Стивен Хокинг. Непобедимый разум  - Китти Фергюсон

В первой половине 1990-х годов теоретики уже перестали страшиться невероятного количества вариантов скручивания дополнительных измерений. Они пришли к пониманию, что все эти многочисленные способы сворачивания на самом деле представляют собой лишь разные способы смотреть на дополнительные измерения с нашей точки зрения – из четырехмерного пространства-времени. Тем не менее Андрей Линде указал, что способ сворачивания дополнительных измерений имеет принципиальное значение. В каждой вселенной именно им определяются наблюдаемые законы природы. Но М-теория допускает множество вариантов свертывания внутреннего пространства, то есть допускает множество типов вселенных, в каждой из которых действуют свои законы. Число это непостижимо велико.

Хокинг предложил рассматривать возникновение этих вселенных, применяя известную аналогию Эддингтона, – только теперь это будет уже не воздушный шар и на нем не будет ползущего муравья. В лекции 2006 года в Калифорнийском технологическом Хокинг предложил аудитории сравнить расширяющуюся вселенную с надувающимся пузырем. Вспомните, как идет пузырями закипающая вода. Формируются и тут же лопаются крошечные пузырьки. Это вселенные, которые успевают лишь слегка расшириться и тут же, прежде чем они сколько-нибудь вырастут, их настигает коллапс. Никаких звезд, галактик, о разумной жизни уж не говоря. Но некоторые, начав с таких же микроскопических размеров, продолжают расти, благополучно избегнув коллапса, – во всяком случае, они расширяются достаточно долго. Сначала расширение идет с нарастающей скоростью – знакомая нам инфляция.

“Высший замысел” вновь возвращается к знаменитому рассуждению Ричарда Фейнмана о частице, путешествующей из одной точки в другую. В квантовой физике нельзя определить промежуточные положения точки по пути из исходного пункта к цели. Из этого делали вывод, что и пути у точки нет, но, как мы видели, Фейнман пришел к выводу, что с тем же успехом мы могли бы сказать, что точка движется разом по всем мыслимым траекториям. В этом ключе рассмотрим и ситуацию с множеством вселенных, возникающих в результате вечной инфляции. Недостаточно сказать, что у каждой вселенной есть своя история. На самом деле, если мы применяем подход “суммы историй”, то у каждой вселенной обнаружится множество возможных историй и множество возможных состояний на более поздних стадиях ее развития. Большинство этих состояний категорически исключает появление какой-либо жизни. Лишь незначительно малая доля вселенных допускает появление существ, подобных нам.

Среди множества альтернативных вселенных лишь одна полностью едина и подчиняется регулярным законам. Вероятность существования такого рода вселенной чрезвычайно высока. Это наиболее вероятная из всех возможных вселенных, но это – не наша вселенная. Вселенная, при зарождении которой не происходили бы небольшие отклонения – те самые, что ныне обнаруживаются нерегулярностями фонового космического излучения, – не могла бы стать нашим домом. Нам понадобилась вселенная, где в одних областях плотность чуть больше, чем в других, и потому гравитация стягивает материю воедино, формируя галактики – звезды, планеты, возможно, и людей. Как сформулировал Хокинг в лекции в Калифорнийском технологическом в 2006 году: “Карта микроволнового излучения неба – чертеж всей структуры вселенной. Мы – порождение флуктуаций ранней вселенной”[456]. К счастью, есть много историй вселенной с небольшими нерегулярностями. Они почти столь же вероятны, как полностью единообразная и регулярная вселенная. Мы не можем подсчитать, сколько альтернативных вселенных в итоге порождает нечто вроде “нас”, но мы знаем, что это случилось как минимум однажды.

Еще одна знакомая концепция вошла в рассуждения Хокинга об М-теории: на квантовом уровне мы не можем наблюдать, не вмешиваясь, не меняя тот самый объект, который пытаемся наблюдать. Но еще важнее – и менее очевидно для большинства людей, – что как бы внимательно и полно мы ни изучали настоящее, та часть прошлого, которую мы не можем наблюдать, оказывается столь же неопределенной, как и будущее. Это набор возможностей, некоторые из которых более вероятны, чем другие. Объединив эту идею с концепцией суммы историй Фейнмана, Хокинг пришел к выводу, что “вселенная обладает не единой историей, но всеми возможными историями, каждая со своей степенью вероятности. Наши наблюдения нынешнего состояния вселенной влияют на ее прошлое и определяют различные истории вселенной”[457]. Это не так уж непривычно. Мы уже видели, как Хокинг и Хартл использовали концепцию суммы историй, создавая гипотезу об отсутствии граничных условий. Новая концепция Хокинга отличалась смещением акцентов: он осознал, что наши наблюдения в настоящем определяют выбор историй и из этого приходится делать весьма серьезные выводы для понимания вселенной в целом.

Вспомним еще раз метод Фейнмана: рассмотреть все траектории, по которым частица могла добраться из исходного пункта в конечный. Применить этот метод к историям вселенной не так-то просто. Нам неизвестен пункт А (начало), зато в нашей собственной вселенной мы располагаем подробными сведениями о пункте В, то есть о нынешнем состоянии. Хокинг предлагает рассмотреть все истории, соответствующие отсутствию граничных условий (истории, предполагающие закрытую поверхность и отсутствие граничных условий, – наш “глобус Земли”) и приводящие к тому состоянию вселенной, которое мы наблюдаем сейчас (точка В). Точек А большое количество, хотя мы не вправе утверждать, будто среди них есть истории вселенных, начинающиеся “как угодно”, – мы сводим число возможностей к тем, которые соответствуют условию об отсутствии граничных условий. Если бы мы начинали с исходного пункта А, мы могли бы прийти ко множеству пунктов В: некоторые из них были бы похожи на теперешнее состояние нашей вселенной, но большинство – отнюдь нет.

Вместо такого подхода Хокинг рекомендует свой “нисходящий анализ”: прослеживаем истории вселенной в обратном направлении, от нынешнего состояния к началу. Это новый подход к космологии и даже к причинно-следственным связям. Вселенная лишается единой и независимой от наблюдателя истории. Мы сами создаем историю своей вселенной уже тем, что существуем и наблюдаем. Мы создаем историю, а не она нас.

Рассмотрим, к примеру, вопрос, почему в нашей вселенной осталось всего четыре несвернутых измерения пространства и времени. В М-теории нет безусловного правила, что вселенная должна обладать ровно четырьмя наблюдаемыми измерениями. Нисходящий принцип в космологии предполагает целый спектр возможностей с количеством полноценных пространственных измерений от нуля до десяти. Три измерения пространства и одно времени – возможно, не самый вероятный сценарий, но только он нас и интересует.

Когда мы рассматриваем вселенную по старинке, “по восходящей”, не обнаруживается никакой внятной причины, отчего законы природы таковы, каковы они есть, почему вселенная так точно подогнана к нашему существованию. Однако мы наблюдаем эти законы природы, и мы существуем. Почему бы не начать с этого? Наше присутствие чрезвычайно важно. Из огромного набора возможных вселенных наше присутствие “отбирает” те, которые совместимы с нашим существованием, а все остальные почти не имеют значения (почти – об этом Хокинг еще поговорит).