Мультивселенная

Другие ученые, такие как сэр Мартин Рис из Кембриджского университета, считают, что эти космические случайности являются доказательством существования Мультивселенной. Рис считает, что единственным способом объяснения того факта, что мы живем в невероятно узкой диапазонной полосе сотен совпадений, является постулирование существования миллионов параллельных вселенных. В этой Мультивселенной большинство вселенных мертвы. Протон в них неустойчив. Атомы так и не создаются. ДНК не образуется. Вселенные либо преждевременно коллапсируют, либо практически немедленно замерзают. Но в нашей Вселенной произошел ряд космических случайностей, при этом совершенно не обязательно считать, что Господь приложил к этому руку; можно основываться просто на законе больших величин.

В каком-то смысле от сэра Мартина Риса в последнюю очередь можно было бы ожидать услышать об идее параллельных вселенных. Он королевский астроном Великобритании, и на нем большая ответственность за формирование взгляда на Вселенную. Седовласый, солидный, безупречно одетый, Рис в равной степени хорошо говорит как о космических чудесах, так и о заботах публики.

И это, по его мнению, не случайность, что Вселенная построена для возможности существования жизни. Слишком многое должно совпасть, чтобы Вселенная оказалась в столь узком диапазоне, позволяющем жизни существовать «То, что кажется нам тонкой настройкой, от которой зависит существование, может быть, всего лишь совпадение, – пишет Рис. – Когда-то и я думал именно так. Но сейчас этот взгляд кажется мне слишком узким… Если мы примем его, разнообразные, будто бы особенные черты нашей Вселенной, которые теологи когда-то приводили в качестве доказательств существования Провидения или изначального проекта, не вызовут удивления»{159}.

Рис попытался подкрепить свои аргументы перечислением некоторых из этих концептов. Он утверждает, что Вселенная, по видимости, управляется шестью параметрами, каждый из которых поддается измерению и является тонко настроенным. Эти величины должны удовлетворять условиям жизни, или же они создают мертвые вселенные.

Первый – то, что параметр ? равен 0,007 – относительное количество водорода, который конвертируется в гелий путем синтеза в момент Большого взрыва. Если бы эта величина имела значение не 0,007, а 0,006, это ослабило бы силу ядерного взаимодействия, протоны и нейтроны не смогли бы соединиться. Невозможным оказалось бы образование дейтерия (ядер с протоном и одним нейтроном), а отсюда следует, что более тяжелые элементы так и не образовались бы в звездах, а вся Вселенная состояла бы из сплошного водорода. Даже малейшее снижение сильного взаимодействия вызвало бы нестабильность периодической таблицы химических элементов, а количество устойчивых элементов, необходимых для создания жизни, уменьшилось бы.

Если бы ? = 0,008, то синтез происходил бы настолько быстро, что после Большого взрыва не осталось бы водорода и сегодня не было бы звезд, дающих свою энергию планетам. Или, возможно, два протона оказались бы связаны вместе, что также сделало бы синтез в звездах невозможным. Рис указывает на вывод Фреда Хойла, что изменение силы ядерного взаимодействия всего лишь на 4 % сделало бы невозможным образование углерода в звездах, а это, в свою очередь, стало бы препятствием для формирования высших элементов и, следовательно, для возникновения жизни{160}. Хойл обнаружил, что при незначительном изменении силы ядерного взаимодействия бериллий становится настолько неустойчивым, что не может служить мостом для образования атомов углерода.

Второй параметр – N, равное 1036, – это частное от деления силы электрического взаимодействия на силу гравитации. Этот параметр показывает, насколько слаба гравитация. Если бы гравитация была еще слабее, то стали бы невозможны конденсация звезд в плотные скопления вещества и создание невероятно высоких температур, необходимых для синтеза. Отсюда следует, что звезды не светились бы и планеты погрузились бы в замораживающую тьму.

Но если бы гравитация была чуть сильнее, это вызвало бы слишком быстрый разогрев звезд и они сожгли бы свое топливо слишком быстро. При таком варианте развития событий жизнь просто не успела бы зародиться. Кроме того, более сильная гравитация вызвала бы более раннее образование галактик, и они были бы слишком маленькими. Звезды встречались бы в более плотных скоплениях, что стало бы причиной катастрофических столкновений между различными звездами и планетами.

Третьим параметром является ? – относительная плотность Вселенной. Если бы ? была слишком мала, то Вселенная расширилась бы и остыла слишком быстро. Но если бы ? была слишком велика, то Вселенная сжалась бы еще до начала всякой жизни. Рис пишет: «Через одну секунду после Большого взрыва ? не могла отличаться от единицы больше чем на 10–15, чтобы сегодня, 10 млрд лет спустя, Вселенная все еще продолжала расширяться, а значение ? при этом наверняка не ушло бы далеко от единицы»{161}.

Четвертым параметром является ?, космологическая константа, которая определяет ускорение нашей Вселенной. Если бы эта константа была всего лишь в несколько раз больше, то создалась бы антигравитация, которая разорвала бы нашу Вселенную, и это стало бы причиной ее немедленного Большого охлаждения, при котором жизнь невозможна. Но если бы значение космологической константы было отрицательным, то Вселенная бы коллапсировала в Большом сжатии, причем это случилось бы слишком быстро, чтобы смогла сформироваться какая-либо жизнь. Иными словами, чтобы существование жизни оказалось возможным, космологическая константа, как и ?, также должна находиться в определенном узком диапазоне.

Пятым параметром является Q – средняя относительная амплитуда флуктуации в космическом микроволновом излучении, равная 10–5. Если бы это число было чуть меньше, то Вселенная имела бы чрезвычайно однородную структуру, будучи безжизненной массой газа и пыли, которые никогда не конденсировались бы в сегодняшние звезды и галактики. Вселенная была бы темной, однородной, лишенной характерных черт и безжизненной. Если бы значение Q было больше, то конденсация вещества произошла бы раньше, при этом оно конденсировалось бы в огромные сверхгалактические структуры. Такие «огромные куски вещества конденсировались бы в черные дыры»{162}, пишет Рис. И эти черные дыры были бы тяжелее, чем целые галактические скопления. Любые звезды, образование которых возможно в таком огромном скоплении газа, располагались бы слишком плотно, а потому существование планетарных систем было бы невозможным.

Последним параметром является D, то есть количество пространственных измерений. Благодаря заинтересованности в М-теории физики возвратились к вопросу о том, является ли жизнь возможной в дополнительных высших или низших измерениях. Если пространство одномерно, то, вероятно, существование жизни невозможно, поскольку вселенная становится слишком упрощенной. Как правило, при попытках физиков применить квантовую теорию к одномерным вселенным мы обнаруживаем, что частицы проходят одна сквозь другую без всякого взаимодействия. Поэтому вполне возможно, что вселенные, существующие в одном измерении, не могут нести жизнь, поскольку частицы не могут «приклеиться» одна к другой, образуя более сложные объекты.

В двух измерениях мы также сталкиваемся с проблемой, поскольку жизненные формы, вероятно, дезинтегрировали бы. Представьте двумерную расу существ, обитателей Флатландии, живущих на поверхности стола. Представьте, что они пытаются есть. Пищевод, тянущийся ото рта к заднему проходу, расщепил бы обитателя Флатландии надвое, и он распался бы. Таким образом, трудно представить, как обитатель Флатландии мог бы существовать, не распадаясь на части.

Еще один аргумент из области биологии указывает на то, что разумная жизнь не может существовать менее чем в трех измерениях. Наш мозг состоит из большого количества пересекающихся нейронов, объединенных обширной электрической сетью. Если бы вселенная была одно– или двумерной, было бы невозможно строить сложные нейронные сети, особенно в условиях короткого замыкания при наложении их друг на друга. В условиях низших измерений мы жестко ограничены количеством сложных логических схем и нейронов, которые можно разместить на маленьком участке. Например, наш собственный мозг состоит из 100 млрд нейронов, что приблизительно равно количеству звезд в галактике Млечный Путь; при этом каждый нейрон связан с 10 000 других нейронов. Такую сложность было бы трудно воспроизвести в условиях меньшего количества измерений.

В четырех пространственных измерениях возникает следующая проблема: планеты неустойчивы на своих околосолнечных орбитах. На смену закону обратных квадратов Ньютона приходит закон обратных кубов. В 1917 году Пауль Эренфест, сотрудник Эйнштейна, размышлял о том, какой была бы физика в четырех измерениях. Он проанализировал уравнение, называемое уравнением Пуассона – Лапласа (которое управляет движением планетарных объектов, а также электрическими зарядами в атомах), и обнаружил, что орбиты теряют свою устойчивость в четырех и более пространственных измерениях. Поскольку электроны, подобно планетам, испытывают беспорядочные столкновения, это означает, что атомы и солнечные системы, вероятно, не могут существовать в большем количестве измерений. Иными словами, трехмерный случай – особый.

С точки зрения Риса, антропный принцип является одним из наиболее убедительных аргументов в пользу существования Мультивселенной. Точно так же как существование зон обитания для Земли предполагает наличие экстрасолнечных планет, существование зон обитания для Вселенной предполагает наличие параллельных вселенных. Рис комментирует это так: «Если есть большой ассортимент одежды, то никак не удивительно обнаружить в нем подходящий костюм. Если существует много вселенных, каждая из которых управляется различным набором величин, то будет и одна, где есть особый набор величин, пригодный для жизни. И мы находимся именно в ней»{163}. Иными словами, Вселенная такова, какая она есть, благодаря закону больших величин, действующему среди многих вселенных Мультивселенной, а вовсе не благодаря некоему великому проекту.

Вайнберг, похоже, с этим согласен. В сущности, он считает идею Мультивселенной довольно интересной для размышлений. Ему никогда не нравилась та идея, что время внезапно могло начать свое существование в момент Большого взрыва и что до этого момента времени просто не существовало. В Мультивселенной же происходит вечное создание вселенных.

Существует еще одна, несколько необычная причина, по которой Рис предпочитает идею Мультивселенной. Он считает, что Вселенная содержит в себе небольшое количество «безобразия». К примеру, земная орбита несколько эллиптична. Если бы она была идеально круговой, то можно было бы заявить, подобно теологам, что Земля представляет собой побочный продукт божественного вмешательства. Но орбита имеет слегка эллиптическую форму, что указывает на некоторое количество беспорядочности в пределах диапазонов зон обитания. Подобным образом и космологическая константа не равна нулю, но весьма мала, что указывает на то, что наша Вселенная «является не более особенной, чем того требует наше присутствие». Все это не противоречит тому, что наша Вселенная была создана случайно.