Страница 5 из 37
Как известно, у нашего пространства три измерения. И эта фундаментальная постоянная тоже безупречно «настроена»: лишь в трехмерном пространстве устойчивы атомы и планетные системы, при другой размерности они неизбежно разрушаются. Однако набор степеней свободы струн, достаточный для описания свойств всех частиц, появляется только в десятимерном пространстве. Это противоречие можно разрешить, допустив, что 7 из 10 измерений свернуты, то есть в соответствующих направлениях Вселенная имеет микроскопические размеры, сравнимые с колечками струн. При таком предположении и волки сыты, и овцы целы — струны получают необходимые им 10 измерений, а свернутые измерения не нарушают трехмерность нашего макромира.
Все бы хорошо, но оказалось, что свернуть «лишние» измерения можно по-разному, подобно тому, как разными способами вяжутся узлы на веревке. И каждому способу свертки соответствует свой набор колебаний струн, а значит, свой набор фундаментальных постоянных. Поначалу физики надеялись найти среди возможных вариантов один, точно соответствующий нашему миру, но потом выяснилось, что свернуть лишние измерения можно примерно... 10500 способами. Непонятно, как из такого невообразимого множества обоснованно выбрать один-единственный вариант.
Когда обнаружилась эта проблема, один из ведущих специалистов по теории струн, Джозеф Полчински, бывший до этого ярым противником антропного принципа, неожиданно пересмотрел свои взгляды и поддержал идею Мультиверса. Он полагает, что должны существовать все варианты свертки лишних измерений, и каждому соответствует вселенная со своим набором физических законов. Лишь в ничтожной доле этих миров, возможно, в одном на 10100, может зародиться разум, но этого все равно достаточно для антропной аргументации.
Принцип заурядности
И все же ненаблюдаемость других вселенных всерьез ставила под вопрос научность антропного принципа. Если сравнить новую концепцию множественности миров с идеями Джордано Бруно, то преимущество будет не на стороне Мультиверса. Ведь другие звезды, о которых говорил Бруно, были по крайней мере видны на небе, а возможность получить сигнал из другой вселенной исключена в принципе.
Поразительно, но полная ненаблюдаемость других вселенных не помешала предложить способ проверки гипотезы Мультиверса. Александр Виленкин взял за основу выдвинутый им принцип заурядности, или обобщенный вариант принципа Коперника: если человечество — лишь одна из цивилизаций бесконечного Мультиверса, то наше положение случайно, но лишь в той мере, в которой развитие жизни вероятно в том или ином месте. Среди немногих сочетаний фундаментальных постоянных, допускающих появление наблюдателей, не все равноценны. При «пограничных» значениях вероятность возникновения разумных существ будет низка. Для конкретной теории Мультиверса можно построить распределение вероятностей, выделяющее наиболее благоприятные для жизни значения фундаментальных постоянных с длинными «хвостами», где существование высокоразвитой жизни возможно, но маловероятно.
Измерить фундаментальные постоянные мы можем только в одной — нашей Вселенной, но если Мультиверс действительно существует, то полученные значения, согласно принципу заурядности, с высокой вероятностью окажутся в зоне, наиболее благоприятной для жизни. Напротив, если Вселенная единственна, а ее параметры безальтернативно определены некой окончательной физической теорией, то вряд ли они попадут в небольшую зону максимального благоприятствования для жизни (хотя, конечно, они должны быть в области, принципиально допускающей жизнь, раз уж она существует). Таким образом, мы получаем пусть и не очень надежный, но все-таки экспериментальный метод отличить Мультиверс от единственной уникальной Вселенной. И этот метод уже был применен.
Спиральное представление таблицы Менделеева, предложенное профессором химии и дизайнером Филиппом Стюартом (chemicalgalaxy.co.uk), имеет ряд пре имуществ перед традиционным. Подложка в виде галактики напоминает о космическом происхождении необходимых для жизни элементов
На чьей стороне темная энергия?
В 1917 году Альберт Эйнштейн обнаружил, что уравнения его новой теории тяготения предсказывают гравитационный коллапс Вселенной. Чтобы предотвратить его, он ввел в них поправочный параметр, который стал известен как космологическая постоянная. В последнее время ее отождествляют с плотностью темной энергии, воздействие которой приводит к универсальному отталкиванию любых материальных объектов, находящихся на большом расстоянии друг от друга.
Плотность темной энергии — одна из фундаментальных постоянных, определяющих эволюцию Вселенной. Чем больше ее значение, тем сильнее отталкивание и тем труднее материи сгущаться и образовывать какие-либо структуры. К сожалению, природа темной энергии пока неизвестна, и теоретически предсказать ее значение не удается. Точнее, квантовая теория дает сразу два предсказания: либо строго нулевое значение, либо колоссальная величина порядка 1094 г/см3, при которой даже ядра атомов в мгновение ока разрываются на части. Возможно, именно такова была причина Большого взрыва, но в современной Вселенной плотность темной энергии явно не столь велика. Поэтому до конца прошлого века многие физики были убеждены, что она в точности равна нулю.
Тем не менее нобелевский лауреат космолог Стивен Вайнберг все же оценил диапазон ее значений, еще совместимых с существованием жизни. Оказалось, что если бы плотность темной энергии в 100 раз превышала современную плотность обычной материи, в нашей Вселенной не образовались бы галактики — газ, из которого они формируются, просто раскидало бы по пространству. А без галактик не было бы ни звезд, ни планет, ни жизни. Достаточно много галактик получается только при плотности темной энергии еще на порядок ниже, а дальнейшее ее снижение уже почти ни на что не влияет. Это и есть благоприятный для жизни диапазон значений космологической постоянной: от нуля до величины на порядок выше нынешней средней плотности обычной материи во Вселенной. Если верна теория Мультиверса, космологическая постоянная, скорее всего, имеет произвольное значение в этом диапазоне и вряд ли будет очень мала. В противном случае, как следует из современной физики элементарных частиц, она должна быть нулевой.
Момент истины настал на рубеже веков, когда разными методами была наконец измерена космологическая постоянная. Она оказалась вдвое выше плотности прочей материи, то есть как раз в том диапазоне, который следовал из теории Мультиверса. Таким образом, антропный принцип получил пусть и не очень сильное, но все же экспериментальное подтверждение. Конечно, не исключено, что это значение удастся вывести из некой будущей фундаментальной физической теории, но пока счет все же в пользу Мультиверса.
Александр Сергеев
Укрощение дракона
Вид сквозь бойницу замка Кастельгранде на Беллинцону, последний большой город на пути русской армии в Швейцарском походе
Из космоса Альпийский горный массив похож на дракона, который улегся на «раструбе голенища» итальянского «сапога». Голова его упирается в Ниццу, а кончик хвоста — в Вену. Сердце дракона — перевал Сен-Готард. Не зря его называют ключом Европы. Отсюда берет начало ее кровеносная система — реки: Рона, направляющая свои воды во Францию, Рейсса и Рейн — в Германию, Тичино — в Италию. От перевала расходятся и важные дороги, по которым разные войска во все времена обрушивались на врагов по обе стороны Альп. В 1799 году сердцем дракона завладела лучшая армия того времени, во главе которой стоял генерал-фельдмаршал граф Суворов-Рымникский.
С погодой в Швейцарии нам повезло. Всю неделю, пока корреспонденты «Вокруг света» шли путем русско-австрийских войск через Альпы, светило солнце. Мы оказались в Швейцарии в начале сентября, всего на пару недель раньше, чем некогда легендарный фельдмаршал, и недоумевали: неужели скоро в этом благословенном краю будет не переставая лить дождь и даже валить снег? По всем прогнозам выходило, что еще как будет. В октябре, например, дороги через многие перевалы из-за непогоды вообще закрывают до весны. Правда, остаются автострады, проложенные через многочисленные туннели, включая 17-километровый Сен-Готард — второй в мире по протяженности (после норвежского Лаэрдаля). Но все эти блага цивилизации появились здесь только в XIX и XX веках с изобретением динамита и прочими достижениями прогресса. А в 1799 году добраться в Швейцарию из Италии можно было только перевалами. Что же заставило русского фельдмаршала податься с армией в горы в столь неподходящее время? Как вообще суворовских «чудо-богатырей» занесло в Италию, а потом в Швейцарию?