Невидимая Вселенная. Темные секреты космоса

3.8. Антропный принцип — потому что мы здесь

Я только что хвастался, насколько прекрасны научные исследования темной материи и энергии. Теперь, ближе к концу книги, мы сделаем небольшой шаг за пределы жестких научных рамок. Мы познакомимся с антропным принципом.

Одна из сложностей, с которыми мы столкнулись на протяжении книги, — проблема космологической постоянной. Мы задавались вопросом, почему космологическая постоянная настолько мала, ведь предсказанное квантовой физикой «правильное» значение будет аж в 10 раз превышать наши измерения. Потом я еще упомянул, что мы должны быть благодарны такому маленькому значению. Будь оно намного больше, и галактики, звезды, планеты и цивилизации никогда бы не сформировались. Тут я уже практически намекнул на антропный принцип.

Грубо говоря, антропный принцип гласит, что Вселенная, которую мы наблюдаем, должна быть такой, какая она есть, ибо, если бы она была другой, никакие сознательные существа не появились бы, чтобы спросить, почему она именно такая.

(Антропный принцип встречается во многих различных формулировках у разных авторов. В частности, часто проводится различие между слабым и сильным антропным принципом. Моя не особо строгая формулировка ближе всего к слабому антропному принципу, сформулированному в книге известных космологов Джона Д. Барроу и Фрэнка Дж. Типлера «The Anthropic Cosmological Principle».)

Тот факт, что мы вообще задаемся этим вопросом, уже закладывает некоторые строгие требования к законам природы.

При помощи антропного принципа пытаются объяснить ряд физических величин. Например, мы упоминали, что гравитация намного слабее электромагнитных сил. Никаких естественных причин такой слабости гравитационных сил нет. Но будь они гораздо сильнее, и Вселенная стала бы слишком хаотичной и быстротечной для зарождения жизни. И тогда, опять же, некому было бы задаваться вопросом о слабости сил притяжения. Тот факт, что мы можем задать вопрос, сам по себе становится ответом.

Но наука ли это? Или, выражаясь точнее, можно ли назвать это естественной наукой? И да и нет. Но скорее все-таки нет. Это наука в том смысле, что рассуждения достаточно логичны. Мы бы действительно не смогли задать эти вопросы, если бы Вселенная была совсем другой. К тому же к этому принципу относятся как к науке, когда серьезные исследователи публикуют статьи на эту тему в серьезных профессиональных журналах. Однако антропный принцип сталкивается с серьезными проблемами, когда дело доходит до одного из священных принципов науки — фальсифицируемости.

В естественных науках люди выдвигают идеи, часто называемые гипотезами: их еще не проверили и не факт, что они верны. Но важно, чтобы был метод опровержения этих идей. То есть должна оставаться возможность провести эксперимент или наблюдение, способные доказать, что гипотеза неверна. Поэтому утверждение вроде «завтра пойдет дождь» — хорошее, опровержимое утверждение. «Я вчера видел НЛО» — не поддающееся опровержению утверждение. То, что гипотеза неопровержима, не значит, что она неверна. Однако современным критериям научности она не соответствует.

То, что космологическая постоянная остается такой, какая она есть, потому что мы здесь и можем ее наблюдать, не является опровергаемым утверждением. Не факт, что это неверно, но наукой это назвать нельзя.

(He все согласны с тем, что антропный принцип не допускает заявлений, которые можно опровергнуть. Наглядный пример этого дает статья 1987 года известного физика Стивена Вайнберга. Это было за десять лет до того, как космологическая постоянная приобрела популярность. В ней он использует антропный принцип, чтобы «предсказать», что значение космологической постоянной будет иметь примерно такое же значение, как мы наблюдаем.)

Антропные соображения интересны, потому что обсуждаемые нами физические величины на самом деле могли быть разными. Вернемся к космологической постоянной: верно ли, что в принципе она могла иметь все возможные значения? И получается, во время формирования Вселенная «придумала» одно конкретное значение космологической постоянной? Мы не знаем. Как я неоднократно повторял: у нас нет единой теории, объединяющей все силы природы. Может, когда-нибудь у нас появится такая теория, и, может быть, она расскажет нам, почему космологическая постоянная настолько мала, или мы поймем, что эта постоянная вообще равняется нулю. Или, возможно, это число, которое всегда нужно вводить вручную даже в самой совершенной теории, — число, которое могло быть чем угодно. Мы не знаем.

Предположим, значение космологической постоянной могло быть иным. От чего тогда оно зависит? И тут в игру вступает Мультивселенная.

(Слово «Мультивселенная» используется при описании множества моделей и феноменов. Я ссылаюсь на тот тип Мультивселенной, который связывают с инфляционными моделями Вселенной. Инфляционная стадия — это непостижимо короткий период времени сразу же после Большого взрыва, когда Вселенная расширялась невероятно быстро. Фаза инфляции постепенно вкралась в нашу стандартную картину Вселенной, несмотря на то что до сих пор не хватает наблюдений, которые могли бы точно подтвердить, что так и было. Существуют различные механизмы, объясняющие, как эта инфляция могла возникнуть. Популярный тип модели называется «хаотическая инфляция» или «вечная инфляция». Эти модели основаны на скалярных полях, мало чем отличаясь от квинтэссенции. Предполагается, что при хаотической инфляции будет создано бесконечное количество Вселенных.)

Часть физиков-теоретиков считает, что наша Вселенная не единственная, а такие процессы, как Большой взрыв, могут создавать большое, возможно, бесконечное количество Вселенных. Некоторые представляют, что новые Вселенные-пузыри возникают, как пузырьки на зарослях водорослей. Идея заключается в том, что часть физических величин, а к ним относится и космологическая постоянная, могут варьироваться в таких различных Вселенных. Таким образом, космологическая постоянная в подавляющем большинстве Вселенных будет несовместима с формированием таких сознательных наблюдателей, как мы. Но в некоторых Вселенных физические величины совпадут таким образом, что создадут условия для появления сознательных существ, которые зададутся вопросом, почему физические величины именно такие. При первом рассмотрении концепции Мультивселенной крайне соблазнительно прибегнуть к антропному принципу как разъяснительной модели.

Проблема с Мультивселенной опять же связана с фальсифицируемостью. В большинстве моделей разные Вселенные полностью отделены друг от друга. Нет никакой возможности наблюдать за другими Вселенными. И нельзя точно сказать, что их нет. И, опять же, немного обнадеживает вера в существование более фундаментальной теории. Такую теорию уж точно можно будет проверить. Если она способна описать условия, сопутствующие Большому взрыву, и предсказать формирование множества Вселенных, то у нас появятся косвенные признаки возможного существования Мультивселенной. Но до этого нам еще далеко. Такой теории у нас нет. Неизвестно, возможно ли ее вообще создать. Да и что в итоге предскажет эта теория, пока непонятно.

Хоть антропный принцип и привлекателен в своей простоте, он вряд ли поможет значительно продвинуться в понимании Вселенной. Этот принцип занимает оборонительную позицию. Он дает нам ответ наподобие такого: «Вселенная такая, какая она есть, потому что она такая, какая есть, разговор окончен» — не особо удовлетворительный ответ. Может, мы действительно живем в одной из множества независимых Вселенных и космологическая постоянная в каждой из них разная. В таком случае мы, наверно, никогда не узнаем, почему она настолько мала. Или все же узнаем. Я верю, что узнаем. Давайте по крайней мере попытаемся.