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

И вообще аргумент, что мы живём в мире, который максимально приспособлен для собственного воспроизведения, имеет, на мой взгляд, существенные недостатки. Пространство действительно воспроизводится – на этом зиждется хорошо изученный механизм инфляции, – но максимально приспособленная для воспроизводства вселенная не имеет ничего общего с нашим собственным миром. Наиболее приспособленная в смолинском смысле вселенная – это такая вселенная, которая наиболее быстро реплицирует сама себя, а для этого необходима большая космологическая постоянная. Но нет никакого соответствия между приспособленностью для воспроизведения и приспособленностью для поддержания разумной жизни. Наша Вселенная с её ультрамалой космологической постоянной и нехваткой чёрных дыр является очень малоприспособленной для репликации.

Вернувшись к аналогии с деревом жизни, мы увидим, что в биологии приспособленность к максимальной репродуктивности и приспособленность к мышлению тоже не пересекаются. Максимально приспособленными в этом смысле существами являются не люди, а бактерии.

Бактерии размножаются настолько быстро, что единственная клетка способна за 24 часа произвести более десяти триллионов потомков! По некоторым оценкам, общее количество бактерий на Земле составляет более чем тысячу миллиардов миллиардов миллиардов. Человек, возможно, в каких-то отношениях и более приспособлен, но только не в отношении воспроизводства. Мир, который способен поддерживать жизнь, также является очень приспособленным, но опять же, не в отношении его способности к воспроизводству.

Пойдём другим путём. Представьте себе Грегора Замзу в тот роковой день, когда он проснулся в облике гигантского таракана.[109] Очнувшись от тумана сна, он спрашивает себя: «Что я за существо?» Следуя логике Смолина, ответ должен быть таким: «С большой вероятностью я должен принадлежать к классу существ, которые наиболее приспособлены для воспроизводства и поэтому наиболее распространены в природе. Следовательно, я – бактерия».

Но через несколько секунд отражение в зеркале покажет ему ложность первого предположения. Перефразируя Декарта, он может заключить: «Я мыслю, значит, я не бактерия. Я – какое-то особенное, замечательное существо с недюжинными умственными способностями. Я необычен. Я весьма далёк от критерия обычного». Мы так же ни секунды не сомневаемся в том, что мы не обычные, что мы не принадлежим к чему-то усреднённому. Мы не принадлежим к ветви Мегаверсума, которая наиболее приспособлена для воспроизведения. Мы принадлежим к ветви, которая может сказать: «Я мыслю, значит, космологическая константа должна быть очень мала».

Моя реакция на идеи Смолина была достаточно жёсткой. Но эта жёсткость относилась к конкретным техническим вопросам, а не к общей философии Смолина. Мне кажется, что Смолин заслуживает большого уважения за многие важные достижения. Смолин был первым, кто признал, что разнообразие вакуумов теории струн может играть важную позитивную роль в объяснении, почему мир такой, какой он есть. Он также был первым, кто попытался использовать это разнообразие для объяснения уникальных свойств нашего мира.

Но важнее всего, что он сформулировал насущный вопрос, требующий ответа: «Каким образом, используя самые глубокие и мощные идеи современной физики, можно дать подлинно научное объяснение кажущейся очевидности разумного замысла?» Он решительно выступил против предрассудков струнных теоретиков, и я думаю, что он был тогда более прав, чем они.

Как я уже неоднократно подчёркивал, мне не известны удовлетворительные объяснения особых свойств нашего кармана, кроме населённого ландшафта, объяснения, не требующие привлечения сверхъестественных сил. Но с нашим сегодняшним пониманием населённого ландшафта есть реальные проблемы, и некоторые из них весьма серьёзны. На мой взгляд, большая проблема состоит в том, как быть с вечной инфляцией – механизмом, который призван заселять ландшафт. Ни клонирование пространства, ни раздувание пузырей метастабильного вакуума серьёзными проблемами не являются. Оба этих явления основаны на наиболее надёжных принципах общей теории относительности и квантовой механики. Но никто не имеет чёткого понимания, как на основе этих явлений сделать какие-либо предсказания или хотя бы статистические предположения относительно нашей Вселенной.

Для Мегаверсума, заполненного бесконечными карманными вселенными, антропный принцип является эффективным инструментом отбора и исключения большинства из них из списка кандидатов на роль нашей Вселенной. Те вселенные, которые не допускают существования жизни, подобной нашей, могут быть брошены в мусорное ведро. Антропный принцип в такой формулировке обладает мощной объяснительной силой для ответов на вопросы типа: «Почему космологическая постоянная так мала?» Но большая часть полемики вокруг антропного принципа ставит на повестку дня более амбициозную идею: надежду на то, что он может заменить серебряную пулю в предсказании свойств всего окружающего мира.

Эти ожидания необоснованны. Нет никаких причин, по которым каждая особенность природы должны определяться возможностью существования жизни. Часть особенностей могут быть выведены из строгих математических рассуждений, некоторые – из антропного принципа, а некоторые представляют собой чистые случайности.

Как всегда, мир умных рыб (см. главу 6) является удобной аналогией для того, чтобы рассмотреть возможные перспективы.

Давайте посмотрим, как эти рыбы изучают свой мир.

Со временем осетрологам удалось убедить других рыб, что населённая ими планета вращается вокруг раскалённого светящегося ядерного реактора – звезды, дающей энергию для нагревания воды. Теперь вопрос, которым были одержимы их лучшие умы, предстал в совершенно новом свете. Понимая, что температура океана зависит от расстояния до звезды, они сформулировали новую головоломку: «Почему орбитальное расстояние нашей планеты от источника тепла так тонко настроено?» Но ответ осетрологов был тем же самым: «Вселенная велика. В ней много звёзд и планет, и какая-то очень малая часть этих планет совершенно случайно оказалась на благоприятном для существования жидкой воды и рыб расстоянии от своих звёзд».

Но некоторые фишики не удовлетворились таким ответом. Они справедливо заметили, что температура на поверхности планеты зависит не только от орбитального расстояния. Светимость звезды – интенсивность, с которой она излучает энергию, – тоже должна входить в уравнение. «Мы могли бы находиться вблизи небольшой тусклой звезды или вдалеке от яркого гиганта. Существует целый набор вариантов. Ихтиотропный принцип даёт здесь сбой. Он никоим образом не может объяснить, почему наша планета находится именно на таком, а не на другом расстоянии от звезды».

Но в намерения осетрологов никогда и не входило объяснение каждой особенности природы. Их утверждение, что Вселенная является достаточно большой, чтобы содержать очень широкий набор вариантов природных условий, остаётся в силе. Аргумент, что ихтиотропный принцип не может объяснить всё, – это лишь логическая уловка, придуманная фишиками для того, чтобы опровергнуть его.

Существует очень тесная параллель между этой историей и антропным принципом. Возьмём, например, космологическую постоянную и степень неоднородности ранней Вселенной. В главе 2 я рассказывал, как Вайнберг объясняет факт малости космологической постоянной. Если бы она была намного больше, то неоднородности, присутствующие в ранней Вселенной, не смогли бы превратиться в галактики. Но предположим, что исходная неоднородность была немного больше. В этом случае нас устроит и несколько большее значение космологической постоянной. Как и в случае орбитального расстояния и светимости звезды, есть целый набор взаимосвязанных значений космологической постоянной и степени неоднородности, приводящих к возникновению жизни или, по крайней мере, галактик. Антропный принцип сам по себе бессилен для выбора между этими парами значений. Некоторые физики готовы принять это в качестве аргумента против антропного принципа. Ещё раз повторю, что я расцениваю это как логическую уловку.

Вполне возможно, что осетрологи с фишиками сумели в конце концов перейти к более конструктивному диалогу. Для этого они пригласили астрофишиков – экспертов по образованию и эволюции звёзд. Эти учёные рыбы изучили процесс формирования звёзд из гигантских газовых облаков и, как и ожидалось, обнаружили, что образующиеся звёзды обладают очень широким диапазоном светимостей. Не имея возможности непосредственного измерения светимостей различных звёзд, астрофишики тем не менее пришли к выводу, что звёзды, имеющие светимость в определённом диапазоне, должны встречаться чаще других. Астрофишики вычислили, что наиболее долгоживущие звёзды должны иметь светимость в диапазоне от 1026 до 1027 ватт. Их звезда, по всей видимости, попадает в этот диапазон.