Почему вселенная такова, какова она есть?
Бог для этих ученых был своего рода математиком. Открытие математических законов природы представлялось непосредственным проникновением в сущность вечного Божественного Разума229. Такое отношение к законам природы встречается и у современных физиков230. К концу XVIII в. многие высокообразованные люди приняли новое мировоззрение, названное деизмом. Оно предполагает, что над миром стоит бесконечно удаленное, рациональное, математически точное божество, которое не смущает верующего живыми чертами библейского Бога. Это высшее существо познается человеческим разумом, не нуждающимся ни в Божественном откровении, ни в религиозных организациях.
Божество деизма создало Вселенную, после чего уже не играет в ней активной роли: все происходит само по себе в соответствии с законами и константами природы. Эти законы, как свойства Божественного Разума, стали символами божества. Они были абсолютными, универсальыми, неизменными и всемогущими.
В начале XIX в. деизм постепенно стал уступать место атеизму. Как выразился французский физик Анри Лаплас, Бог стал ненужной гипотезой. Вечность материи и энергии подтверждалась законами сохранения материи и энергии. Вечность законов природы и неизменность физических констант просто принимались без доказательств.
Нематериальные математические принципы природы считались беспричинными, самостоятельными, сложившимися неким таинственным образом. По сути дела, они признавались только самими математиками.
Вплоть до 60-х гг. XX в. в ортодоксальной физике Вселенная все еще считалась вечной. Однако в течение нескольких десятилетий накапливались доказательства расширения Вселенной, а в 1965 г. открытие космического микроволнового фонового излучения в конце концов привело к грандиозному перевороту в космологии. Была принята теория Большого взрыва.
На смену вечной машиноподобной Вселенной, постепенно приближающейся к термодинамической тепловой смерти, пришла модель растущего, развивающегося, эволюционирующего космоса. Если некогда произошло рождение космоса (первоначальная сингулярность, как выражаются физики), вновь появляются прежние вопросы. Откуда и из чего появилось все, что находится вокруг нас? Почему Вселенная такова, какова она есть?
Появляется и новый вопрос: если сама природа эволюционирует, почему вместе с ней не могут эволюционировать и ее законы? Если законы описывают изменяющуюся природу, они должны изменяться вместе с ней. Большинство физиков продолжают следовать традиционному подходу Платона. Законы не рождаются самим эволюционирующим космосом, а вводятся для его описания.
Они присутствуют изначально, как своего рода космический кодекс Наполеона. Каким-то образом из вечной, нефизической, чисто умозрительной области — из разума математического божества, а то и просто из некоего самосущего царства математики — в первичном взрыве из пустоты появляется Вселенная. Вот как описывает это физик Хайнц Пагельс:
Полное отсутствие чего-либо "перед" образованием Вселенной — это самая абсолютная пустота, какую мы только можем себе представить: не существует ни пространства, ни времени, ни материи. Это мир без места, без длительности и вечности, без какой бы то ни было размерности — одним словом, то, что математики называют "пустым множеством". И все-таки эта невообразимая пустота преобразуется в пространство, заполненное веществом, — как необходимое следствие физических законов. Где же хранились эти законы, пока была пустота?
Что "сообщило" пустоте, что она хранит в себе потенциальную Вселенную? Получается, что даже пустота подчиняется закону, некой логике, существовавшей еще до того, как появились пространство и время231.
Пытаясь создать математическую теорию окружающего мира, современные ученые признают эволюционную космологию, но в то же время сохраняют традиционную веру в вечность законов природы и инвариантность фундаментальных констант. Таким образом получается, что эти законы каким-то образом уже присутствовали в мире еще до первоначальной сингулярности — или, вернее, они вообще существуют вне времени и пространства. Тем не менее вопросы остаются. Почему эти законы существуют именно в таком виде, а не в каком-либо ином?
Почему фундаментальные константы имеют именно те значения, которые мы им приписываем?
В настоящее время подобные вопросы обычно рассматриваются с точки зрения антропного принципа: из всех возможных вариантов Вселенной только один, именно с тем набором величин, которые мы определили в настоящее время, мог породить мир, населенный живыми существами, и привести к появлению разума, позволяющего специалистам по космологии обсуждать эти проблемы. Если бы значения фундаментальных констант были иными, вполне возможно, что не было бы ни звезд, ни планет, ни людей. Даже при самом малом изменении численных значений этих констант нас могло бы вообще не быть.
Например, при малейшем изменении соотношения ядерных и электромагнитных сил образование атомов углерода могло оказаться невозможным, но тогда не было бы и органических форм жизни, а следовательно, и нас с вами. "Священный Грааль" современной физики — объяснение, почему числовые значения этих констант (...) именно таковы, каковы они есть232.
Некоторые физики склоняются к своего рода неодеизму со стоящим в начале мира математическим божеством, которое точно подобрало значения фундаментальных констант таким образом, чтобы из всех возможных вариантов реализовалась именно наша Вселенная, в которой мы смогли развиваться. Другие предпочитают вообще исключить любое божество. Одна из теорий, исключающих необходимость вмешательства со стороны некоего математического разума, задавшего численные значения фундаментальных констант, — предположение, что наша Вселенная была лишь частью пены потенциальных вселенных. Первоначальный пузырек, из которого она выросла, был одним из многих, но при этом она должна была иметь собственные константы, что и подтверждается самим фактом нашего существования. Каким-то образом наше существование стало возможно благодаря некоему отбору.
Допускается существование бесчисленного множества еще не известных нам чужеродных и безжизненных вселенных, но имеется всего одна, которую мы можем познать.
Еще дальше в таких предположениях продвинулся Ли Смолин, который выдвинул своего рода концепцию космического дарвинизма. Через черные дыры новорожденные вселенные могут отпочковываться от ранее существовавших вселенных и продолжать существование уже самостоятельно. Некоторые из этих вселенных могут претерпевать определенные мутации в области численных значений фундаментальных констант и потому изменять схему развития.
Только те из них, которые могут образовывать звезды, способны создавать черные дыры и поэтому давать жизнь новым вселенным. Таким образом, с точки зрения космического плодородия, только вселенные, подобные нашей, являются репродуктивными, и потому возможно существование множества более или менее сходных между собой обитаемых вселенных233. Однако эта умозрительная теория не объясняет, почему какие-либо вселенные в принципе должны существовать, чем именно определяются управляющие ими законы, что именно сохраняет, содержит в себе и запоминает мутировавшие константы в отдельно взятой вселенной.
Примечательно, что все эти на первый взгляд чрезвычайно смелые рассуждения остаются вполне традиционными в том отношении, что без каких-либо доказательств признают существование вечных законов и неизменность фундаментальных констант — по крайней мере, в пределах данной конкретной вселенной. Эти устоявшиеся допущения рассматривают постоянство числовых значений фундаментальных констант как изначальную истину. Неизменность констант становится разновидностью веры, основанной на философии Платона и теологии. Тем не менее этот тезис до сих пор остается недоказанным. Официальные значения констант изменялись даже в течение нескольких последних десятилетий.
Все попытки измерить эти константы с использованием различных астрономических методов основывались все на том же устойчивом предположении, что численные размеры констант уже заданы, то есть на концепции универсального постоянства природы. Далее я попытаюсь продемонстрировать, что такие представления о физических константах в той или иной степени основываются на одних и тех же, раз за разом повторяемых аргументах. Тем не менее неисправленные эмпирические данные имеют мало общего с воззрениями убежденных ортодоксов, и, если измерения показывают отклонение от ожидаемой величины константы, что бывает не так уж редко, результаты считаются ошибкой эксперимента.
Самые последние результаты считаются наиболее близкими к истинному значению той или иной константы.
Некоторые отклонения в определяемом экспериментальном значении действительно могут быть следствием ошибок, и такие ошибки сводят на нет все улучшения в методах измерения и все усовершенствования приборов. Кроме того, все измерения имеют свои ограничения точности. Но не все отклонения в измеренных численных значениях фундаментальных констант являются следствием неизбежных ошибок или ограниченной точности использованной аппаратуры.
- Теории изменяющихся фундаментальных констант
- Уменьшение скорости света в вакууме
- Возрастание значения постоянной планка
- Изменение величины постоянной тонкой структуры
- Численное значение гравитационной постоянной
