Гиперпространство: Научная одиссея через параллельные миры, дыры во времени и десятое измерение - Митио Каку

Первый из этих споров касается антропного принципа. На протяжении веков ученые привыкли рассматривать Вселенную в целом независимо от человеческого фактора. Мы больше не проецируем наши, человеческие предрассудки и фантазии на каждое научное открытие. Но на первых порах ученые древности часто впадали в антропоморфизм, подразумевающий наличие человеческих свойств у объектов и животных. Эту ошибку совершает каждый, кто усматривает в поведении своих питомцев проявление человеческих эмоций и чувств. (Этому же заблуждению подвержены голливудские сценаристы, полагающие, что другие планеты, движущиеся вокруг звезд, обязательно должны быть населены существами, похожими на нас.)

Антропоморфизм – давняя проблема. Ионийский философ Ксенофан некогда сетовал: «Люди полагают, что боги должны рождаться, иметь одежду, голоса и формы, подобные людским… И, конечно, боги эфиопов черны и плосконосы, боги фракийцев – рыжеволосы и голубоглазы». В последние десятилетия некоторые космологи пришли в ужас, обнаружив, что в их сферу деятельности антропоморфизм прокрался под маской антропного принципа, сторонники которого открыто заявляли, что не прочь привести Бога обратно в науку.

На самом деле есть несколько научных плюсов в этой странной полемике об антропном принципе, вращающейся вокруг неоспоримого факта: даже при незначительном изменении физических констант нашей Вселенной жизнь в ней была бы невозможна. Что это – счастливое совпадение или признак действия некой Высшей сущности?

Известны две разновидности антропного принципа. Слабый антропный принцип гласит, что сам факт существования во Вселенной разумной жизни (т. е. нас) следует воспринимать как экспериментальный факт, помогающий нам понять константы Вселенной. Как объясняет нобелевский лауреат Стивен Вайнберг, «мир таков, каков он есть, по крайней мере отчасти по той причине, что в противном случае некому было бы спрашивать, почему он так устроен»{103}. Сформулированный таким образом слабый антропный принцип трудно оспорить.

Для того чтобы во Вселенной существовала жизнь, требуется редкое стечение множества обстоятельств и совпадений. Жизнь, которая зависит от разнообразных и сложных биохимических реакций, легко может оказаться невозможной, стоит только изменить хотя бы чуть-чуть некоторые химические и физические константы. К примеру, при малейшем изменении констант ядерной физики нуклеосинтез и образование тяжелых элементов в звездах и сверхновых могут оказаться недостижимыми. В этом случае атомы могут стать нестабильными или неспособными создавать сверхновые. От тяжелых элементов (элементов тяжелее железа) зависит жизнь, в частности образование ДНК и молекул белка. Таким образом, малейшее изменение в ядерной физике сделает невозможным синтез тяжелых элементов в звездах Вселенной. Мы – дети звезд, но если законы ядерной физики хоть немного изменятся, тогда наши «родители» не смогут произвести на свет «потомство» (нас). Еще пример: можно с уверенностью утверждать, что развитие жизни в первичном океане заняло, вероятно, 1–2 млрд лет. Но если бы продолжительность существования протона сократилась до нескольких миллионов лет, тогда не было бы жизни. Просто не хватило бы времени, чтобы она возникла из произвольных столкновений молекул.

Другими словами, сам факт нашего существования во Вселенной и возникновения вопросов о ней означает неизбежность сложной последовательности событий. Это значит, что физические константы природы должны соответствовать определенному диапазону величин, чтобы звезды жили достаточно долго, чтобы успели образоваться тяжелые элементы для нашего организма, чтобы протоны не распадались прежде, чем успеет зародиться жизнь, и т. д. Иначе говоря, существование людей, способных задаваться вопросами о Вселенной, налагает уйму жестких ограничений на физику Вселенной – к примеру, на ее возраст, химический состав, температуру, размер и физические процессы в ней.

Высказываясь по поводу этих космических совпадений, физик Фримен Дайсон писал: «Когда мы вглядываемся во Вселенную и выявляем многочисленные события и обстоятельства в физике и астрономии, которые все вместе сложились в нашу пользу, порой создается впечатление, что Вселенная каким-то образом предчувствовала наше появление». И мы приходим к сильному антропному принципу, который гласит, что все физические константы Вселенной были придирчиво выбраны (Богом или неким Высшим существом), чтобы в нашей Вселенной могла появиться жизнь. Поскольку сильный вариант антропного принципа поднимает вопросы о сущности Бога, в кругах ученых он порождает гораздо больше споров.

Пожалуй, появление жизни могло быть вызвано слепым случаем, если бы требовалось всего несколько констант природы. Но в действительности для того, чтобы в нашей Вселенной зародилась жизнь, довольно узким диапазонам величин должен соответствовать целый ряд физических констант. Поскольку случайности такого типа крайне маловероятны, возможно, высший разум (Бог) прицельно выбрал именно эти величины, создавая жизнь.

Первое знакомство с той или иной версией антропного принципа обычно застает ученых врасплох. Физик Хайнц Пейджелс вспоминал: «Эта разновидность логики совершенно чужда обычному подходу физиков-теоретиков к своей работе»{104}.

Антропный аргумент – более изощренный вариант давнего аргумента, что Бог поместил Землю как раз на таком расстоянии от Солнца, какое требуется. Если бы Бог расположил Землю слишком близко к Солнцу, развитию жизни на ней помешала бы жара. Если бы Бог поместил Землю чересчур далеко, на ней было бы слишком холодно. Ошибочность этого довода заключается в том, что миллионы планет в галактике находятся на неоптимальном расстоянии от своих солнц и жизнь на них невозможна. Однако некоторые планеты по чистой случайности расположены по отношению к своему солнцу именно так, как надо. Наша планета – одна из них, из этого и следует исходить при обсуждении данного вопроса.

В конце концов большинство ученых разочаровалось в антропном принципе, так как он не имеет предсказательной силы и его невозможно проверить. Пейджелс нехотя заключил, что «в отличие от принципов физики, антропный принцип не позволяет определить, верен он или нет; способов проверить его не существует. В отличие от общепринятых принципов физики, антропный принцип не является объектом экспериментальной фальсификации – верный признак того, что он не относится к научным»{105}. Физик Алан Гут высказывается напрямик: «В эмоциональном отношении антропный принцип чем-то раздражает меня… К этому принципу люди обращаются, когда не могут придумать ничего получше»{106}.

С точки зрения Ричарда Фейнмана, цель физика-теоретика – «как можно быстрее доказать свою ошибку»{107}. Но антропный принцип бесплоден, его невозможно опровергнуть. Или, как сказал Вайнберг, «хотя наука явно невозможна без ученых, неочевидно то, что Вселенная невозможна без науки»{108}.

Полемика об антропном принципе (а значит, о Боге) на долгие годы утихла и лишь недавно оживилась вновь, благодаря волновой функции Вселенной Хокинга. Если Хокинг прав, тогда действительно существует бесконечное множество параллельных вселенных, часто имеющих иные физические константы. В некоторых из них распад протонов может происходить слишком стремительно, в звездах не образуется достаточного количества элементов тяжелее железа, Большое сжатие случается слишком быстро после возникновения жизни и т. п. В сущности, бесконечное множество параллельных вселенных умирает, так как физические законы в них не способствуют развитию жизни в том виде, в каком мы ее знаем.

В одной из таких вселенных, параллельной нашей, законы физики совместимы с известной нам жизнью. Доказательством служит то, что сегодня мы обсуждаем этот вопрос. Если так, тогда, возможно, незачем ссылаться на Бога, чтобы объяснить, почему жизнь, которую мы ценим такой, какая она есть, возможна в нашей Вселенной. Однако мы вновь открываем возможность слабого антропного принципа, т. е. нашего сосуществования с множеством умерших вселенных, среди которых только наша совместима с жизнью.

Второй спор, вызванный волновой функцией Хокинга, более глубок, и, в сущности, он до сих пор не получил разрешения. Он носит название проблемы кота Шрёдингера.

Еще раз о коте Шрёдингера

Поскольку теория «дочерних вселенных» и «червоточин» Хокинга пользуется возможностями квантовой теории, она неизбежно вызывает так и не разрешенный спор о фундаментальных вопросах. Волновая функция Хокинга не разрешает полностью парадоксы квантовой теории, она всего лишь представляет их в новом неожиданном свете.

Как мы помним, квантовая теория гласит, что для каждого объекта есть волновая функция, определяющая вероятность нахождения этого объекта в той или иной точке пространства и времени. Кроме того, согласно квантовой теории, состояние частицы невозможно узнать без наблюдения. Прежде чем сделаны измерения, частица может находиться в одном из разнообразных состояний, описанных волновой функцией Шрёдингера. Таким образом, до того, как сделано измерение (наблюдение), узнать состояние частицы нельзя. По сути дела, пока не проведено измерение, состояние частицы – ни то ни се, сумма всех возможных состояний.