Начало бесконечности. Объяснения, которые меняют мир

Более того, во вселенных, где условия настолько враждебны, что едва допускают появление астрофизиков, их существование должно быть относительно маловероятным. Если выстроить все значения, согласующиеся с появлением астрофизиков, в ряд, то исходя из антропного объяснения мы будем ожидать, что измеренное значение попадет в какую-нибудь типичную точку, не очень близко к середине или любому из концов.

Однако – и здесь мы приходим к главному выводу Сиамы – это предсказание кардинально меняется, если объяснить нужно сразу несколько констант. Да, маловероятно, что любая из констант окажется у края своей области значений, но чем констант больше, тем более вероятно, что по крайней мере одна из них там будет. Это можно проиллюстрировать графически следующим образом, заменив центр мишени отрезком прямой, квадратом, кубом… Можно представить себе дальнейший рост числа размерностей, соответствующий количеству тонко настроенных констант. Произвольно определим понятие «у края» как «не далее чем в 10 % от края по отношению ко всей области значений». В случае одной константы, как показано на диаграмме, 20 % возможных значений лежат около одного из краев области значений, а 80 % – «далеко от края». Но если констант две, то, чтобы оказаться «далеко от края», два значения должны удовлетворять двум ограничениям, и таких пар будет уже только 64 %, а 36 % находятся у края хотя бы по одному из двух измерений. Если констант три, у края лежит уже почти половина вариантов – 48,8 %, если быть точным. А если их 100, то у края окажутся 99,9999999 %!

Таким образом, чем больше констант, тем ближе типичная вселенная с астрофизиками к тому, что астрофизиков в ней нет. Число таких констант неизвестно, но, по-видимому, их несколько, и в этом случае подавляющее большинство вселенных в антропно выделенной области будет располагаться вблизи ее краю. Значит, заключил Сиама, антропное объяснение предсказывает, что Вселенная едва-едва способна производить астрофизиков, – и это предсказание практически противоположно тому, которое делается в случае одной константы!

На первый взгляд может показаться, что это, в свою очередь, объясняет другую великую и нерешенную научную загадку – парадокс Ферми, названный так по имени физика Энрико Ферми, который, как говорят, сформулировал ее всего в двух словах: «Где они?» Где внеземные цивилизации? С учетом принципа заурядности или даже просто того, что нам известно о Галактике и Вселенной, нет причины полагать, что феномен появления астрофизиков уникален для нашей планеты. Похожие условия, по-видимому, существуют во многих системах других солнц, так почему в каких-то из них не могут получаться те же результаты? Кроме того, с учетом временных масштабов, в которых развиваются звезды и галактики, чрезвычайно маловероятно, что любая заданная внеземная цивилизация в данный момент находится на том же уровне технологического развития, что и мы: скорее всего, она либо на миллионы лет моложе (то есть еще не существует), либо старше. Тогда у более старых цивилизаций было уже достаточно времени на исследование Галактики или хотя бы на то, чтобы послать автоматические космические зонды или сигналы. Парадокс Ферми заключается в том, что таких цивилизаций, зондов или сигналов не наблюдается.

Было предложено много возможных объяснений, но до сих пор ни одно из них не оказалось достаточно разумным. Может показаться, что антропное объяснение тонкой настройки в свете аргумента Сиамы дает хорошее решение проблемы: если физические константы в нашей Вселенной едва-едва могут привести к появлению астрофизиков, то неудивительно, что это произошло лишь однажды, так как вероятность того, что в одной и той же Вселенной произойдут два таких независимых события, исчезающе мала.

К сожалению, это объяснение тоже оказывается плохим, потому что фокусироваться на фундаментальных константах – это парохиальный подход: ведь на самом деле нет существенной разницы между теми же самыми законами физики с разными константами и другими законами физики. А логически возможных законов физики бесконечно много. И если бы все они воплощались в настоящих вселенных – как полагают некоторые космологи, такие как Макс Тегмарк [24] , то тот факт, что наша Вселенная находится в точности на краю класса вселенных, которые производят астрофизиков, был бы статистически достоверен.

24

Макс Тегмарк (р. 1967) – американский космолог шведского происхождения. Автор идеи, согласно которой «все математически непротиворечивые структуры существуют физически». Книги Макса Тегмарка «Математическая Вселенная» выходит в переводе на русский язык в 2014 году. – Прим. ред.

Мы знаем, что это не может быть так в силу аргумента, предложенного Фейнманом (применительно к немного иной проблеме). Возьмем класс всех возможных вселенных, в которых есть астрофизики, и посмотрим, что еще есть в большинстве из них. В частности, возьмем сферу такого размера, чтобы в ней смог поместиться ваш мозг. Если вы хотите объяснить тонкую настройку, то для этой цели ваш мозг в его текущем состоянии можно считать «астрофизиком». В классе всех вселенных, содержащих астрофизиков, есть много таких, которые содержат сферу, изнутри идеально совпадающую с вашей, включая ваш мозг до последней детали. Но в подавляющем большинстве этих вселенных вокруг сферы царит хаос: практически произвольное состояние, поскольку таких состояний намного больше, чем иных. Далее, такое состояние обычно не только аморфное, но и горячее. Таким образом, в большинстве подобных вселенных в следующий момент мы мгновенно погибнем от хаотичного излучения, источники которого находятся вне сферы. Но в любой заданный момент теория о том, что мы погибнем за какую-то пикосекунду, отвергается наблюдением через пикосекунду, и после этого можно выдвигать другую такую теорию. Так что это очень неразумное объяснение – доведенная до крайности интуиция азартного игрока.

То же самое верно и для чисто антропного объяснения всех других тонких настроек, включающих более чем несколько констант: такие объяснения предсказывают, что с исключительно высокой вероятностью мы находимся во вселенной, в которой астрофизики едва-едва возможны и перестанут существовать за одно мгновение. Таким образом, это неразумные объяснения.

С другой стороны, если законы физики существуют только в одной форме и лишь значения немногих констант отличают одну вселенную от другой, тогда сам факт, что законы не воплощаются в иных формах, – это тоже своего рода тонкая настройка, которую антропное объяснение обходит стороной.

Если рассматривать в качестве объяснения теорию о том, что все логически возможные законы физики воплощаются в виде вселенных, то возникает еще одна серьезная проблема. Как я объясню в главе 8, при рассмотрении подобных бесконечных множеств, зачастую нет способа «посчитать» или «измерить», у скольких из них есть этот признак, а не тот. С другой стороны, в классе всех логически возможных сущностей те, которые способны понимать себя, как это удается физической реальности, в которой мы находимся, вне сомнения, в любом разумном смысле, представляют собой микроскопическое меньшинство. Мысль о том, что одна из них «случилась сама собой», без объяснения, вне сомнения, является просто теорией самозарождения.

Кроме этого, почти все «вселенные», описываемые этими логически возможными законами физики, кардинально отличаются от нашей – настолько, что они в этот аргумент должным образом не вписываются. Например, бесконечно многие из них не содержат ничего, кроме одного бизона, в разных позах, и существуют ровно 42 секунды. Бесконечно много других содержат одного бизона и одного астрофизика. Но что такое астрофизик во вселенной, где нет ни звезд, ни научных инструментов и практически нет данных? Что такое ученый или любой думающий человек во вселенной, где верны только неразумные объяснения?

Практически все логически возможные вселенные, в которых есть астрофизики, подчиняются законам физики, которые являются плохими объяснениями. Так должны ли мы предсказать, что и наша Вселенная необъяснима? Или что вероятность этого велика, хотя и неизвестна? Таким образом, снова антропные доводы, основанные на «всех возможных законах», приходится отбрасывать как неразумные объяснения.

Это дает мне основание заключить, что, хотя антропный принцип вполне может быть частью объяснения очевидной тонкой настройки констант и других наблюдений, он никогда не может быть полным объяснением того, почему мы наблюдаем нечто, что иначе выглядело бы слишком целенаправленным, чтобы объяснить это совпадением. Здесь требуется особое объяснение, в терминах особых законов природы.

Как мог заметить читатель, все неразумные объяснения, о которых я говорю в этой главе, в конечном счете взаимосвязаны. Ожидаешь слишком многого от антропного принципа или пытаешься слишком тщательно разобраться в ламаркизме – получаешь самозарождение. Слишком серьезно отнесешься к последнему – получаешь креационизм и так далее. А все потому, что они все обращаются к одной основополагающей проблеме и легко поддаются варьированию. Их легко заменить друг другом или вариантами самих себя, а как объяснения они «слишком просты»: они одинаково хорошо могли бы объяснить все, что угодно. Но к неодарвинизму было не просто прийти и его не просто подправить. Попробуйте – даже на уровне собственных заблуждений Дарвина, – и получится объяснение, которое работает намного хуже. Попробуйте объяснить с его помощью что-то не дарвинистское, например, новую сложную адаптацию, у которой не было предшественников в организмах предков, и вы не сможете придумать вариант с такими чертами.

Антропные объяснения пытаются объяснить целенаправленную структуру (такую как тонко настроенные константы) через единственный акт отбора. Это не характерно для эволюции, и так быть не может. Разгадка проблемы тонкой настройки появится из объяснения, которое будет конкретно описывать то, что мы наблюдаем. Это будет, говоря словами Уилера, «такая простая идея… что… мы непременно спросим: а разве могло быть иначе?». Другими словами, проблема не в том, что мир так сложен, что мы не можем понять, почему в нем все так, как есть, а в том, что все настолько просто, что мы пока не можем этого понять. Но это станет очевидно лишь в ретроспективе.