Космический ландшафт. Теория струн и иллюзия разумного замысла Вселенной - Леонард Сасскинд

Ньютоновская механика:

Специальная теория относительности:

и

Общая теория относительности:

Квантовая механика:

Космология:

Однако лучший научный слоган, который я знаю, относится не к физике и космологии, а к теории эволюции:

Естественный отбор

Если бы мне пришлось сократить эту книгу до единственного слогана, то, на мой взгляд, он выражал бы единый принцип, общий для биологии и космологии:

Ландшафт возможностей населён актуальностями Мегаверсума

Между биологическим или планетарным механизмом эволюции и вечной инфляцией, заселяющей Ландшафт, существует одно досадное различие. В первых двух случаях мы можем непосредственно наблюдать результаты работы эволюционного механизма. Мы воочию видим разнообразие биологических форм и типов планет вокруг нас.

Хотя астрономические объекты наблюдать сложнее, чем изучать животный и растительный мир на Земле, но даже без помощи телескопа мы можем увидеть планеты, Луну и звёзды. Однако гигантское море карманных вселенных, созданных вечной инфляцией, скрывает от нас космический горизонт событий. Проблема, конечно, в эйнштейновском ограничении максимальной скорости. Если бы мы смогли превысить скорость света, то не было бы никаких проблем с путешествиями в далёкие карманные вселенные и обратно. Мы могли бы избороздить весь Мегаверсум. Но увы, просверливание червоточины сквозь пространство к далёкой карманной вселенной – это фантазия, которая нарушает фундаментальные физические принципы. Существование других карманных вселенных остаётся и всегда будет оставаться гипотезой, но эта гипотеза обладает огромной силой в отношении объяснения устройства мира.

Консенсус?

Если идеи, которые я изложил, окажутся верными, то наш взгляд на мир расширится далеко за пределы глухой провинции у бескрайнего моря Мегаверсума к чему-то гораздо более грандиозному: большему пространству, большему промежутку времени и бо́льшим возможностям. Если всё правильно, то сколько времени займёт сдвиг парадигмы? Как пресловутый лес, смены парадигм лучше всего видны на расстоянии. В периоды смены принципов, на которые мы опираемся, всё выглядит слишком запутанным, вода становится слишком мутной, чтобы позволить ясно увидеть какую-либо перспективу хотя бы на несколько лет вперёд. В такие времена наблюдателю со стороны практически невозможно понять, чьи идеи заслуживают внимания, а чьи – пустые спекуляции. Это трудно предвидеть даже инсайдерам. Цель написания этой книги не в том, чтобы убедить читателя в правильности моей собственной точки зрения. Научными аргументами лучше всего сражаться на страницах научных журналов и в семинарских аудиториях. Моя цель в том, чтобы показать расстановку сил в войне новых идей, чтобы обычные читатели смогли почувствовать свою сопричастность к этой войне, посмотреть на неё изнутри, ощутить азарт сражения и радость открытия так, как ощущаю их я.

Меня всегда захватывали истории появления и развития новых научных идей. Я пытался понять, как великие мастера прошлого приходили к своим открытиям. Однако не все великие мастера мертвы. В настоящее время – прямо сейчас, в это чудесное время – живут и творят такие титаны, как Вайнберг, Виттен, ‘т Хоофт, Полчински, Малдасена, Линде, Виленкин… я счастлив, что могу наблюдать, как они сражаются за новую парадигму. Поскольку я сам являюсь непосредственным участником этих событий, я возьму на себя смелость воссоздать их образ мыслей. Начнём с физиков.

Стивен Вайнберг, пожалуй, более, чем любой другой физик, ответствен за открытие Стандартной модели физики элементарных частиц. Стив не склонен к скоропалительным суждениям, и я уверен, что он перепроверяет все доказательства так тщательно, как никто другой. Из его трудов и лекций очевидно, что он хотя и не принимает как истину в последней инстанции, но, по крайней мере, не отвергает возможность того, что некоторые из вариантов антропного принципа могут играть определённую роль в предопределении Законов Физики. Тем не менее отдельные его работы выражают сожаление о «потерянной парадигме». В своей книге «Мечты об окончательной теории», изданной в 1992 году, он пишет:

«Если благоприятное для нас значение космологической постоянной подтверждается наблюдениями, то будет разумно сделать вывод, что наше собственное существование играет важную роль в объяснении, почему Вселенная является именно такой. Чего бы это ни стоило, я надеюсь, что это не так. Как физик я хотел бы видеть, что мы способны делать точные предсказания, а не расплывчатые заявления о том, что некоторые константы должны лежать в диапазоне, который является более или менее благоприятным для жизни. Я надеюсь, что теория струн действительно послужит основой для окончательной теории и что эта теория будет обладать достаточной предсказательной силой, чтобы дать нам возможность вычислить значения всех фундаментальных констант, включая космологическую постоянную. Будущее покажет…»

Вайнберг написал эти слова под впечатлением открытия гетеротической теории струн и компактификации многообразий Калаби – Яу. Но теперь он знает, что теория струн не оправдала надежд на то, что она станет альтернативой антропному принципу.

Эд Виттен – один из величайших математиков в мире и пифагореец в душе. Он построил свою карьеру вокруг элегантной и красивой математики, которая родилась из теории струн. Его способность погружаться в математические глубины захватывает дух. Неудивительно, что он относится к тем моим коллегам, которые упорно не желают отказываться от поиска той магической математической «серебряной пули», которая убьёт произвол в выборе Законов Физики и свойств элементарных частиц. Если такая пуля и существует, то именно Виттен имеет все шансы её найти. Долгое время его поиски не имели успеха, несмотря на то что он сделал больше, чем кто-либо другой для создания математических инструментов, необходимых при изучении Ландшафта. Я не думаю, что ему вообще нравится текущее направление развития теории.

Если Виттен являлся движущей силой развития математического аппарата теории струн, то Джо Полчински был главным поставщиком «деталей» для этой гигантской машины. Вместе с блестящим молодым стэнфордским[103] физиком Рафаэлем Буссо Джо предпринял первую попытку собрать из этих деталей модель Ландшафта с огромным дискретуумом вакуумов. В многих дискуссиях Джо настаивал, что альтернативы населённому Ландшафту не существует.

Мой старый товарищ по оружию Герард ‘т Хоофт всегда был настроен скептически в отношении претензий теории струн на роль «теории всего» и недавно написал мне:

На самом деле никто не может мне объяснить, что означает утверждение, будто теория струн содержит 10100 вакуумных стран. Прежде чем сделать такое утверждение, вы должны сначала дать строгое определение, что такое теория струн, а у нас нет такого определения. И сколько вообще этих вакуумов: 10500 или 1010 000 000 000? Поскольку такие «детали» все ещё висят в воздухе, я чувствую себя крайне неудобно перед антропными аргументами.

Однако я не исключаю некоторые варианты антропного принципа. В конце концов, мы живём на Земле, не на Марсе, Венере или Юпитере именно по антропным соображениям. Это, однако, заставляет меня отличать дискретный антр. принцип от континуального. Дискретный значит что-то вроде: постоянная тонкой структуры является обратным значением целого числа и равна 1/137, что требует поправок высших порядков. Континуальный означает, что эта константа равна 1/137,018945693459823497634978634913498724082734… и т. д., и все эти десятичные знаки определяются антр. принц. Я считаю это неприемлемым. Теория струн, как мне представляется, утверждает, что первые 500 десятичных знаков имеют антропное происхождение, а остальные – математическое. Я думаю, что слишком рано делать такие предположения».

Нужно уточнить, что понимает ‘т Хоофт под дискретным антропным принципом. Это означает, что Ландшафт не должен содержать так много вакуумов, чтобы среди них можно было найти вакуум с любыми значениями физических констант. Иными словами, он готов частично примириться с антропными рассуждениями, если число различных возможностей окажется конечным.

Стоит отметить, что, несмотря на свой скептицизм, Герард не исключает антропного объяснения, но вместе с тем не предлагает и альтернативного объяснения для факта невероятно тонкой настройки космологической постоянной. Однако в своём скептическом отношении к окончательной «теории всего», я думаю, он прав.