, которую назвал MonkeyGod («обезьяний бог»). Она позволяет выбрать несколько фундаментальных констант и выяснить, на что способна соответствующая им Вселенная. Имитационное моделирование показывает, что комбинации параметров, которые в принципе допускают существование жизненных форм, не сильно отличающихся от наших, встречаются весьма и весьма часто, а необходимость тонкой настройки совершенно не подтверждается фактами. Значения фундаментальных констант вовсе не обязаны совпадать с константами нашей Вселенной с точностью до 1 части на 1030. В действительности разница может достигать 1 части на 10 без какого-либо серьезного влияния на пригодной Вселенной для жизни.

Позднее, в 2008 году, Фред Адамс написал для «Журнала космологии и астрофизики частиц» статью, в которой сосредоточил внимание на более узкой постановке вопроса [105] Fred C. Adams, Stars in other universes: stellar structure with different fundamental constants («Звезды из иных вселенных. Структура звезд при различных значениях фундаментальных констант» прим. пер.), Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 8 (2008) 010. doi:10.1088/1475-7516/2008/08/010. arXiv:0807.3697. . Он рассматривал всего три константы, которые играют особенно важную роль в процессе формирования звезд гравитационную постоянную, постоянную тонкой структуры и константу, описывающую скорость ядерных реакций. Остальные константы в отношении звездообразования не только не требуют тонкой настройки, но и вообще никак с ним не связаны.

Адамс определяет «звезду» как самогравитирующий объект, который обладает устойчивостью, существует продолжительное время и вырабатывает энергию с помощью ядерных реакций. Его расчеты не выявили каких-либо следов тонкой настройки. Напротив, звезды существуют в широком диапазоне констант. Если выбирать их «случайным образом» следуя пониманию, характерному для аргументов в пользу тонкой настройки то вероятность обнаружить Вселенную, способную к созданию звезд, составляет 25 %. Вполне разумно отнести к числу «звезд» и другие, более экзотические объекты например, черные дыры, которые вырабатывают энергию за счет квантовых процессов, или звезды на основе темной материи, которые получают энергию путем аннигиляции. В этом случае вероятность возрастает до 50 %.

Так что, если говорить о звездах, то наша Вселенная вовсе не балансирует на лезвии невероятно острого ножа вопреки многомиллиардным шансам против нее. Просто она сделал ставку на «орла», и так уж получилось, что космическая монетка упала именно этой стороной.

Звезды это лишь часть процесса, обеспечивающего существование разумной жизни во Вселенной, поэтому Адамс собирается исследовать и другие аспекты в частности, формирование планет. Скорее всего, результаты будут аналогичными, а микроскопические шансы, о которых говорят сторонники тонкой настройки, будут опровергнуты и уступят место тому, что могло произойти на самом деле.

В чем же тогда ошибка сторонников тонкой настройки? В недостатке воображения и ограниченности их интерпретаций. Предположим для определенности, что большая часть значений фундаментальных констант лишает атомы стабильности. Означает ли это невозможность существования «материи»? Нет это лишь доказывает, что в такой Вселенной не может существовать материя, которая в точности совпадает с нашей. Важно то, что может появиться вместо нее, но этот ключевой вопрос сторонники тонкой настройки обходят стороной.