Терри Пратчетт - Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда

Наша Вселенная, как и жизнь в ней, также невероятным образом балансирует на лезвии ножа, и малейшее отклонение грозит катастрофой. Этот сценарий космологической тонкой настройки является одной из самых больших загадок в космологии, серией невероятных совпадений, требующих рационального объяснения, но, судя по всему, ведущей лишь к умозрительным спекуляциям, апеллирующим к физике, однако ничем до сих пор не подтверждённым. Религиозные фундаменталисты ухватились за него двумя руками как за доказательство существования бога. Даже атеистам трудно противостоять искушению, так как обычные научные представления включают положения, безошибочно указывающие на наличие некоего «принципа разработки» для нашей Вселенной.

Тонкая настройка, неважно, земная или космологическая, придаёт чёткий смысл антропоцентрическому мировоззрению. И напротив, ставит космоцентрическое мировоззрение перед весьма сложными вопросами.

Большая часть усилий, направленных на разрешение этих проблем, начинается с предпосылки, что тонкая настройка подлинна, поэтому наша Вселенная на самом деле практически уникальна, если говорить о её способности дать пристанище жизни. А отсюда уже рукой подать до убеждения, что мы – цель всего этого или даже что без нас некому будет наблюдать коллапсирующую квантовую волновую функцию Вселенной и поддерживать её существование. Предлагаются и менее антропоцентрические объяснения, включая практически бесконечный цикл возникновения и разрушения вселенных, которые могут быть замечены их разумными обитателями только при условии, что в них могут возникнуть разумные обитатели. Или огромную мультивселенную параллельных вселенных. Или независимые вселенные, в которых реализовано каждое возможное физическое состояние. В любом случае, устраняется необходимость объяснять какую-либо конкретную вселенную. От количества вариантов, придуманных на основании всего нескольких цифр, захватывает дух.

Существует, однако, другой способ. Вместо того чтобы принимать предпосылку о тонкой настройке и пытаться её объяснить (или оправдать её существование), можно изменить саму предпосылку. Для начала заметим, что довольно странно, когда физики не могут думать ни о каком другом пути строения вселенной, кроме сохранения нашей, но с изменёнными константами. Ещё более странно, что верующие связывают таким же ограничением творческий потенциал своего всемогущего божества. Но даже если принять это ограничение, ещё десять лет назад стало совершенно ясно, что привычное описание тонкой настройки страдает неоправданным мистицизмом, если не граничит с мифологией.

Вопросы слишком глубоки, чтобы избегать их, предлагая поверхностные «объяснения», упускающие из виду самое главное. Например, слабый антропный принцип (мы можем наблюдать Вселенную, только если она подходит для нашего существования) на самом деле объясняет, почему наша Вселенная должна подчиняться нескольким довольно строгим ограничениям. Она должна потому, что мы существуем. В действительности это всего лишь парафраз выражения: «Вселенная такова, какова она есть». Это ничем не отличается от оправдания существования, скажем, серы и вывода о том, что атомная теория должна быть чем-то большим, нежели мы привыкли считать. Слабый антропный принцип только на первый взгляд отличается от имеющего такое же значение слабого серного принципа,[75] разве что касается нас, а не куска жёлтого минерала. Однако коперниковский принцип предупреждает людей, чтобы они не воображали о себе слишком многого, и в этом случае он не ошибается. Мы не более чем одно из доказательств. Столь же убедительно можно доказать, что Вселенная «тонко настроена» для создания серы.

Слабый антропный принцип доходит лишь до этого пункта. Он не объясняет, почему существует именно такая Вселенная, а не какая-нибудь другая, особенно учитывая, что чуть ли не любая альтернатива должна якобы либо взорваться в момент своего возникновения, либо оказаться настолько скучной, что в ней будут образовываться лишь самые примитивные структуры. Однако сильный антропный принцип (Вселенная была создана для того, чтобы в ней существовало человечество) тоже ничего не объясняет. Мы можем так же точно сформулировать сильный серный принцип: Вселенная была создана для того, чтобы в ней существовала сера.

Почему именно мы? Сильный антропный принцип просто исходит из самоочевидности того, что именно мы – главная цель. Сера?! Не смешите мои тапочки!

Давайте сначала потренируемся на истории с углеродом, в которой легче разобраться, а уже затем бросим взгляд на загадочные фундаментальные константы. Мы уже обсуждали эти проблемы в «Науке Плоского мира II: Глобус», и сейчас нам придётся повторить кое-что из того, о чём мы уже говорили. Постараемся сделать это как можно короче.

Астрофизики нарисовали довольно подробную картину того, как образуются химические элементы. Комбинации элементарных частиц (протонов, нейтронов или их более экзотических предшественников), сформировавшиеся в газопылевых облаках, образовали атомы легчайшего химического элемента – водорода. Молодая Вселенная была достаточно горяча, чтобы атомы водорода сливались вместе, создав ещё один лёгкий элемент – гелий. Затем облака коллапсировали под воздействием собственной гравитации, провоцируя начало ядерных реакций. Так рождались звёзды, внутри которых началось формирование новых химических элементов с большими атомными весами, в том числе железо. Более тонкие процессы, происходящие в красных гигантах, соединяли более тяжёлые элементы, вплоть до висмута. Остальное требовало высокоэнергетических процессов, происходящих лишь в сверхновых, при массивных звёздных взрывах.

В 1954 году астроном Фред Хойл понял, что с углеродом всё не так чисто. Во Вселенной его как-то слишком много, чтобы это можно было объяснить известными ядерными реакциями. А углерод незаменим для жизни. Углерод может образовываться в красных гигантах посредством тройной гелиевой реакции, во время которой три ядра гелия (атомы без своих электронов) сливаются практически одновременно. Ядро гелия содержит два протона и два нейтрона. Комбинация трёх из них должна давать ядро с шестью протонами и шестью нейтронами, то есть углерод.

В плотной среде красного гиганта ядра могут сталкиваться достаточно часто. Однако сложно представить, что, как только соединяются два атома, к ним тут же «цепляется» третий. Следовательно, процесс должен происходить в два этапа. Сначала сливаются два ядра гелия, образуя бериллий, к которому уже затем присоединяется третий атом. К сожалению для авторов этой теории, изотоп бериллия, участвующего в данной реакции, распадается за одну десятую квадриллионной доли секунды. Вероятность того, что за этот промежуток времени в бериллий попадёт третье ядро гелия, ничтожно мала. Хойл это знал, как знал и то, где искать лазейку. Если сумма энергий бериллия и гелия будет близка к уровню энергии углерода, то ядра сольются практически мгновенно, и всё сойдётся. Подобное совпадение энергий называется ядерным резонансом. Никакого подходящего резонанса тогда известно не было, однако Хойл настаивал, что именно так всё и должно быть. Ведь в противном случае и самого Хойла, сделанного чуть ли не целиком из углерода, тоже бы не существовало. Он предсказал, что неизвестный энергетический уровень углерода должен равняться примерно 7,7 МэВ (миллион электронвольт – удобная единица энергии для ядерных реакций). В середине 60-х годов экспериментатор Уильям Фаулер отыскал-таки резонанс в 7,65 МэВ, то есть отличавшийся от предсказанного Хойлом всего на 1 %. Хойл представил это открытие как триумф «антропного» стиля мышления: выяснение чего-то о Вселенной, отталкиваясь от факта существования человека. То бишь без тонкой настройки нас бы здесь не было.