Законы физики предопределены
Лоуренс Краусс
Физик, космолог. Директор проекта Origins в Университете штата Аризона. Автор книги A Universe from Nothing: Why There Is Something Rather than Nothing[12].
Эйнштейн однажды сказал: «Что меня действительно интересует, так это был ли у Бога выбор при создании Вселенной». Конечно, под «Богом» Эйнштейн не имел в виду Бога. Он задался вопросом, не дающим покоя большинству ученых, которые, как и я, пытаются раскрыть фундаментальные законы, управляющие космосом в самых его основах: существует ли лишь единственный набор не противоречащих друг другу физических законов? Если мы изменим одну фундаментальную константу, один закон силы, то не рухнет ли все здание?
Большинство ученых моего поколения, как и Эйнштейн до нас, в неявном виде исходили из того, что ответ на эти вопросы – «да». Мы хотели найти Единую Истинную Теорию, математическую формулу, объясняющую, почему именно в природе обязаны действовать четыре силы, почему протон в 2000 раз тяжелее электрона и так далее. На недавней памяти эти усилия достигли своего пика в 1980-е годы, когда теоретики струн доказывали, что они нашли Теорию Всего – что, используя постулаты теории струн, можно перейти к единой физической теории, которая на фундаментальном уровне однозначно и окончательно объяснит все, что мы видим.
Нет нужды говорить, что это великое открытие пришлось пока отложить, поскольку теория струн не смогла – во всяком случае, до сих пор – сдержать свои щедрые обещания. Однако по ходу дела, отчасти благодаря тому, что теория струн не оказалась успешной, мы допустили альтернативную возможность: законы природы, которые мы измеряем, могут быть совершенно случайными, действовать лишь локально в нашей окружающей среде (а именно в нашей Вселенной), не быть жестко предписанными неким универсальным принципом и ни в коем случае не быть типичными или обязательными.
Теория струн, например, предполагает наличие целой группы возможных новых измерений. Чтобы это предположение сочеталось с нашей наблюдаемой четырехмерной Вселенной, теория требует, чтобы эти другие измерения были невидимыми, скрученными до столь мелкого масштаба, что мы даже не можем проверить их наличие. Или же теория требует, чтобы все известные силы и частицы были ограничены четырехмерной браной. Похоже, есть очень много разных способов скрыть дополнительные измерения, и каждый такой способ создает новую четырехмерную Вселенную, в которой действуют другие законы. Кроме того, выясняется, что и сами четыре измерения не универсальны; возможно, существуют двухмерные или шестимерные вселенные.
Но не обязательно подниматься до таких высот спекуляции, чтобы прийти к допустимому выводу о том, что законы нашей Вселенной возникли вместе с самой Вселенной. Инфляционная теория – на сегодняшний день лучшая из теорий, объясняющих, как наша Вселенная обрела те свойства на макроуровне, которые поддаются измерению, – предполагает, что на самых ранних стадиях имел место период безудержного расширения. В разных местах и, возможно, в разное время маленькие области перестанут «надуваться» по мере того, как в этих областях будет происходить космический фазовый переход, меняющий стабильную конфигурацию частиц и полей. Но в этой картине б'oльшая часть, если хотите, «метавселенной» всё равно расширяется, а каждая область, каждая вселенная, которая исключается из процесса инфляции, может прийти в другое состояние с другими законами – точно как кристаллы льда на стекле формируются в разных направлениях.
Всё это основательно заставляет предположить, что нет ничего фундаментального в тех «фундаментальных» законах, которые поддаются измерению в нашей Вселенной. Они могут быть просто случайными. В этом смысле физика становится наукой об окружающей среде.
Сейчас многие ухватились за эту мысль, чтобы предположить, что мы можем понять наши законы, поскольку они выбраны исходя из антропного принципа – то есть если бы они были другими, то в нашей Вселенной жизнь не смогла бы развиться. Однако в этой теории слишком много проблем – и не в последнюю очередь потому, что мы не знаем, какие существуют иные возможности, и не знаем, могли бы в результате изменения некоторых или множества фундаментальных параметров появиться пригодные для жизни и обитаемые вселенные. Мы также представления не имеем, являем ли мы собой типичную форму жизни. Б'oльшая часть жизни, которая развивается или разовьется в нашей Вселенной, может быть совсем другой.
Акцент на антропном принципе ошибочен с любой точки зрения. Важно, чтобы мы стремились избавиться от идеи о том, что законы физики в нашей Вселенной отражают некий основополагающий порядок, что эти законы каким-то образом предопределены принципами красоты и симметрии. Здесь нет ничего нового. Было недальновидно предполагать, что жизнь на нашей планете была предопределена. Сегодня мы понимаем, что историей жизни, которая привела к нашему существованию, управляли случайности естественного отбора и травмы, причиненные окружающей средой. Столь же недальновидно было бы предполагать, что мы представляем собой некую вершину эволюции – что все дороги ведут к нам, а сами мы не ведем к будущему, в котором появится нечто совершенно иное.
Наконец, недальновидно предполагать, что вселенная, в которой мы сейчас живем, всегда будет такой же. Не будет. Некоторые из моих коллег утверждают, что в далеком будущем все галактики, которые мы сейчас наблюдаем, исчезнут. Но всё может быть и гораздо хуже. Недальновидно предполагать, что наши законы универсальны во времени и пространстве даже в нашей Вселенной. Имеющиеся сейчас данные о частице Хиггса дают основания предполагать, что наша Вселенная еще может претерпеть космический фазовый переход, а это изменит стабильные силы и частицы, и тогда мы и всё, что мы видим, может исчезнуть.
Мы уже приняли идею о том, что жизнь не предопределена. Теперь надо избавиться от странной идеи о том, что законы физики предопределены. Космические случайности повсеместны, и возможно, что вся наша Вселенная – это всего лишь случайность.