Жозе Душ Сантуш - Формула Бога
— Константы природы?
— Да, — Луиш Роша нахмурил брови, удивленный вопросом. — Полагаю, вы знаете, о чем идет речь, не так ли?
— Вообще-то… нет.
— О, извините, иногда у меня вылетает из головы, что перед мной не собрат-физик! — воскликнул он, поднимая руку в знак того, что просит прощения. — Да, так вот, природные константы — это величины, которые играют фундаментальную роль в поведении вещества. В принципе у них одинаковая величина в любой части Вселенной на протяжении всей ее истории. К примеру, атом водорода одинаков и на Земле, и в отдаленной галактике. Но более того, природные константы входят в число таинственных величин, которые заложены в основе Вселенной и задают многие ее нынешние характеристики, являются своего рода кодом, заключающим в себе тайны существования.
Томаш слушал с увлеченным видом.
— Да? Никогда не слышал ничего об этом…
— Охотно верю, — согласился Луиш Роша. — Многие научные открытия для большинства людей остаются просто-напросто неизвестными. И, тем не менее, означенные константы, как элемент первоосновы, представляют собой таинственное свойство Вселенной и обусловливают все окружающее нас. Установлено, что размер и структура атомов и молекул, из которых состоят и люди, и планеты, и звезды — не игра слепого случая, а результат, определенный значениями указанных констант. Профессор Сиза задался вопросом: что если значения природных констант были бы несколько отличными? Если бы сила гравитации была чуть больше или чуть меньше, чем она есть на самом деле. И свет распространялся бы в вакууме с немного более высокой или немного более низкой скоростью, чем это происходит в действительности. Или если бы постоянная минимальная энергетическая единица имела какое-то другое численное значение…
— И что обнаружил профессор Сиза?
Луиш Роша наклонил голову.
— Пару недель назад на моей первой лекции я говорил о проблеме омеги. Вам запомнилось что-нибудь из того, о чем шла речь?
— Вы говорили, что существует два возможных сценария гибели Вселенной. Либо она начнет сокращаться, и в результате произойдет…
— …Большое сжатие…
— …либо Вселенная продолжит бесконечно расширяться, пока не иссякнет вся энергия, и тогда она превратится в ледовое кладбище, то есть произойдет Великое оледенение.
— А что станет причиной, вспомните?
— Кажется, вы говорили о гравитации…
— Точно! — физик одобрительно кивнул. — Как вижу, вы усвоили материал. Если скорость расширения будет превосходить гравитационное взаимодействие, Вселенная продолжит расширяться вечно. В противном случае она вернется к исходной точке. Подобно тому как подброшенная вверх монета в итоге падает вниз. Сначала она преодолевает притяжение, но в конце концов притяжение побеждает. Правда, тогда я сказал не все. Гипотетически существует третий вариант: сила расширения Вселенной окажется точно равна силе гравитации, создаваемой всем существующим в ней веществом. Вероятность, что так произойдет, ничтожно мала — с учетом колоссальных величин противодействующих сил. Было бы чрезвычайно невероятным, если бы, точно совпав, они погасили друг друга… И тем не менее подобный вариант нельзя сбрасывать со счетов. Вселенная, согласно наблюдениям, расширяется со скоростью, невероятно близкой к критической отметке, отделяющей сценарий Великого оледенения от сценария Большого сжатия. И хотя расширение, как уже установлено, происходит с ускорением, что предвещает грядущее Великое оледенение, этот сценарий ни в коем случае нельзя принимать как данность. Каким бы невероятным нам это не представлялось, Вселенная балансирует на грани между двумя возможностями. Обе силы очень близки к состоянию равновесия, хотя и не достигают его. Если Большой взрыв — событие случайное и неконтролируемое, вероятность пребывания Вселенной в состоянии хаоса, максимальной энтропии становится полной. Факт наличия низкоэнтропийных структур — великая загадка, столь великая, что некоторые физики даже говорят о невероятной случайности. Будь энергия, высвобожденная Большим взрывом, чуть слабее, материя вернулась бы назад и спрессовалась в сверхмассивную черную дыру. Будь она самую малость сильнее, вещество разлетелось бы в разные стороны и рассеялось с такой скоростью, что галактики не успели бы сформироваться.
— Говоря «чуть слабее» и «самую малость сильнее», величины какого порядка вы имеете в виду? О какой разнице идет речь? Что это — пять процентов? Или, может, десять?
Луиш Роша рассмеялся.
— Нет, — наконец ответил он, доставая тонкий фломастер. — Я говорю о неправдоподобно малых величинах, о вигинтиллионных долях. Согласно расчетам профессора Сизы, чтобы Вселенная могла упорядоченно расширяться, порядок отклонения величины этой энергии не должен превышать отношения один к десяти в сто двадцатой степени. То есть…
Высунув кончик языка, физик старательно выписал на листке 10120:
И прикусив зубами колпачок фломастера, оторвал взгляд от единицы со ста двадцатью нулями и посмотрел на собеседника.
— Иначе говоря, произойди в «настройке» сдвиг на микроскопически мизерную, непостижимую малость — и Вселенная уже не стала бы колыбелью жизни.
Томаш вперился в череду нулей, пытаясь представить себе значение этого числа.
— Можно это сравнить, допустим, с моими шансами выиграть в лотерее?
— Ваши шансы неизмеримо выше, — заверил Луиш Роша, смеясь. — Это, пожалуй, сравнимо с тем, что вы, допустим, метнули бы копье, которое, преодолев необозримые пространства, попало бы в цель диаметром один миллиметр, расположенную в ближайшей галактике.
Величина энергии Большого взрыва была откалибрована с такой невероятной точностью, и ее численное значение не выходило за пределы немыслимо узкого коридора. Самое поразительное заключается в том, что энергии высвободилось ровно столько, сколько требовалось для упорядоченной организации Вселенной, не больше и не меньше. Это открытие побудило профессора Сизу заняться изучением Большого взрыва и того, что за ним последовало. — Луиш перелистнул еще несколько страниц. — Например, вопросом возникновения материи. Когда произошел великий созидательный выброс, ее еще не существовало. Температура была столь высока, что при подобных условиях даже атомы не могли образоваться. Вселенная представляла собой своего рода кипящий суп из частиц и античастиц, которые возникали из энергии и, сталкиваясь друг с другом, аннигилировали. Эти частицы, кварки и антикварки, совершенно одинаковы, но имеют противоположные заряды и при соприкосновении взрываются, снова переходя в энергию. По мере расширения Вселенной температура понижалась, и кварки и антикварки начали образовывать более крупные частицы, адроны, которые вступая в контакт, продолжали взаимоуничтожаться. Таким образом, возникало вещество и антивещество. Объемы вещества и антивещества были равны, и при их взаимодействии происходила аннигиляция, а Вселенная по-прежнему состояла из энергии и недолговечных частиц. Условия образования устойчивой материи гипотетически отсутствовали. Однако по какой-то таинственной причине материи вдруг стало образовываться буквально на гран больше, чем антиматерии. На каждые десять миллиардов античастиц возникало десять миллиардов одна частица. Разница почти незначительная, однако этого оказалось достаточно, чтобы начала формироваться материя. Всякий раз, как десять миллиардов частиц и десять миллиардов античастиц уничтожали друг друга, одна частица спасалась. И именно эти выжившие частицы, объединяясь, образовали материю.
— Понятно, — пробормотал Томаш. — Это потрясающе!
— И все благодаря одной «лишней» частице. — Физик вновь начал листать бумаги. — Другой вопрос, где требовалась невероятно тонкая согласованность, это однородность Вселенной. Материя распределена в ней с равномерной, но не одинаковой плотностью. Когда произошел Большой взрыв, флуктуация плотности была невероятно мала, но со временем усиливалась под действием гравитационной неустойчивости материи. Профессор Сиза установил, что данная согласованность — еще одна неправдоподобная случайность. Неравномерность распределения плотности вещества была порядка одной стотысячной, что составляет точное значение, необходимое для структурирования Вселенной. Будь она чуть выше, галактики бы быстро превратились в плотные сгустки, образовались бы черные дыры, и условия, необходимые для появления жизни, не успели бы сложиться. С другой стороны, будь она чуть ниже, материя была бы слишком рыхлой, и звезды бы не образовались. То есть чтобы жизнь стала возможна, требовалась именно такая однородность. Подобная вероятность мизерна, но она реализовалась.
Само существование звезд спектрального класса Солнца, способных обеспечить жизнь, — новый счастливый случай. Обратите внимание, — Луиш Роша взял чистый листок и схематично изобразил на нем звезду, — спектр звезды зависит от процессов в ее недрах. Звезды, чрезмерно интенсивно выделяющие тепло, называются голубыми гигантами, а чрезмерно слабо — красными карликами. Первые слишком горячи, а вторые слишком холодны, и у тех и у других, как правило, отсутствуют планетные системы. Большинство звезд, в том числе и Солнце, по своему спектру не выходят за пределы означенных двух крайностей. Взаимодействия и частицы, участвующие во внутризвездных процессах, словно сговорились принять такие численные значения, чтобы преобладали такие звезды, как Солнце. Изменись на йоту величина гравитации, электромагнитного взаимодействия или отношения массы электрона к массе протона, и не было бы ничего из наблюдаемого нами сейчас… Профессор Сиза решил изучить две важные константы природы, а именно: уже упоминавшееся отношение массы электронов к массе протонов, или контстанту «бета», и электромагнитное взаимодействие, или постоянную тонкой структуры, константу «альфа». Он обнаружил, что даже незначительное увеличение «беты» делает невозможными упорядоченные молекулярные структуры, поскольку электроны приходят в возбуждение, и, как следствие, становится невозможным протекание таких процессов, как воспроизводство ДНК. С другой стороны, именно существующее значение «беты» в связке с «альфой» обеспечивает в недрах звезд температурный режим, необходимый для осуществления ядерных реакций. Будь «бета» на пять тысячных больше квадрата «альфы», звезд не было бы. А без звезд не было бы и Солнца, как, в свою очередь, без Солнца не было бы Земли и, стало быть, жизни.
