Журнал «Компьютерра» №1-2 за 2006 год - Компьютерра

Итак, вырисовывается следующий сценарий. Спонтанные квантовые флуктуации первичного скалярного поля приводят к возникновению исполинских регионов, которые в совокупности и составляют Мультивселенную. Флуктуация, которая рождает данный регион, выступает в качестве его «персонального» Большого Взрыва. Наша Вселенная принадлежит этой совокупности, но не имеет в ней никакого особого статуса. Отдельные вселенные «вложены» в единый пространственно-временной континуум, но разнесены в нем настолько, что не чувствуют присутствия друг друга.

Существование инфляционной Мультивселенной можно подкрепить и аргументами, выходящими за рамки собственно физики и космологии. Вероятно, самый известный на сегодня сторонник такого подхода – это Мартин Рис (Martin Rees), профессор космологии и астрофизики Кембриджского университета, ректор прославленного колледжа Троицы (Trinity College), сочленом которого когда-то был Исаак Ньютон. К слову, сэр Мартин занимает очень престижную должность Королевского астронома, учрежденную еще в 1675 году, при жизни Ньютона (первым ее обладателем был Джон Фламстид [John Flamsteed], для которого и была построена знаменитая Гринвичская обсерватория). Профессор Рис, получивший за научные заслуги титул барона Рис оф Ладлоу (Rees of Ludlow), помимо прочих многочисленных званий, является почетным членом Российской Академии наук, а с ноября 2005 года возглавляет Королевское Общество (Royal Society). В общем, человек весьма авторитетный.

Логика его рассуждений примерно такова. В нашей Вселенной безусловно существует жизнь, хотя бы только на одной планете. Однако вероятность ее зарождения априори настолько мала, что смахивает на чудо. Если не исходить из гипотезы Создателя, в которой, как сказал Наполеону Лаплас, астрономия не нуждается, то почему бы не предположить, что Природа случайным образом рождает множество параллельных миров, которые служат для нее, так сказать, полем для экспериментов по созданию жизни. Жизнь возникла на небольшой планете, обращающейся вокруг рядовой звезды одной из рядовых галактик именно нашего мира по той простой причине, что этому благоприятствовало его физическое устройство. Другие миры Мультивселенной в своем абсолютном большинстве для жизни приспособлены плохо и потому мертвы, если не пусты.

Рис для простоты предполагает, что в различных мирах действуют одни и те же физические законы, но значения основных констант в них не одинаковы. Он характеризует состояние каждой отдельной вселенной набором из шести параметров. Оказывается, что в нашей Вселенной их величины укладываются в чрезвычайно узкие границы, создающие коридор, который ведет к возникновению жизненных форм.

Первый параметр – это интенсивность ядерных сил в постинфляционную эпоху. Будь она чуть-чуть поменьше, композитные ядра просто не могли бы возникнуть; будь побольше – на стадии первичного нуклеосинтеза практически весь наличный водород пошел бы на образование гелия.

Второй параметр – гравитация. Если бы она была слабее, первичные газопылевые туманности не могли бы конденсироваться в плотные скопления вещества, дающие начало звездам; в противном случае звезды сгорали бы так быстро, что жизнь не успела бы возникнуть.

Третий параметр – Омега, отношение средней плотности вещества и энергии к тому значению, которое разделяет открытые и закрытые космологические модели. Для нашей Вселенной это значение с очень высокой степенью точности равно единице, причем таким оно было уже через секунду после Большого Взрыва (кстати, инфляционная теория это очень логично объясняет). Окажись оно тогда меньше на ничтожные доли процента, Вселенная бы слишком быстро раздулась и охладилась; окажись чуть больше, Вселенная давным-давно перестала бы расширяться и испытала гравитационный коллапс.

Четвертый параметр – Лямбда, космологическая постоянная, мера энергии физического вакуума. По неизвестным пока причинам семь миллиардов лет назад она сдвинулась от нуля к положительному значению, из-за чего Вселенная начала расширяться с возрастающей скоростью. С Лямбдой та же история, что с Омегой: чтобы дать жизни шанс, она не должна быть ни слишком большой, ни тем более отрицательной.

Пятый параметр – это средняя относительная амплитуда флуктуаций реликтового микроволнового излучения, равная всего лишь 10–5. Будь она немного ближе к нулю, Вселенная так бы и осталась безжизненной и бесформенной смесью газа и пыли, размазанной по космическому пространству. Обратный случай с нашей точки зрения ничем не лучше – материя быстро «склеилась» бы в компактные и массивные галактики, которые давным-давно сколлапсировали бы в черные дыры.

Последний параметр – размерность пространства. Вряд ли надо доказывать, что ни двумерное, ни тем паче одномерное пространство не могут вмещать биомолекулы. С другой стороны, в четырехмерном пространстве и пространствах более высоких размерностей были бы невозможны стабильные планетные орбиты, так что для жизни опять-таки не нашлось бы места.

Конечно, все эти соображения основаны на предположении, что жизнь возникает лишь в привычных нам формах, но ведь других мы не знаем. Приятно порассуждать о мыслящем поле или разумной плазме, но Рис к таким аргументам не прибегает. И вот его вывод: «Нет ничего удивительного в том, чтобы в большом магазине готового платья подобрать костюм себе по плечу. Аналогично в великом множестве вселенных, в каждой из которых реализуется какой-то определенный набор космологических параметров, вполне может найтись хоть одна, где существуют предпосылки для возникновения жизни. В такой вселенной мы и находимся». Иначе говоря, наш мир таков, каков есть (биофилен, по выражению Риса), не потому, что его так спроектировал неведомый Конструктор или Творец, а просто в силу закона больших чисел.

Рис полагает, что его концепция тем и отличается от чистой спекуляции, что ее удастся проверить астрономическими наблюдениями или физическими экспериментами в не слишком отдаленном будущем, возможно лет через двадцать, не более. Но практических путей к этому пока не видно, так что подождем.

Рассказ о различных концепциях Мультивселенной был бы неполон без беседы с ученым, который стоит у истоков этой ветви космологии. Слово Андрею Дмитриевичу Линде, в прошлом научному сотруднику Физического института Академии наук, а ныне профессору физики Стэнфордского университета.

– Интерпретация Эверетта была предложена еще в 50-е годы и с тех пор так никуда и не сдвинулась. Причина проста – лежащее в ее основе предположение, что мы живем в окружении множества параллельных миров, кажется уж очень эзотеричным. К тому же она появилась как попытка логического упорядочивания теории измерений квантовой механики, в отношении которой у специалистов есть множество самых разных точек зрения. Так что в интеллектуальном плане это вещь хорошая, ее надо учитывать, возможно использовать, но с моей точки зрения она как минимум неполна хотя бы уже потому, что не включает сознания. Утверждая существование множества параллельных вселенных, эта модель не определяет, в каком именно смысле они реальны. Во всяком случае, если исходить только из интерпретации Эверетта, трудно сказать что-то конкретное.

Иное дело инфляционная теория. Конечно, она не решает всех проблем современной космологии, однако отвечает на множество вопросов, которые ранее не имели решения, а некоторые даже толком не удавалось сформулировать. В старой теории Вселенная после Биг Бэнга очень быстро остывала. Поэтому процесс ее расширения должен был оказаться очень недолгим, у нее просто не хватало времени дорасти до нынешних размеров. К тому же для Большого Взрыва требовалась непонятно откуда берущаяся энергия порядка 1080 тонн в тротиловом эквиваленте. А вот мы придумали, как с помощью первичного скалярного поля выдуть всю нашу Вселенную из крошечного участка пространства, содержащего меньше одного миллиграмма вещества. Более того, этот процесс порождает цепную реакцию возникновения все новых и новых вселенных, что и называется вечной инфляцией.

Но если мир может родиться почти из ничего, что делать с законом сохранения энергии? Оказывается, с ним все в полном порядке. Энергия мира в целом складывается из положительных и отрицательных слагаемых, которые в сумме всегда равны нулю, так что закон сохранения энергии выполняется автоматически. В обычной модели Биг Бэнга пространство расширяется, и потому энергия материи уменьшается, хотя полная энергия все равно остается нулевой. А вот в инфляционном процессе энергия скалярного поля во время расширения экспоненциально растет! Этот-то рост и создает ресурс, из которого рождаются вещество и излучение. Причем общий нулевой энергетический баланс сохраняется, поскольку скалярное поле обладает отрицательным давлением. Это кажется чудом, но с уравнениями не поспоришь.