Уродливая Вселенная - Сабина Хоссенфельдер

Хотя антропный принцип может поразить вас некоей нелепостью и заведомой истинностью, он бывает полезен, чтобы исключить некоторые значения определенных параметров. Скажем, когда я вижу, что вы ежедневно приезжаете на работу на машине, я вправе заключить, что вам достаточно лет для того, чтобы иметь водительские права. Вы, конечно, еще можете упорно нарушать законы, но Вселенная-то – нет.

Должна, правда, предупредить вас: отсылка к «жизни» в связи с антропным принципом или тонкой настройкой – это обычное, но излишнее словесное украшение. Физикам не очень-то есть дело до области науки, которая связана с мыслящими, обладающими самосознанием существами. Физики подразумевают формирование галактик, образование звезд, стабильность атомов (необходимое условие для развития биохимических процессов). Так что не стоит ожидать даже обсуждения больших молекул. Разговоры о «жизни» по понятным причинам выглядят привлекательнее, но за ними больше действительно ничего не стоит.

Первым успешно применил антропный принцип Фред Хойл в 1954 году: он предсказал свойства ядра углерода, необходимые для того, чтобы в недрах звезд мог сформироваться углерод. Эти свойства позднее были действительно открыты – какими и были предсказаны 87. Хойл, как утверждается, учел, что углерод составляет основу жизни на Земле, а значит, звезды должны уметь его производить. Некоторые историки науки сомневаются, так ли на самом деле рассуждал Хойл, но сам факт, что так могло быть, показывает, как аргументация, основанная на антропном принципе, способна приводить к дельным выводам 88.

Антропный принцип, таким образом, служит ограничением, накладываемым на наши теории, которое обеспечивает согласованность с наблюдениями. Он верен независимо от того, существует или нет мультивселенная, и независимо от объяснения, стоящего за значениями параметров в наших теориях, – если таковое есть.

Причина, по которой антропный принцип частенько упоминается сторонниками идеи о мультивселенной, состоит в том, что они утверждают, будто это единственное объяснение и нет иных обоснований, устанавливающих наблюдаемые нами параметры. Но тогда ведь нужно показать, что значения, которые мы наблюдаем, действительно единственные (или по крайней мере высоковероятны), если требуется, чтобы жизнь была возможна. А это крайне спорно.

Типичное заявление, что антропный принцип якобы объясняет значения параметров в мультивселенной, выглядит так: если бы параметр x был хоть чуточку больше или меньше, нас бы не существовало. Есть горстка примеров, когда это так, – скажем, в случае с сильным ядерным взаимодействием. Будь оно слабее, крупные атомы не смогли бы сохранять свою целостность, а будь оно сильнее, звезды сгорали бы слишком быстро 89. Проблема с подобными аргументами в том, что небольшие вариации одного из двух десятков параметров не учитывают большого количества возможных комбинаций. На самом деле, чтобы иметь возможность заключить, что есть лишь одна комбинация, допускающая существование жизни, пришлось бы рассматривать независимые изменения всех параметров. Но в настоящее время такие расчеты неосуществимы.

Хотя прямо сейчас мы и не в состоянии просканировать все параметрическое пространство, чтобы выяснить, какие комбинации могут поддерживать жизнь, мы в силах по меньшей мере опробовать некоторые. И это было сделано. Поэтому-то мы теперь считаем, что есть более одной комбинации параметров, создающей вселенную, пригодную для жизни.

Например, в статье под названием «Вселенная без слабых взаимодействий» Рони Харник, Грэм Крибс и Гилад Перес описали вселенную, которая кажется способной создать предварительные условия для возникновения жизни, но при этом имеет совсем не такие фундаментальные частицы, как у нас 90. В 2013 году Авраам Лёб из Гарварда заявил, что в ранней Вселенной могла быть возможна примитивная форма жизни 91. А недавно Фред Адамс и Эван Грос продемонстрировали, что, если мы поварьируем в наших теориях несколько параметров разом, у звезд появятся способы производить углерод, отличные от механизма, предсказанного Хойлом, – просто эти иные варианты противоречат наблюдениям, о которых Хойл тогда уже знал 92.

Эти три примера показывают, что химия, достаточно сложная, чтобы поддерживать жизнь, может возникнуть при условиях, не имеющих ничего общего с теми, которым подвергаемся мы, а наша Вселенная не такая уж и особенная[67].

Тем не менее антропный принцип для некоего параметра все же может работать, если влияние этого параметра почти независимо от влияния остальных. То есть, даже если мы не вправе применять антропный принцип, чтобы объяснить значения всех параметров, поскольку знаем, что есть другие комбинации, допускающие предварительные условия для возникновения жизни, определенные параметры, возможно, должны иметь одинаковое значение во всех случаях, ибо их влияние универсально. Часто космологическую постоянную считают таковой[68]. Если она слишком большая, вселенная либо разорвет в клочья все структуры, что в ней есть, либо схлопнется обратно, прежде чем звезды получат шанс сформироваться (это зависит от знака постоянной).

Но все равно: если мы хотим получить вероятность, а не ограничение, нам нужно распределение вероятностей для возможных теорий, и это распределение не может исходить из самих теорий – оно требует дополнительной математической структуры, метатеории, которая говорит вам, насколько каждая теория вероятна. Проблема та же, что и с естественностью: попытка избавиться от человеческого выбора просто смещает выбор куда-то еще. И в обоих случаях приходится добавлять лишние допущения – здесь это распределение вероятностей, – которых можно было бы избежать, всего лишь используя простой заданный параметр.

* * *

Самое знаменитое предсказание, основанное на идее о мультивселенной, связано с космологической постоянной, и сделано оно было не кем иным, как Стивеном Вайнбергом 93. Предсказание датируется 1997 годом, когда специалисты по теории струн только-только осознали, что не могут избежать появления мультивселенной в своей теории. Статья Вайнберга существенно повлияла на признание мультивселенной научной идеей.

«Вместе с двумя коллегами с факультета астрономии, Полом Шапиро и Хьюго Мартелом, несколько лет тому назад мы написали статью, – рассказывает Вайнберг. – Мы сосредоточили свое внимание на конкретной константе, космологической постоянной, которая в последние годы[69] была измерена благодаря своему влиянию на расширение Вселенной».

«Мы предположили, что распределение вероятностей совершенно равномерно – все значения космологической постоянной равновероятны. Затем сказали себе: “То, что мы видим, на самом деле искажено, поскольку должно быть значение, допускающее развитие жизни. Так какое же оно, это искаженное распределение вероятностей?” И мы вычислили кривую распределения и задались вопросом: “Где максимум? Какое значение наиболее вероятно?” Наиболее вероятное значение оказалось довольно близким к значению космологической постоянной, измеренному годом позже»[70].