Томас Хертог – О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга (страница 9)

Перекинуть мост через эту пропасть Стивен стремился с самых первых своих шагов в науке. Но реальная исследовательская программа достижения этой цели у него выкристаллизовалась только к концу XX века, когда бо́льшая часть его усилий оказалась направлена на решение загадки «космического замысла». Он задумал ни больше ни меньше, чем попытаться взорвать космологию изнутри.

Вспомним эти золотые годы. Неожиданное экспериментальное открытие ускорения расширения Вселенной, казалось, откликалось на столь же ошеломляющие теоретические результаты, из которых следовало, что законы физики, возможно, вовсе не похожи на скрижали, навечно высеченные в камне. Росло число свидетельств того, что по крайней мере некоторые особенности физических законов, возможно, являются не математически необходимыми, а случайными, отражающими конкретный характер остывания этой Вселенной после горячего Большого взрыва. Из исследований элементарных частиц, основных видов взаимодействий, количества темной энергии становилось очевидно, что многие из дружественных жизни свойств Вселенной, возможно, не были изначально заложены в ней при рождении, как клеймо изготовителя, а сохранились со времен ее ранней эволюции, а корни их глубоко спрятаны в глубинах Большого взрыва.

Вскоре у теоретиков, разрабатывающих теорию струн, начала вырисовываться пестрая картина мультивселенной – гигантского раздувающегося пространства, содержащего лоскутную мозаику островных вселенных, каждая со своей собственной физикой. Это привело к кардинальному изменению угла зрения, под которым рассматривалась «тонкая настройка» космоса. Вместо того чтобы оплакивать расставание с мечтой о единой и окончательной теории, которая предсказала бы, каким должен быть мир, сторонники идеи мультивселенной пытались превратить эту досадную неудачу в победу, преобразуя космологию в науку об окружающей среде (даром, что эта среда оказывалась уж очень обширной!) Один из этих теоретиков уподобил локальный характер физических законов в мультивселенной погоде на Восточном побережье США: «Умопомрачительно непостоянная, почти всегда ужасная, но в редких случаях – просто чудесная»[19].

Мы можем почувствовать масштаб этой перемены на примере из истории науки. В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер предложил модель Солнечной системы, проистекающую из античного учения Платона об основных геометрических телах – пяти правильных многогранниках, начиная со всем известного куба. Кеплер представил себе, что приблизительно круговые орбиты шести известных тогда планет проходят по невидимым сферам, обращающимся вокруг Солнца. Затем он высказал следующую гипотезу: относительные размеры этих сфер продиктованы условием, что каждая такая сфера, кроме самой внешней из них, сферы Сатурна, вписана в один из этих пяти многогранников, и каждая сфера, кроме самой внутренней, сферы Меркурия, описана вокруг одного из них[20]. Рис. 6 воспроизводит чертеж, которым Кеплер иллюстрирует эту конфигурацию. Когда Кеплер поместил эти пять геометрических тел в правильном порядке, причем все они оказались точно вписаны друг в друга, он обнаружил, что вложенные в них сферы можно разместить на интервалах, соответствующих расстояниям планет от Солнца, причем Сатурн будет двигаться по сфере, описанной вокруг самого внешнего из многогранников, и не будет никаких зазоров для изменения относительных радиусов сфер. На основе своей схемы он предсказал общее количество планет – шесть, – а также относительные размеры их орбит. Для Кеплера число планет и их расстояния от Солнца были проявлением глубокой математической симметрии Природы. Его труд Mysterium Cosmographicum представляет собой попытку на деле согласовать древнюю мечту Платона о гармонии сфер с установившимся в XVI столетии пониманием, что планеты обращаются вокруг Солнца.

Во времена Кеплера Солнечную систему в целом рассматривали как аналог всей Вселенной. Никто тогда не знал, что звезды – это солнца со своими планетными системами. Поэтому было вполне естественно предполагать, что планетные орбиты играли во Вселенной фундаментальную роль. Сегодня мы знаем, что количество планет в Солнечной системе или их расстояния от Солнца не имеют никакого глубокого значения. Мы понимаем, что набор планет Солнечной системы не уникален и даже не представляет собой какого-то специфического частного случая, а просто является случайным исходом истории образования Солнечной системы из завихрений газопылевой туманности, вращающейся вокруг прото-Солнца. За последние три десятилетия астрономы наблюдали тысячи планетных систем с широким диапазоном различных орбитальных конфигураций. У некоторых звезд есть планеты размером с Юпитер и периодами обращения в несколько дней, у других три или даже больше потенциально пригодных для обитания землеподобных планет; на планетах в системах двойных звезд должны наблюдаться случаи причудливой хаотической смены дня и ночи; есть и множество других странностей.

Если мы действительно живем в мультивселенной, то законы физики в нашей конкретной Вселенной играли бы ту же роль, что и орбиты планет в кеплеровской модели Солнечной системы. Напрасно было бы идти по стопам Кеплера и искать более глубокого объяснения «тонкой настройки», которая порождает жизнь. В мультивселенной наблюдаемые особенности локальных законов, благоприятствующие жизни, были бы лишь результатом случайных процессов, разыгрывавшихся в ходе Большого взрыва, который породил нашу конкретную островную Вселенную. Сторонники мультивселенной утверждают, что современные последователи Платона глядят не туда. Не глубинная математическая истина обуславливает благоустроенность Вселенной для жизни, говорят они, а просто отличная местная космическая погода. Любая попытка увидеть за этим великий космический замысел – иллюзия.

Рис. 6. В первом из своих главных астрономических трудов, Mysterium Cosmographicum («Космографическая тайна»), Иоганн Кеплер предложил платоновскую модель Солнечной системы, связывавшую размеры круговых планетных орбит с пятью правильными многогранниками. На чертеже Кеплера ясно видны четыре планетных сферы, а также додекаэдр, тетраэдр и куб.

Но в такой логике таится одна проблема, которая приобретет первостепенную важность, когда я перейду к обсуждению сути последней теории Хокинга: сама мультивселенная есть платоновский конструкт. Космология мультивселенной постулирует существование некоего вида вечных метазаконов, управляющих всем. Но эти метазаконы не уточняют, в какой именно из многих вселенных должны находиться мы. В этом и заключается проблема: ведь без правила или принципа, который связывает метазаконы мультивселенной с локальными законами нашей островной Вселенной, теория неминуемо попадает в спираль парадоксов, где никаких проверяемых предсказаний быть не может. Космология мультивселенной фундаментальным образом недоопределена и неоднозначна. В ней недостает ключевой информации о нашем местонахождении в этой сумасшедшей космической мозаике, а значит, она не может нам сказать, какого рода Вселенную мы должны видеть вокруг себя. Мультивселенная оказывается чем-то вроде дебетовой карты без пин-кода или, что еще хуже, шкафом из IKEA, к которому не приложена инструкция для сборки. В самом глубоком смысле эта теория неспособна объяснить нам, кто мы такие в этом космосе и почему мы здесь.

Однако ее адепты сдаваться не собирались. Они предложили способ устранить этот дефект – предложение столь радикальное, что оно встряхнуло все научное сообщество и шум вокруг него до сих пор не может улечься. Это – антропный принцип.

Антропный принцип пришел в космологию в 1973 году. Астрофизик Брендон Картер, который учился в Кембридже одновременно со Стивеном, выдвинул этот принцип на конференции памяти Коперника в Кракове. Это стало забавным историческим курьезом: ведь именно Коперник в XVI веке сделал первые шаги к устранению человечества с главенствующей позиции в космосе[21]. Теперь, через четыре с лишним столетия, Картер согласился с Коперником: мы, люди, далеко не главный элемент космического устройства. Но все же, рассуждал он, не можем ли мы ошибаться, если предполагаем, что мы не представляем собой чего-либо особенного хоть в каком-нибудь отношении – в частности там, где дело касается наших наблюдений космоса? Возможно, мы находим Вселенную такой, какой она есть, именно потому, что в ней есть мы?

В словах Картера был смысл. Конечно, мы не могли бы ничего наблюдать там и тогда, где и когда нас бы не было. Еще в 1930-х такие ученые, как Леметр и американский астрофизик Роберт Дикке, размышляли о том, какие свойства понадобились бы Вселенной, чтобы она могла поддерживать существование разумных организмов. К примеру, формы жизни, разумной или нет, основываются на углероде, образующемся в ходе термоядерного горения в недрах звезд, а этот процесс требует миллиардов лет. Но расширяющаяся Вселенная не сможет обеспечить звезде миллиардов лет времени, если она не простирается на миллиарды световых лет в пространстве. Следовательно, заключали Леметр и Дикке, мы не должны удивляться тому, что живем в старой и большой Вселенной. В историях расширяющихся вселенных есть предпочтительный период, на протяжении которого сделанные из углерода астрономы могут заниматься своим делом, и это с необходимостью определяет, что именно они могут увидеть. Такие выводы не слишком отличаются от тех, к которым мы приходим, когда учитываем влияние наблюдательной селекции в ежедневных ситуациях. Но Картер пошел дальше – гораздо дальше. Он предположил, что селекция играет роль не только внутри одной Вселенной – нашей, – но и во всей мультивселенной. Он предположил, что в ней работает антропный принцип – правило, находящееся выше и за пределами безличных метазаконов, управляющих мультивселенной. Это правило воплощает оптимальные космические условия, которые требуются для жизни, и «действует» так, чтобы выбрать, в какой из множества вселенных мы должны оказаться.