Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной - Юрий Артамонов

Роджер Пенроуз возражал мне, что сингулярности черных дыр имеют геометрию, весьма отличающуюся от начальной космологической сингулярности, что делает невероятным, что черные дыры могли бы являться источниками нашей вселенной или любых других. Это проблема, но ей можно заниматься, если квантовые эффекты играют большую роль в устранении сингулярности.

Заметим, что идея эволюционирующих законов сама по себе не требует глобальной одновременности. Изменение в законах могло бы происходить при событии, которое влияет на события только в своем причинном будущем. Как объяснялось в Главе 6, причинное упорядочение согласуется с относительностью одновременности. Но космологический естественный отбор требует глобального времени, чтобы иметь смысл - и это на самом деле вступает в конфликт с относительностью одновременности.

Обоснование этого в том, что масштабом физики, производящей пузыри, обычно выбирается масштаб великого объединения, который, по меньшей мере, на 15 порядков величины больше, чем массы кварков и лептонов Стандартной Модели. Так что вероятно, что массы этих легких фермионов в конечном итоге при формировании пузыря вселенной выбирались существенным образом хаотически.

B.J. Carr & M.J. Rees, "The Anthropic Principle and the Structure of the Physical World" <Антропный Принцип и Структура Физического Мира>, Nature 278: 605-12 (1979); John D. Barrow & Frank J. Tipler, The Anthropic Cosmological Principle <Антропный Космологический Принцип> (NewYork: Oxford University Press, 1986).

к оглавлению

Shamit Kachru et al., "De Sitter Vacua in String Theory" <Вакуумы Де Ситтера в Теории Струн>, arXiv:hep-th/0301240v2 (2003).

Oliver DeWolfe et al., "Type IIA Moduli Stabilization" <Стабилизация Модулей Типа IIA>, arXiv:hep-th/0505160v3 (2005); Jessie Shelton, Washington Taylor and Brian Wecht, "Generalized Flux Vacua" <Вакуумы с Обобщенными Потоками>, arXiv:hep-th/0607015 (2006).

George F.R. Ellis & Lee Smolin, "The Weak Anthropic Principle and the Landscape of String Theory" <Слабый Антропный Принцип и Ландшафт Теории Струн>, arXiv:0901.2414v1 [hep-th] (2009).

Вселенные с отрицательной космологической константой, описанные Вашингтоном Тейлором с коллегами, отличаются от нашей в двух отношениях. Первое, что верно во всех теориях струн, в них привлекаются дополнительные размерности. Они не наблюдаемы, поскольку они малы и свернуты, но во вселенных Тейлора они могут стать большими. Это противоречит наблюдениям даже более явно, чем имеющийся неправильный знак космологической константы, и может быть взято как еще одно неверное предсказание теории струн. Однако, вы также можете утверждать, что жизнь в этих мирах не могла бы существовать. Почему это так, для меня не совсем ясно, так как имеются сценарии теории струн, в которых частицы и силы живут на трехмерных поверхностях, именуемых бранами, которые плавают в дополнительных измерениях. В конфигурациях такого сорта жизнь может быть совместима с тем, что дополнительные измерения большие.

    Гипотетические миры с отрицательной космологической постоянной также имеют симметрию, которую наш мир не имеет, а именно суперсимметрию. Это может предотвращать формирование сложных структур; однако, возможно, что некоторая их часть может позволять суперсимметрии быть спонтанно нарушенной, а в этом случае жизнь в них может процветать. Раз уж имеется бесконечно больше теорий струн с отрицательной космологической постоянной, чем с положительной, даже если очень малая часть первых может поддерживать жизнь, они будут доминировать над последними. Спасибо Бену Фрейфогелю за обсуждение этой проблемы.

В лучшем случае мы могли бы детектировать влияние последних столкновений других вселенных с нашей вселенной. Эта возможность изучалась, и это привело к однобоким предсказаниям - что может быть видно нечто интересное, что могло бы быть интерпретировано как столкновение другой вселенной с нашей собственной, но если не видно ничего, что до настоящего времени, кажется, и имеет место, гипотеза не фальсифицируется. Stephen M. Feeney et al., "First Observational Test of Eternal Inflation: Analysis Methods and WMAP 7-Year Results" <Первый Наблюдательный Тест Вечной Инфляции: Методы Анализа и Семилетние Результаты WMAP>, arXiv:1012.3667v2 [astro-ph.CO] (2011); и Anthony Aguirre & Matthew C. Johnson, "A Status Report on the Observability of Cosmic Bubble Collisions" <Отчет о Состоянии Наблюдаемости Столкновений Космических Пузырей>, arXiv:0908.4105v2 [hep-th] (2009) и Rept. Prog. Phys. 74:074901 (2011).

Stephen Weinberg, "Anthropic Bound on the Cosmological Constant" <Антропные Ограничения на Космологическую Константу>, Phys. Rev. Lett., 59:22, 2607-10 (1987).

В единицах длины шкалы Планка.

Adam C. Rees et al., "Observational Evidence of Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant" <Наблюдаемые Свидетельства по Сверхновым для Ускоряющейся Вселенной и Космологической Константы>, Astron. Jour. 116, 1009-38 (1998).

Надо опасаться, оценивая утверждение, что аргумент Вайнберга обеспечивает доказательство гипотезы о существовании других вселенных, ошибочных рассуждений, что тот факт, что космологическая константа выбрана невероятно малой величиной, сам является доказательством утверждения, что наша вселенная является одной из гигантской коллекции вселенных, в каждой из которых величины космологической константы выбрана хаотически. Это рассуждение сходно с обратной ошибкой игроков, обсужденной философом Яном Хакингом. Предположим, некто зашел в комнату и увидел, что кто-то так кинул кости, что

к оглавлению выпала двойная шестерка. Некто будет иметь соблазн заключить, что кости много раз переворачивались перед этим или перекатывались одновременно многими местами, но это будет ошибочное заключение, поскольку вероятность получить двойную шестерку каждый раз одна и та же. Хакинг называет это обратной ошибкой игроков; Jan Hacking, "The Inverse Gambler's Fallacy: The Argument from Design. The Anthropic Principle Applied to Wheeler Universe" <Обратная Ошибка Игроков: Телеологический довод. Антропный Принцип, Приложенный к Вселенной Уилера>, Mind 96:383 (July 1987), pp. 331-340, doi:10.1093/mind/XCVI.383.331. Джон Лесли возражал в Mind 97:386 (April 1988), pp. 269-272, doi:10.1093/mind/XCVII.386.269, что ошибка не применима к антропному аргументу, поскольку мы должны находиться в благоприятной для жизни вселенной. Но аргумент Вайнберга правильно ведет речь не о гостеприимной для жизни вселенной, а только о вселенной, которая полна галактиками. Мы могли бы жить во вселенной, где сформировалась только одна галактика, и все еще быть живыми - так что факт, что вселенная полна галактиками, не является необходимым для жизни.

Жауме Гаррига и Алекс Виленкин обратили внимание в "Anthropic Prediction for Lambda and Q Catastrophe" <Антропное Предсказание для Лямбды и Q-Катастрофа>, arXiv:hep-th/0508005v1 (2005), что особая комбинация двух констант улучшает ситуацию, когда применяется к аргументу Вайнберга: Это происходит для космологической константы, поделенной на размер флуктуаций в третьей степени. Но и тут остаются две проблемы: Первая, что определяет размер флуктуаций? Вторая, нам уже известно, что с аргументом все было в порядке, когда рассматривалась только космологическая константа. Имеется множество комбинаций двух констант, которые могли бы быть попробованы; факт, что одна комбинация работает лучше других, не удивителен, и, даже если имеются доводы в пользу этой комбинации, он не составляет доказательства гипотезы, что наша вселенная является лишь одним миром из гигантской мультивселенной.

Michael L. Graesser, Stephen D.H. Hsu, Alejandro Jenkins, & Mark B. Wise, "Anthropic Distribution for Cosmological Constant and Primordial Density Perturbations" <Антропное Распределение для Космологической Константы и Изначальные Возмущения Плотности>, arXiv:hep-th/0407174, Phys. Lett. B600, 15-21 (2004).

Объяснение для величины космологической константы, сильно отличающееся от объяснения Вайнберга, дано Рафаэлем Соркином и соавторами на основе теории причинных рядов: Maqbool Ahmed et al., "Everpresent Lambda" <Вездесущая Лямбда>, arXiv:astro-ph/0209274v1 (2002).

12. Квантовая механика и освобождение атома

Имеются альтернативные взгляды на квантовую теорию, в соответствии с которыми она может быть применена ко вселенной. По поводу оснований, почему я считаю это неверным, см. онлайн-приложения.

Импульс для обычных частиц есть их масса, умноженная на их скорость. Другое выражение несовместимых измерений есть принцип неопределенности, который говорит, что чем более точно измеряется положение, тем менее точно мы можем измерить импульс, и наоборот.