Жизнь проста. Как бритва Оккама освободила науку и стала ключом к познанию тайн Вселенной - Джонджо МакФадден
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Теория Смолина весьма оригинальна, однако, как и все оригинальные теории, труднодоказуема. Тем не менее на ее основе можно сделать несколько прогнозов, которые Смолин проверил с помощью компьютерной модели эволюции Вселенной. Например, согласно его теории, наша Вселенная, будучи потомком предыдущих «удачных» вселенных, должна быть тонко настроена на создание чрезмерного числа черных дыр, любое изменение значений в которых приводит к сокращению количества черных дыр. Смолин проверил эту гипотезу на компьютерной модели Вселенной, слегка изменив значения фундаментальных постоянных, и обнаружил, что незначительные изменения параметров стандартной модели приводят к тому, что прогнозируемое количество черных дыр либо сокращается, либо остается неизменным. Ни одна из прогнозируемых компьютерной моделью космологических мутаций не показала увеличения количества черных дыр. Компьютерный анализ подтвердил прогноз, сделанный космологическим естественным отбором относительно способности нашей Вселенной производить черные дыры.
КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ БРИТВА?
Теория космологического естественного отбора Смолина объясняет тонкую настройку фундаментальных постоянных, однако она не может сама по себе объяснить, почему наша Вселенная, по словам Нила Турока, «оказалась ошеломляюще проста». Однако если соединить ее с бритвой Оккама, становится понятно, почему это возможно.
Сначала я должен оговориться, что все, что я привожу в дальнейшем в качестве аргументов, не является частью теории космологического естественного отбора Смолина. Сам Смолин скептически относится к идее простейшего устройства Вселенной. Он лишь указывает две особенности, которые мы уже рассматривали: например, что два из трех поколений элементарных частиц оказываются лишними. Я уже останавливался на том, какие роли, возможно, сыграли эти лишние частицы. Возможно также и то, что они востребованы с точки зрения симметрии, поскольку их можно рассматривать как космологический эквивалент рудиментарных органов, вроде мужских сосков: в них нет необходимости, но от них трудно избавиться. Кроме того, поскольку частицы поколений II и III встречаются крайне редко, в основном их удается обнаружить в ускорителях частиц и космических лучах, они не участвуют в образовании черных дыр. Они могли остаться незамеченными в процессе космологического естественного отбора, подобно тому как псевдогены слепых землекопов выпали из поля зрения биологического естественного отбора.
Чтобы увидеть, как космологическая бритва может стать решающим фактором формирования максимально простых вселенных, давайте представим, что в нашей Вселенной есть две черных дыры и они являются гордыми родителями двух новорожденных малышей-вселенных. В той вселенной, которая появилась из первой черной дыры, все фундаментальные постоянные сохранились целыми и невредимыми, и они точно передают закодированные в них значения. Это значит, что потомки этой вселенной в будущем унаследуют постоянные, идентичные тем, которые имеет наша Вселенная, и будут строить атомы и звезды из 17 частиц, содержащихся в стандартной модели, в результате чего появится вселенная, очень похожая на нашу, которую мы назовем вселенная 17P по количеству элементарных частиц.
А теперь представим, что происходит с другой новорожденной вселенной, которая появляется из второй черной дыры. Проходя через черную дыру, фундаментальные постоянные претерпевают космологические мутации, в результате чего будущая новая вселенная 18P унаследует не только 17 частиц из стандартной модели, но и лишнюю, рудиментарную (что-то вроде рудиментарных конечностей у кита или аппендикса у человека) восемнадцатую частицу. Эта лишняя частица не приносит никакой пользы, она просто бесцельно блуждает среди облаков где-то в межгалактическом пространстве. Поэтому для вселенной 18P она та самая сущность, в которой нет необходимости.
Хотя эта восемнадцатая частица непосредственно не участвует в процессе появления звезд, черных дыр или человечества, она тем не менее оказывает влияние, которое проявляется в том, что она лишает их всех какого-то количества массы. Предположим, что она обладает средней массой и отвечает за избыточность фундаментальных частиц – это означает, что на нее приходится около 1/18 всей массы фундаментальных частиц вселенной 18Р. Поскольку эта часть общей массы, приходящаяся на восемнадцатую частицу, заперта где-то в межгалактических облаках, количество массы-энергии, достаточной для образования черных дыр, уменьшается, и количество черных дыр сокращается на одну восемнадцатую, или приблизительно на 5 %. Соответственно, вселенная 18Р принесет на 5 % меньше потомства, чем ее сестра, вселенная 17Р. Если все останется без изменений, то это различие в плодовитости сохранится и будет передаваться следующим поколениям. Примерно к двадцатому поколению потомство по линии вселенной 18Р составит одну треть потомства по линии вселенной 17Р. В природе, чтобы избавиться от мутации, достаточно снижения адаптивности на 1 %, соответственно на космологическом уровне снижение адаптивности на 5 % может уничтожить или существенно сократить количество вселенных 18Р относительно вселенных 17Р.
Не совсем ясно, является ли мультивселенная в теории Смолина конечной или бесконечной. Если предположить, что она бесконечна, тогда простейшая вселенная, способная к образованию черных дыр, будет бесконечно более плодовитой, чем следующая простейшая вселенная. Размышляя о бесконечности вселенных, хочется спросить: а в какой же, вероятнее всего, обитаем мы? Я бы ответил так: есть бесконечно большая вероятность полагать, что мы живем в самой простой вселенной, где созданы все условия для жизни.
Если же предположить, что вселенные не бесконечны, то мы получаем ситуацию, аналогичную биологической эволюции на Земле. Вселенные борются за ресурсы – материю и энергию, при этом простейшие, те, которые преобразуют большую часть своей массы в черные дыры, оставляют больше потомства. Если снова задать вопрос: «В какой же вселенной, скорее всего, живем мы?», то ответ будет: «В простейшей». Если когда-нибудь обитатели одной из таких вселенных, вглядевшись в небо, как Роберт Вильсон и Арно Пензиас, обнаружат там реликтовое излучение и поймут, что оно невероятно однородно, они, как Нил Турок, поразятся тому, как много удалось сделать их вселенной, которая начиналась так «ошеломляюще просто». Иными словами, их вселенная окажется очень похожей на нашу.
Теория Смолина, с поправкой на принцип Оккама или без нее, исподволь подводит нас к решающему и удивительному выводу: фундаментальный закон Вселенной следует искать не в квантовой механике, не в теории относительности, и даже не среди математических законов. Вселенная подчиняется закону естественного отбора, открытого Чарлзом Дарвином и Альфредом Уоллесом. Как сказал философ Дэниэл Деннет, это «единственная поистине блестящая идея во всей истории человечества»[477]. Добавлю, что одновременно это и самая простая идея, которая возникла во Вселенной.
Послесловие
Примерно в 1329 году Уильям
