Уродливая Вселенная - Сабина Хоссенфельдер

Он ненадолго умолкает, а затем продолжает: «Но возможно, я поторопился, когда сказал, что успешная теория должна быть естественной, потому что какие-то вещи она может оставлять без объяснения: они должны быть чисто средовыми в мультивселенной, где имеется много разных вселенных. Вот как астрономы раньше думали, что успешная теория о строении Солнечной системы должна быть такой, в рамках которой расположение Меркурия, Марса и Венеры на своих местах будет естественным. И Кеплер пытался построить такую теорию, основываясь на геометрическом образе из правильных многогранников».

«Но теперь-то мы знаем, что искать такую теорию не нужно, поскольку нет ничего естественного в расстояниях от Солнца до планет: эти расстояния такие, какие есть, в силу исторических случайностей». Впрочем, добавляет Вайнберг, есть факты «вроде того, что период обращения Меркурия вокруг своей оси равен двум третям его периода обращения вокруг Солнца. Это число объясняется приливными силами, действующими на Меркурий со стороны Солнца».

«Таким образом, кое-что может быть объяснено. Но в целом то, что вы видите в Солнечной системе, есть лишь историческая случайность. И поиски того естественного объяснения, на которое уповали астрономы, в том числе Кеплер, а до него Птолемей, приходится оставить. Солнечная система такая, какая есть». После паузы он продолжает: «Надеюсь, с массой электрона все будет иначе».

«Так естественность – оставляем за скобками техническое определение – означает, что нет необъяснимых параметров?» – задаю я вопрос.

«Есть вещи, просто напрашивающиеся на объяснение, – говорит Вайнберг. – Как соотношение 2:1 или разница между двумя величинами на 15 порядков. Встречая подобные вещи, вы чувствуете, что обязаны их объяснить. А естественность лишь означает, что теория располагает объяснениями подобных вещей – они не просто введены ради соответствия эксперименту».

«Тут играет роль еще и опыт?» – уточняю я.

«О да, – отвечает Вайнберг. – Есть вещи, которым вы ожидаете найти естественное объяснение, а есть те, которым не ожидаете».

Он приводит пример: «Представьте, что вы играете в покер и у вас три раза подряд роял-флеш. Вы ведь наверняка подумаете: “Так-так, этому должно быть объяснение, дилер явно пытается что-то провернуть”. Но если у вас в трех раздачах комбинации, которые большинство из нас сочли бы случайными, – король пик, две бубновые карты и прочее – и все три отличаются друг от друга, то в этом нет ничего особенного, среди них нет выигрышных, вам бы не пришло в голову искать какое-то объяснение. В этом случае нам не требуется естественного объяснения, комбинации у вас на руках ничем не выделяются, они такие же, как и любые другие. Разумеется, и роял-флеш так же вероятен или невероятен, как и любая другая комбинация, но все-таки есть что-то, требующее объяснения, в роял-флеше, если он оказывается у вас три раза подряд».

В игре Вайнберга карты – это законы природы, а точнее параметры в законах, используемые нами сегодня. Но в эту игру мы никогда прежде не играли, не могли сыграть. Мы оказались с набором карт на руках, не ведая, почему и кто их нам выдал. Мы понятия не имеем, с какой вероятностью нам мог достаться роял-флеш законов природы и есть ли в нем что-то особенное. Мы не знаем правил игры – не знаем и шансов.

«Это зависит от распределения вероятностей», – говорю я, пытаясь объяснить мою дилемму: любое подобное утверждение по поводу вероятия законов природы требует еще и другого закона – для этого самого вероятия. И с точки зрения простоты предпочтительнее будет как раз теория с заданным параметром, а не распределение вероятностей для этого параметра по мультивселенной.

«Ну, – отвечает Вайнберг, – вероятность получить двойку треф, пятерку бубен, семерку червей, восьмерку червей и червонного валета – эту конкретную комбинацию – точно такая же, как вероятность получить туза, короля, даму, валета и десятку пик. Обе комбинации имеют равные вероятности».

Пытаясь подобрать метафору для распределения вероятностей из области покера, я замечаю: «При условии, что дилер не мухлюет». Но антропоморфический пример меня беспокоит. Я не могу отделаться от ощущения, словно мы взаправду тщимся угадать правила, по которым играет Бог, дабы убедиться, что законы природы были выбраны честным образом, – в надежде, что Бог допустил ошибку и мы заслуживаем вселенной с глюино меньшей массы.

«Согласен, – отвечает Вайнберг на мое замечание, продолжая развивать метафору с покером. – Но из-за значения, которое мы придаем различным комбинациям карт, – одна выигрышная, а другая нет, поскольку таковы правила покера, – вы начинаете отмечать, когда кто-то из игроков за одним столом с вами получает роял-флеш, так же как не обращаете внимания, если соперник получает какую-то совершенно ординарную комбинацию, которая вообще-то так же маловероятна, как и роял-флеш. Все дело в том, какое значение люди приписывают роял-флешу, говоря: “Ага, вот выигрышные карты”. Тогда он и привлекает ваше внимание».

Верно, это из-за приписываемых нами же значений совпадения привлекают наше внимание, как в случае с объединением констант взаимодействий или с кусочком хлеба, выстреливающим из тостера с изображением Девы Марии. Но я никак не возьму в толк, почему такое приписывание значений пригодно при разработке теорий лучше имеющихся.

«Я использую этот пример, чтобы с вами согласиться, – говорит, к моему недоумению, Вайнберг. – Если бы вы ничего не знали о правилах игры в покер, то и не поняли бы, что было нечто особенное в роял-флеше по сравнению с любой другой комбинацией карт. Именно потому, что мы знаем правила покера, некоторые комбинации кажутся нам особенными. Дело здесь в ценности опыта».

«Но у нас ведь нет никакого опыта игры в космический покер!» – думаю я расстроенно, так и не поняв, какое отношение все это имеет к науке. Мы никак не можем знать, насколько наблюдаемые нами законы природы вероятны или невероятны, – у нас нет распределения вероятностей. Чтобы иметь возможность определить, что законы природы маловероятны, нам требуется другая теория, а откуда же эта теория возьмется?[66] Если Вайнберг, которого я считаю величайшим физиком современности, не может сказать мне этого, тогда кто сможет? И я снова спрашиваю: «И что же мы знаем о распределении вероятностей для этих параметров?»

«Ну, тут нужна теория, чтобы их вычислить».

Вот именно.

* * *

Чтобы вычислить вероятности в мультивселенной, нам нужно принять в расчет, что в нашей Вселенной существует жизнь. Звучит банально, однако не всякий возможный закон природы создает достаточно сложные структуры, а следовательно, надлежащий закон должен удовлетворять особым требованиям – например, порождать стабильные атомы или что-то подобное атомам. Это требование известно как «антропный принцип».

Антропный принцип обыкновенно не приводит к точным выводам, но в контексте конкретной теории позволяет нам оценить, какие значения вообще могут принимать параметры теории, чтобы оставаться совместимыми с наблюдением, что жизнь существует. Это похоже на ситуацию, когда вы видите, как кто-то идет по улице со стаканчиком из «Старбакса», и заключаете, что условия в этой части города должны допускать возникновение старбаксовских стаканчиков. Вы можете сделать вывод, что ближайший «Старбакс» находится в радиусе одной мили, а может, и пяти, но, по всей видимости, на расстоянии не дальше ста миль. Не слишком точная оценка и, пожалуй, не то чтобы безумно интересная, но все-таки она говорит вам кое-что о вашем окружении.