Дэйв Голдберг - Вселенная в зеркале заднего вида. Был ли Бог правшой? Или скрытая симметрия, антивещество и бозон Хиггса
Каких же размеров должна достигнуть множественная вселенная первого уровня, чтобы у каждого человека на Земле появился точный двойник? Просто чудовищных. По оценкам Тегмарка, отсюда до тождественной вселенной примерно 10 в степени 1029 метров — на страницах этой книги не будет чисел больше этого, кроме самой бесконечности. Имеется в виду, что каждый атом во вселенной-дубликате находится в точности на том же месте и движется с той же скоростью с точностью до квантовой неопределенности, что и в нашей собственной вселенной. А это означает, что если биография вашего двойника и отличается от вашей, мозг двойника устроен так, чтобы он думал, будто у него именно такая биография.
Видите? Мы вернулись к теме близнецов-негодяев!
Если вселенная бесконечна, в ней хватит места не просто для вашего двойника, а для бесчисленного множества ваших двойников!
Это унизительно и немного страшно. Как будто за тобой украдкой подглядывает бесконечное множество шпионов.
Если же вселенная не бесконечна, можно спокойно почивать на лаврах собственной неповторимости. По скромным теоретическим оценкам минимальный размер нашей множественной вселенной — около 1080 метров, и кажется, будто это много, если не вспоминать, что это лишь крошечная доля пространства, необходимого для появления двойников.
Множественная вселенная второго уровня. Разные вселенные с разными физическими законамиНаш участок вселенной вырос из крошечного клочка только-только зародившейся множественной вселенной, однако, как мы уже поняли, наш пузырек не единственный. Более того, не исключено, что в некоторых из этих пузырьков, а может быть, и во всех, законы физики несколько отличаются от наших. То ли электричество в них немного сильнее или слабее, то ли сильное взаимодействие (скрепляющее нейтроны и протоны) не совсем такое, как у нас, то ли измерений больше трех.
Позвольте прояснить некоторые обстоятельства существования множественных вселенных второго уровня.
1. То, что эта модель верна, неочевидно. Не исключено, что фундаментальные силы на самом деле составляют самую основу всего сущего и что все вселенные построены на одних и тех же физических законах.
2. Если и в самом деле существует множественные вселенные второго уровня, они не обязательно похожи на нашу. Возможно, во многих из них нет ни звезд, ни галактик, какие-то почти совсем пустые, какие-то схлопнулись под воздействием собственной гравитации. Чтобы создать, например, звезды или тяжелые элементы, физика должна быть очень-очень тонко настроена, да и мы тоже, и большинство вселенных просто не проходит отбора.
3. Края у вселенной все равно нет. Вселенные не отгорожены друг от дружки кирпичной стеной. Все вселенные в пределах множественной вселенной второго уровня — это потенциальные множественные вселенные первого уровня.
Однако и на втором уровне история не кончается. Тегмарк предполагает наличие множественных вселенных и третьего, и четвертого уровня, которые еще более спекулятивны и никак не связаны с вопросом о симметриях и о том, одинаковы ли повсеместно законы физики. Но мы про них все равно поговорим, очень уж это интересно.
Множественная вселенная третьего уровня. Множественные миры квантовой механикиЯ уже немного говорил о том, как устроена квантовая механика, и большинство физиков просто принимают как данность, что в мире должна быть доля случайности (а может, и львиная доля) и возможность диковинной, хитроумной связи между далеко отстоящими друг от друга событиями.
Однако в этом далеко не все так уж уверены. В 1957 году Хьюго Эверетт, работавший научным консультантом в Пентагоне, придумал «многомировую интерпретацию» квантовой механики. Не то чтобы Эверетт создал совершенно новый набор физических законов. В сущности, вот что он хотел сказать: «Знаете все эти эксперименты, которые показывают квантовое поведение? Так вот, на них можно посмотреть с другой точки зрения».
Согласно многомировой интерпретации, каждый раз, когда квантовое событие можно измерить, создается новый набор вселенных. В одной вселенной можно оценить спин электрона как направленный вверх. В другой — как направленный вниз. Любопытно, что согласно многомировой интерпретации эти вселенные могут взаимодействовать друг с другом, что вызывает странное поведение — квантовую интерференцию.
Как я уже сказал, математически многомировая интерпретация ожидает от квантовых экспериментов того же самого, что и стандартная — копенгагенская — интерпретация, которой придерживается большинство физиков, в том числе и я. Однако еще она обеспечивает нам совершенно новый взгляд на множественную вселенную — причем, честно говоря, этот взгляд предлагает феерические перспективы, если дело вашей жизни — сочинять научную фантастику. И все же вынужден предупредить: если вы подпишетесь на многомировую интерпретацию, уясните себе предельно ясно, что ни Эверетт, ни кто угодно еще не предложил физический механизм путешествия между вселенными. Фантазируйте на здоровье, но отсюда вы никуда не денетесь.
Множественная вселенная четвертого уровня. Если вселенная математически самодостаточна, значит, она существуетНа четвертом уровне все становится еще страннее. С первого по третий уровень предполагается, что законы физики хотя бы мимолетно напоминают законы в нашей вселенной. Во множественной вселенной четвертого уровня, как считает Тегмарк, «Все структуры, существующие математически, существуют и физически», хотя не вполне понятно, сколько найдется вселенных, поддающихся математическому описанию.
Насколько нам известно, возможно, что существует какая-то вселенная, где из наших фундаментальных взаимодействий наличествует только одно или вообще нет ни одного. Поскольку мы и в своей-то части множественной вселенной еще не разобрались с физикой до конца, даже если существует множественная вселенная четвертого уровня, мы не можем сказать, каковы составляющие ее вселенные, даже с минимальной долей уверенности.
Беда, с которой мы сталкиваемся всю эту главу, отчасти состоит в том, что мы не знаем, так ли уж необходимы параметры, описывающие нашу вселенную, возможно ли без них существование непротиворечивой вселенной или же они полностью произвольны. Множественная вселенная четвертого уровня по классификации Тегмарка вполне может предполагать существование как бесконечного множества вселенной, так и одной-единственной.
Если у вас и так голова кругом идет от разнообразия множественных вселенных, размышления о возможных наборах параметров едва ли вам помогут.
Однако на самом-то деле разговор у нас пойдет о множественных вселенных первого и второго уровня. В конце концов, на случай, если вы забыли, главная цель нашей беседы — разобраться с вопросом, одинаковы ли законы физики во всей вселенной.
Предназначена ли вселенная для нас?
Я вас уже предупреждал, но дополнительная осторожность не помешает: хотя симметрии позволяют нам лучше понять тайны природы и форму законов физики, они ничего не говорят о конкретном значении постоянных, входящих в эти законы. Мы не собираемся «выводить» массу электрона (по крайней мере, до сих пор нам это не удавалось). Возможно, во вселенной есть нечто фундаментальное, и оно позволит нам вывести все физические константы, однако на данный момент мы блуждаем в потемках. Это означает, что мы не знаем, заложены ли физические постоянные в законах изначально или они оказались такими относительно случайно — как случайна температура за окном в тот или иной день. Симметрия подсказывает, как записать уравнения, однако молчит о числовых значениях переменных.
Есть довольно много параметров, например, заряд электрона, которые взяты более или менее с потолка. Может быть, эти параметры и меняются из конца в конец исполинской вселенной, и отдельным областям — например, нашей наблюдаемой вселенной — просто повезло, что они подходят для возникновения сложной жизни.
В том, что мы по чистой случайности живем в области, законы физики в которой идеально подходят для существования человека, нет ничего загадочного. Иначе и быть не могло! Иначе нас с вами не было бы и некому было бы об этом рассуждать. То есть большинству физиков антропная аргументация и в самом деле не по сердцу. Большинство из нас лелеет надежду, что когда-нибудь потом мы сумеем разработать Теорию Всего, основанную исключительно на основных принципах.
А если они не заложены в саму ткань мироздания, насколько тонкая настройка нужна законам физики, чтобы мы могли существовать? Каковы наши шансы?
Позвольте предвосхитить типичный вопрос о тонкой подстройке вселенной. Почему свет перемещается со скоростью 299 792 458 метров в секунду? Как мы уже видели, краткий ответ состоит в том, что гораздо разумнее просто сказать, что свет перемещается со скоростью одна световая секунда в секунду и оставить в стороне вопрос об определении метра как исторический курьез.
