Параллельные
ГЛАВА 8 Спроектированная вселенная?
жүктеу/скачать 2.82 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Слабый антропный принцип
- Сильный антропный принцип
- Нультивселенная
| ГЛАВА 8
Спроектированная вселенная? За вечность, должно быть, было перепорчено огромное количество вселенных, до того, как оформилась эта система; было потрачено впустую много сил, сделано много бесплодных попыток, а процесс медленного, но непрерывного совершенствования в искусстве мироздания продолжался на протяжении бесконечных эпох. Дэвид Юм Когда я учился во втором классе, моя учительница мимоходом об- ронила замечание, которое я не забуду никогда. Она сказала: «Бог так любил Землю, что Он расположил ее как раз на том рас- стоянии от Солнца, которое нужно». В мои шесть лет меня поразила простота и сила этого аргумента. Если бы Бог расположил Землю слишком далеко от Солнца, то все океаны замерзли бы. Если бы он расположил Землю слишком близко, то все они выкипели бы. Для учительницы это не только служило доказательством того, что Бог су- ществует, но и означало, что Он также благожелателен, раз он так лю- бил Землю, что расположил ее именно на том расстоянии от Солнца, которое нужно. Это произвело на меня глубокое впечатление. Сегодня ученые говорят, что Земля существует в «зоне оби- тания», как раз на таком расстоянии, чтобы было возможным су- ществование воды, «универсального растворителя», создающего химические вещества, необходимые для жизни. Если бы Земля нахо- дилась дальше от Солнца, она могла бы стать похожей на Марс, «за- Frep3iiryK) пустыню», где низкие температуры создали твердую голую юверхность, на которой вода и даже углекислый газ часто замерзают о твердого состояния. Даже под поверхностью Марса находится ечная мерзлота, постоянный слой замерзшей воды. Если бы Земля находилась ближе к Солнцу, то она могла бы стать [^похожей на Венеру, размеры которой почти совпадают с размера- ми Земли. Венера известна как «планета парникового эффекта». Поскольку эта планета находится так близко к Солнцу, а атмосфера ее состоит из углекислого газа, энергия солнечного света захватыва- ется Венерой и температуры взлетают до 500 градусов по Цельсию. Вот почему Венера является самой горячей в среднем планетой Солнечной системы. Дожди серной кислоты, атмосферные давле- ния, в сотни раз превышающие наши, и убийственные температуры превращают Венеру, похоже, в самую адскую планету в Солнечной [системе, в основном из-за того, что она находится ближе к Солнцу, |чем Земля. Рассматривая аргумент моей учительницы, ученые бы сказали, что он является примером антропного принципа, который гласит, §Что законы природы организованы таким образом, который делает рвозможным существование жизни и сознания. Вопрос о том, орга- •иизованы ли эти законы каким-то проектировщиком или появились ^благодаря случаю, был предметом многих споров, особенно в по- следние годы, поскольку было обнаружено несметное множество ^«случайностей» или совпадений, которые делают возможным существование жизни и сознания. Для некоторых эти данные явля- ется подтверждением существования некоего божества, которое «намеренно организовало законы природы таким образом, чтобы су- ществование жизни, а также наше существование стало возможным. •Однако для других ученых эти данные означают, что мы являемся 'побочными продуктами ряда удачных случайностей. Или, возможно, <если верить в положения теории инфляции и М-теории, существует «Мультивселенная вселенных. Чтобы правильно оценить сложность этих споров, сначала рас- I: смотрим те совпадения, которые делают возможным существование акизни на Земле. Мы не просто живем в солнечной зоне обитания, мы ?также живем в ряде других зон обитания. Например, Луна имеет как «раз такие размеры, которые необходимы для стабилизации орбиты Земли. Если бы Луна была намного меньше, то даже малейшие на- рушения вращения Земли постепенно накапливались бы в течение сотен миллионов лет. Это вызвало бы раскачивание Земли на своей орбите, чреватое катастрофой, а также создало бы разительные из- менения в климате, которые сделали бы жизнь на Земле невозмож- ной. Компьютерные программы показывают, что без большой Луны (около трети размера Земли) земная ось за миллионы лет могла бы сместиться на целых 90 градусов. Поскольку ученые считают, что для создания ДНК потребовались сотни миллионов лет климатической стабильности, то периодические отклонения Земли от ее оси вызва- ли бы катастрофические изменения погодных условий, что сделало бы создание ДНК невозможным. К счастью, Луна имеет как раз под- ходящий размер для того, чтобы стабилизировать земную орбиту, так что такая катастрофа не произойдет. (Луны Марса недостаточно ве- лики, чтобы стабилизировать его вращение. В результате этого Марс начинает медленно вступать в следующую эпоху нестабильности. Астрономы считают, что в прошлом Марс мог отклоняться от своей оси на целых 45 градусов.) Благодаря малым приливным силам Луна медленно отодвигается от Земли со скоростью приблизительно 4 см в год. Примерно через 2 миллиарда лет она окажется слишком далеко, чтобы стабилизиро- вать вращение Земли. Это может иметь катастрофические послед- ствия для жизни на Земле. Спустя миллиарды лет не только Луны не будет в ночном небе — мы можем увидеть совершенно другой набор созвездий, когда Земля будет скакать на своей орбите. Погода на Земле станет неузнаваемой, что сделает невозможным существо- вание жизни. Геолог Питер Уорд и астроном Дональд Браунли из Университета Вашингтона написали: «Без Луны в мире не было бы ни лунного све- та, ни месяца, ни программы «Аполлон», было бы меньше поэзии, а каждая ночь была бы темной и безрадостной. Вполне вероятно, что без Луны не было бы птиц, секвой, китов, трилобитов, да и другие развитые формы жизни не украшали бы нашу Землю». Подобным образом компьютерные модели нашей Солнечной си- стемы показывают, что и присутствие Юпитера в нашей Солнечной системе является благоприятным для жизни на Земле, поскольку не- вероятно сильное гравитационное притяжение Юпитера помогает брасывать астероиды в открытый космос. Понадобился почти ■иллиард лет в «эпоху метеоров», закончившуюся около 3,5 млрд ■вт назад, чтобы «очистить» Солнечную систему от обломков ■стероидов и комет, оставшихся после ее формирования. Если бы Юпитер был намного меньше, а его притяжение намного слабее, то ■ нашей Солнечной системе было бы полно астероидов, которые кделали бы жизнь на Земле невозможной. Они бы падали в океаны и Изничтожали всякую жизнь. Отсюда мы видим, что Юпитер тоже как раз нужного размера. I Мы также живем в зоне подходящих планетарных масс. Если бы ||емля была чуть меньше, то ее гравитационное притяжение было бы Настолько слабым, что она не могла бы удерживать кислород. Если вы Земля была слишком большой, то она сохранила бы многие из ^начальных ядовитых газов, что сделало бы невозможной жизнь на |емле. Масса Земли как раз такова, как нужно, чтобы поддерживать 1еобходимый для жизни атмосферный состав. ( Мы также живем в зоне подходящих планетарных орбит. Что при- мечательно, орбиты всех остальных планет, кроме Плутона, являются Ючти правильными окружностями, что делает столкновения планет t Солнечной системе практически невозможными. Это означает, что емля не подойдет близко ни к одному из газовых гигантов, гравита- ция которых легко нарушила бы орбиту Земли. Это опять-таки бла- гоприятное обстоятельство для жизни, которой необходимы сотни биллионов лет стабильности. I' Земля также существует в зоне обитания Галактики Млечный 1уть, находясь от ее центра на расстоянии двух третей диаметра, кли бы Солнечная система располагалась слишком близко к центру Галактики, где таятся черные дыры, то поле излучения было бы столь аильным, что жизнь была бы невозможна. А если бы Солнечная систе- ia находилась слишком далеко от центра Галактики, то существовало ы недостаточно тяжелых элементов, чтобы создать необходимые Юмпоненты жизни. Ученые приводят множество примеров того, что Земля находится мириаде зон обитания. Астрономы Уорд и Браунли утверждают, что живем в границах такого узкого диапазона многих параметров зон обитания, что, возможно, разумная жизнь на Земле — дей- ствительно уникальное явление для нашей Галактики, а возможно, даже для всей Вселенной. Они приводят впечатляющий список тех моментов, которые удивительным образом делают возможной раз- умную жизнь на Земле, а именно, что на Земле «как раз» необходи- мое количество океанов, «какраз» требуемая тектоника плит, содер- жание кислорода, теплосодержание, наклон оси и так далее. Если бы Земля лежала хотя бы вне одного из этих диапазонов, мы бы с вами не обсуждали этот вопрос. Так была ли Земля расположена на пересечении этих зон обита- ния потому, что Бог любил ее? Возможно. Однако мы можем прийти к выводу, который не предполагает участие божества. Возможно, в космосе существуют миллионы мертвых планет, которые действи- тельно находятся слишком близко к своим солнцам, чьи Луны слиш- ком малы, чьи Юпитеры слишком малы, или которые находятся слиш- ком близко к центру их галактик. Что касается Земли, существование зоны обитания не обязательно означает, что Бог даровал нам особое благословение; возможно, это просто совпадение, один редкий при- мер среди миллионов мертвых планет в космосе, которые лежат за пределами зон обитания. Греческий философ Демокрит, который выдвинул гипотезу о существовании атомов, писал: «Существуют миры, бесконечные в своем количестве и разнообразные по размерам. В некоторых из них нет ни Солнца, ни Луны. В других больше одного Солнца и Луны. Расстояния между мирами неодинаковы, в некоторых направлениях их больше... Их разрушение происходит из-за столкновений между собой. Некоторые миры лишены животной и растительной жизни и всякой влаги». В сущности, к 2002 году астрономы открыли сотню экстрасолнеч- ных планет, вращающихся по орбитам других звезд. Ученые открыва- ют их приблизительно каждые две недели. Поскольку такие планеты не испускают собственного света, астрономы вычисляют их при помощи разнообразных средств непрямого наблюдения, наиболее надежным из которых являются поиски раскачивающейся основной звезды: она раскачивается вперед-назад по мере того, как планета размером с Юпитер вращается вокруг нее. Путем анализа доппле- ровского смещения света, испускаемого раскачивающейся звездой, можно вычислить, насколько быстро она движется, и применить за- коны Ньютона для вычисления массы ее планеты. «Можно представить звезду и большую планету как партнеров, 'ужащихся в танце, держась за вытянутые руки. Планета меньших змеров с внешней стороны проходит большие расстояния по юльшей окружности, в то время как звезда-партнер перемещается аленькими шажками по очень малой окружности — движение очень маленькой внутренней окружности и является тем «рас- яиванием», которое мы наблюдаем в этих звездах», — говорит ис Маккарти из Института Карнеги. Сегодня такие наблюдения эстолько точны, что мы можем определить очень малые изменения I скорости (до трех метров в секунду — скорость быстрой ходьбы) в :зде на расстоянии сотен световых лет от нас. Предлагаются и другие, более передовые методы обнаружения ;е большего количества планет. Один из них — это поиски планеты тот момент, когда она затмевает свою материнскую звезду, что ведет некоторому снижению ее яркости. В течение 15-20 лет НАСАзапу- ит на орбиту свой интерферометрический космический спутник, юторый сможет обнаружить в открытом космосе планеты меньшего азмера, сходные с Землей. (Поскольку яркость материнской звезды тмит планету, спутник будет использовать интерференцию света, бы обнулить яркое свечение материнской звезды и открыть на- глазам землеподобную планету.) До настоящего времени ни одна из обнаруженных нами экстра- олнечных планет размером с Юпитер не имеет сходства с Землей, :И все они, по всей вероятности, мертвы. Орбиты обнаруженных строномами планет либо очень вытянуты, эксцентричны, либо про- |дят в непосредственной близости к материнской звезде; в обоих ,учаях существование в подобной зоне обитания планеты, похожей ?на Землю, было бы невозможным. В этих солнечных системах плане- та размером с Юпитер пересекала бы зону обитания, отшвыривая ^любую меньшую планету размером с Землю в открытый космос, что препятствовало бы формированию известной нам жизни. Слишком вытянутые орбиты — обычное для космоса явление, ^настолько обычное, что в сущности, когда астрономы в 2003 году открыли «нормальную» солнечную систему, это событие попало ima первые полосы. Астрономы Соединенных Штатов и Австралии ьс таким же восторгом объявили об открытии планеты размером с Юпитер, вращающейся вокруг звезды HD 70642. Необычность этой планеты (размеры которой вдвое превышают размеры Юпитера) состоит в том, что она вращается по орбите, имеющей форму окруж- ности, при этом расстояние до ее солнца приблизительно соответ- ствует расстоянию Юпитера до нашего Солнца. Однако в будущем астрономы должны каталогизировать все близ- лежащие звезды, отнеся их к потенциальным солнечным системам. «Наша работа заключается в том, чтобы создать каталог всех двух тысяч ближайших наблюдаемых солнцеподобных звезд, которые находятся на расстоянии до 150 световых лет от нас, — говорит Пол Батлер из Института Карнеги в Вашингтоне, участвовавший в открытии первой экстрасолнечной планеты в 1995 году. — Мы пре- следуем двойную цель: провести исследование и составить первую перепись наших ближайших соседей по космосу, а также собрать первые данные для того, чтобы обратиться к фундаментальному во- просу о том, насколько обычным или редким феноменом является наша Солнечная система». Космические случайности Чтобы создать жизнь, наша планета должна была находиться в отно- сительной стабильности в течение сотен миллионов лет. Но удиви- тельно сложно создать мир, который был бы стабилен на протяжении такого времени. Начнем с того, как образованы атомы, — с того факта, что про- тон чуть легче нейтрона. Это означает, что если бы протон был всего лишь на один процент тяжелее, он бы распался до нейтрона, все ядра стали бы неустойчивыми и расщепились бы. Атомы бы разлетелись в стороны, что сделало бы жизнь невозможной. Еще одна случайность, которая делает возможной жизнь на Земле, — это тот факт, что протон устойчив и не распадается с об- разованием позитрона. Эксперименты показали, что срок жизни протона поистине астрономически велик: он больше срока жизни вселенной. Для того чтобы создать устойчивую ДНК, протоны должны оставаться устойчивыми на протяжении как минимум сотен миллионов лет. Если бы сильное ядерное взаимодействие было чуть слабее, то такие ядра, как ядра дейтерия, разлетелись бы в стороны и ни один из ементов вселенной нельзя было бы построить внутри звезд путем гклеосинтеза. Если бы сильное ядерное взаимодействие было чуть 1льнее, то звезды сожгли бы свое ядерное топливо слишком быстро жизнь не смогла бы развиться. Если мы изменим силу слабого ядерного взаимодействия, то обна- гжим, что жизнь опять-таки невозможна. Нейтрино, действующие 1рез слабое ядерное взаимодействие, необходимы для того, чтобы носить энергию из взрывающихся сверхновых. Эта энергия, в свою »ередь, отвечает за создание элементов выше железа. Если бы сла- ве ядерное взаимодействие было чуть слабее, нейтрино вряд ли бы робще смогли взаимодействовать, что означает, что сверхновые не логли бы создать элементы выше железа. Если бы слабое взаимодей- гвие было чуть сильнее, то нейтрино не могли бы покинуть звездное фо, что опять-таки воспрепятствовало бы созданию высших эле- ентов, из которых состоят наши тела и весь мир. В сущности, ученые составили длинные списки таких «удачных )смических случайностей». Видя этот внушительный список, с цюлением обнаруживаешь, как много знакомых констант вселен- ий находятся в очень узком диапазоне, в пределах которого возмож- 1 жизнь на Земле. Если изменить всего лишь одну из этих случайно- (ей, звезды никогда бы не образовались, вселенная разлетелась бы 'стороны, ДНК не существовала бы, известная нам жизнь была бы евозможной, Земля бы перевернулась или замерзла, и так далее. 1 Чтобы подчеркнуть, насколько примечательной является сло- жившаяся ситуация, астроном Хью Росс уподобил ее Боингу-747, олностью собранному ураганом, наткнувшимся на свалку старых етомобилей. лтропный принцип се приведенные выше аргументы сводятся к антропному принципу. Существует несколько позиций, которые можно занять относитель- В> этого противоречивого принципа. Моя учительница во втором (кассе считала, что эти удачные совпадения предполагали существо- (Шие великого проекта или плана. Как когда-то сказал физик Фриман (айсон, «вселенная словно знала, что мы придем». Это иллюстрация Ильного антропного принципа, который заключается в идее того, что точная настройка физических констант была не случайностью, а предполагает некий проект. (Слабый антропный принцип просто утверждает, что физические константы вселенной таковы, что воз- можно существование жизни и разума). Физик Дон Пейдж суммировал различные формы антропного принципа, предлагавшиеся в различные годы. Слабый антропный принцип: «То, что мы видим во вселен- ной, ограничивается требованием нашего существования в качестве наблюдателей». Сильно-слабый антропный принцип: «По крайней мере в одном мире... из вселенной многих миров должна развиваться жизнь». Сильный антропный принцип: «Вселенная должна нести в себе определенные качества, чтобы в какой-то момент в ней развилась жизнь ». Конечный антропный принцип: «Разум должен развиться во вселенной, после чего он никогда не погибнет». Одним из физиков, всерьез воспринимающих сильный антроп- ный принцип и утверждающих, что это признак существования Бога, является Вера Кистяковски, физик из Массачусетского техно- логического института. Она говорит: «Утонченное совершенство физического мира, открывающееся нашему научному взору, требует присутствия божественного». Еще одним ученым, поддержива- ющим это мнение, является Джон Полкингхорн, физик, занимав- шийся частицами, который отказался от занимаемой должности в Кембриджском университете и стал священником англиканской церкви. Он пишет о том, что вселенная — это «не просто «какой-то мир», она особенна и тонко настроена для жизни, поскольку являет- ся созданием Творца, чья воля в том, чтобы все было именно так». И в самом деле, сам Исаак Ньютон, которому принадлежит концепция непреложных законов, управляющих движением планет и звезд без всякого божественного вмешательства, считал, что изящество этих законов указывает на существование Бога. Но нобелевский лауреат Стивен Вайнберг не поддерживает такую точку зрения. Он признает всю притягательность антропно- го принципа: «Для людей практически непреодолимым является гремление верить в то, что мы имеем какое-то особое отношение 0 вселенной, что человеческая жизнь не просто более или менее елепый результат цепи случайностей, простирающейся до первых рех минут после Большого Взрыва, а что мы были каким-то образом Бтроены с самого начала». Однако в заключение он говорит о том, го сильный антропный принцип представляет собой «едва ли нечто ольшее чем пустую мистическую бессмыслицу». Остальные физики также не слишком убеждены в силе антропного [ринципа. Ныне покойный физик Хайнц Пейджелс был сильно увле- ен антропным принципом, но в конечном счете потерял к нему ин- ерес, поскольку этот принцип не содержал в себе прогностической илы. Эта теория не подлежит проверке. Кроме того, не существует пособов извлечь из нее какую-либо новую информацию. Вместо того она несет бесконечный поток пустых тавтологий — «мы здесь ©тому, что мы здесь». 1 Гут также отбрасывал антропный принцип, утверждая: «Мне |>удно поверить, что кто-либо вообще стал бы использовать ан- ропный принцип, если бы у нас было лучшее объяснение. Мне еще |>едстоит услышать, к примеру, об антропном принципе в мировой 1стории... Люди занимаются антропным принципом, когда они не Югут придумать чего-то лучшего». Нультивселенная другие ученые, такие, как сэр Мартин Рис из Кембриджского уни- Ирситета, считают, что эти космические случайности являются |оказательством существования Мультивселенной. Рис считает, что (динственным способом объяснения того факта, что мы живем в квероятно узкой диапазонной полосе сотен «совпадений», явля- ется постулирование существования миллионов параллельных все- енных. В этой Мультивселенной большинство вселенных мертвы. 1ротон в них неустойчив. Атомы так и не создаются. ДНК не обра- уется. Вселенная либо преждевременно коллапсирует, либо практи- 1ески немедленно замерзает. Но в нашей вселенной произошел ряд Юсмических случайностей, при этом совершенно не обязательно читать, что Господь приложил к этому руку; можно основываться фосто на законе больших величин. В каком-то смысле от сэра Мартина Риса в последнюю о можно было бы ожидать услышать об идее параллельных ных. Он Королевский Астроном Великобритании, и на нем большая ответственность за формирование взгляда на вс Седовласый, солидный, безупречно одетый, Рис в равной с хорошо говорит как о космических чудесах, так и о заботах публики. Он отнюдь не считает совпадением то, что вселенная то строена для возможности существования жизни. Во все просто-напросто слишком много случайностей, чтобы все о зались в столь узком диапазоне, позволяющем существовать «То, что кажется нам тонкой настройкой, от которой завис существование, может оказаться всего лишь совпадением, шет Рис. — Когда-то и я думал именно так. Но сейчас этот кажется мне слишком узким... Если мы примем его, разнооб~ будто бы особенные черты нашей вселенной — которые не теологи когда-то приводили в качестве доказательств существ Провидения или изначального проекта — не вызовут удивле Рис попытался подкрепить свои аргументы перечислени которых из этих концептов. Он утверждает, что вселенная, п видимости, управляется шестью параметрами, каждый из к поддается измерению и является тонко настроенным. Эти величин должны удовлетворять условиям жизни, или же они с мертвые вселенные. Первый — это то, что параметр £ равен 0,007 — относ количество водорода, который конвертируется в гелий путем за в момент Большого Взрыва. Если бы эта величина имела зн не 0,007, а 0,006, то это ослабило бы силу ядерного взаимодей протоны и нейтроны не смогли бы соединиться, сформиров Невозможным оказалось бы образование дейтерия (ядер с протоном и одним нейтроном), а отсюда следует, что более т. элементы так и не образовались бы в звездах, а вся вселенная о лась бы в сплошной водород. Даже малейшее снижение силь_ ного взаимодействия вызвало бы нестабильность периодич таблицы химических элементов, а количество устойчивых элем необходимых для создания жизни, уменьшилось бы. Если бы значение £ равнялось 0,008, то синтез происходил бы на- лько быстро, что после Большого Взрыва не осталось бы водорода егодня не было бы звезд, дающих свою энергию планетам. Или, можно, два протона оказались бы связаны вместе, что также сдела- (бы синтез в звездах невозможным. Рис указывает на вывод Фреда йла, что изменение силы ядерного взаимодействие всего лишь на сделало бы невозможным образование углерода в звездах, а это, вою очередь, стало бы препятствием для формирования высших ементов и, следовательно, для возникновения жизни. Хойл обна- что при незначительном изменении силы ядерного взаимо- "ствия бериллий становится настолько неустойчив, что не может .ужить «мостом» для образования атомов углерода. Второй параметр — это N, значение которого равно 1036. N — о частное от деления силы электрического взаимодействия на силу авитации. Этот параметр показывает, насколько слаба гравитация. бы гравитация была еще слабее, то стала бы невозможной кон- нсация звезд в плотные скопления вещества и создание невероятно коких температур, необходимых для синтеза. Отсюда следует, что 'езды не светились бы и планеты погрузились бы в замораживаю- • тьму. Но если бы гравитация была чуть сильнее, то это вызвало бы слиш- м быстрый разогрев звезд и они сожгли бы свое топливо слишком ыстро. При таком варианте развития событий жизнь просто не спела бы зародиться. Кроме того, более сильная гравитация вызвала более раннее образование галактик, и они были бы слишком ма- нькими. Звезды встречались бы в более плотных скоплениях, что ало бы причиной катастрофических столкновений между различ- ии звездами и планетами. Третьим параметром является со, относительная плотность все- нной. Если бы со была слишком мала, то вселенная расширилась и остыла слишком быстро. Но если бы со была слишком велика, вселенная сжалась бы еще до начала всякой жизни. Рис пишет: Через одну секунду после Большого Взрыва со не могла отличаться единицы больше, чем на Ю-15, чтобы сегодня, 10 миллиардов лет стя, вселенная все еще продолжала расширяться, а значение со при ом наверняка не ушло бы далеко от единицы». Четвертым параметром является л, космологическая констан- та, 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 ш, также должна находиться в определенном узком диапазоне. Пятым параметром является Q средняя относительная ампли- туда флуктуации в космическом микроволновом излучении, рав- ная 1 О*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 сегодняш- ние 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. Эти «огромные куски вещества конденсировались бы в черные дыры», пишет Рис. Эти черные дыры были бы тяжелее, чем целые галактические скопления. Любые звезды, образование кото- рых 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 простран- ственных измерений. Благодаря заинтересованности в М-теории физики возвратились к вопросу о том, является ли жизнь возможной в дополнительных высших или низших измерениях. Если простран- ство 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 еленные, существующие в одном измерении, не могут нести жизнь, скольку частицы не могут «приклеиться» одна к другой, образуя е более сложные объекты. В двух измерениях мы также сталкиваемся с проблемой, посколь- жизненные формы, вероятно, дезинтегрировали бы. Представьте ;умерную расу существ, обитателей Плоской Страны, живущих на оверхности стола. Представьте, что они пытаются есть. Пищевод, нущийся ото рта к заднему проходу, расщепил бы обитателя оской Страны надвое, и он распался бы. Таким образом, трудно едставить, как обитатель Плоской Страны мог бы существовать, распадаясь на части. Еще один аргумент из области биологии указывает на то, что разумная жизнь не может существовать менее чем в трех измере- Наш мозг состоит из большого количества пересекающихся ейронов, объединенных обширной электрической сетью. Если бы еленная была одно- или двумерной, было бы невозможно строить ожные нейронные сети, особенно в условиях короткого замыка- ;ия при наложении их друг на друга. В условиях низших измерений ;ы жестко ограничены количеством сложных логических схем и ней- онов, которые можно разместить на маленьком участке. Например, аш собственный мозг состоит из 100 миллиардов нейронов, что Приблизительно равно количеству звезд в Галактике Млечный Путь; ри этом каждый нейрон связан с десятью тысячами других нейро- Виов. Такую сложность было бы трудно воспроизвести в условиях Щленьшего количества измерений. В четырех пространственных измерениях возникает следующая ^проблема: планеты неустойчивы на своих околосолнечных орби- тах. На смену закону обратных квадратов Ньютона приходит закон обратных кубов. В 1917 году Пол Эренфест, близкий сотрудник рйнштейна, размышлял о том, какой была бы физика в четырех из- мерениях. Он проанализировал уравнение, называемое уравнением |1уассона-Лапласа (которое управляет движением планетарных объектов, а также электрическими зарядами в атомах), и обнаружил, что орбиты теряют свою устойчивость в четырех и более простран- ственных 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 — осо- бый. С точки зрения Риса, антропный принцип является одним из наиболее убедительных аргументов в пользу существования Мульти- вселенной. Точно так же как существование зон обитания для Земли предполагает существование экстрасолнечных планет, существо- вание зон обитания для вселенной предполагает существование параллельных вселенных. Рис комментирует это так: «Если есть большой ассортимент одежды, то никак не удивительно обнаружить в нем подходящий костюм. Если существует много вселенных, каж- дая из которых управляется различным набором величин, то будет и одна, где есть особый набор величин, пригодный для жизни. И мы находимся именно в ней». 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 пищей для размышления. Ему никогда не нравилась та идея, что время внезапно могло начать свое существование в момент Большого Взрыва и что до этого мо- мента времени просто не существовало. В Мультивселенной же про- исходит 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 вмешатель- ства. Но орбита имеет слегка эллиптическую форму, что указывает на некоторое количество беспорядочности в пределах диапазонов зон обитания. Подобным образом и космологическая константа не полностью 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. Эволюция вселенных >удучи скорее астрономом, нежели философом, Рис говорит о ом, что все эти теории должны подлежать проверке. В сущности, Вщенно по этой причине он предпочитает идею Мультивселенной Креди соперничающих мистических теорий. Рис считает, что теорию Яу1ультивселенной можно будет проверить в течение ближайших Щьвадцати лет. Один из вариантов теории Мультивселенной действительно мож- Дио проверить уже сейчас. Физик Ли Смолин идет еще дальше Риса и [редполагает, что имела место «эволюция» вселенных, аналогичная оволюции Дарвина, которая в конечном счете привела к образованию аких вселенных, как наша. К примеру, в теории беспорядочной ин- фляции «дочерние» вселенные характеризуются физическими кон- стантами, несколько отличными от констант вселенной-матери. Если ■вселенные могут возникать из черных дыр, то, по мнению некоторых изиков, доминирующими вселенными в Мультивселенной будут Веселенные с наибольшим количеством черных дыр. Это означает, что, Как и в животном царстве, вселенные, дающие начало наибольшему ■количеству «детей», в конечном счете становятся доминирующими распространяют свою «генетическую информацию» — физи- ческие константы природы. Если это верно, то у нашей вселенной в прошлом могло быть бесчисленное множество предков-вселенных, .а сама она является побочным продуктом триллионов лет естествен- ного отбора. Иными словами, наша вселенная является побочным родуктом выживания наиболее приспособленных, что означает, что Ьна — дитя вселенных с наибольшим количеством черных дыр. Хотя дарвиновская эволюция вселенных является необычной hi оригинальной идеей, Смолин считает, что ее можно проверить путем простого подсчета количества черных дыр. Наша вселенная лрлжна быть максимально благоприятной для создания черных дыр. Однако еще предстоит доказать, что вселенные с наибольшим коли- чеством черных дыр благоприятны для жизни, как наша.) Поскольку эту идею можно проверить, можно рассмотреть и контрпримеры. Например, можно показать, гипотетически настро- ив физические параметры вселенной, что черные дыры наиболее активно рождаются в безжизненных вселенных. К примеру, быть может, можно было бы показать, что во вселенной, где ядерное вза- имодействие было бы намного более сильным, звезды выгорели бы чрезвычайно быстро, в результате чего образовалось бы большое ко- личество сверхновых, которые затем схлопнулись бы в черные дыры. В такой вселенной более высокий уровень ядерного взаимодействия означает, что жизнь звезд длится в течение краткого промежутка вре- мени, а отсюда следует, что зарождение жизни невозможно. Но в та- кой вселенной также могло бы быть намного больше черных дыр, что опровергает теорию Смолина. Преимущество этой теории состоит в том, что ее можно проверить, воспроизвести или опровергнуть (признак любой по-настоящему научной теории). Время покажет, выстоит она или нет. Хотя любая теория, включающая в себя порталы-червоточины, суперструны и дополнительные высшие измерения, лежит за преде- лами наших экспериментальных возможностей, сейчас проводятся и планируются новые эксперименты, при помощи которых можно будет определить истинность этих теорий. Мы сейчас находимся в самом разгаре переворота в экспериментальной науке, и вся мощь спутников, космических телескопов, детекторов гравитационных волн и лазеров привлекается для решения этих вопросов. Богатый урожай, принесенный этими экспериментами, вполне мог бы разре- шить некоторые из глубочайших вопросов космологии. жүктеу/скачать 2.82 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|