Вселенная. Руководство по эксплуатации - Бломквист Джефф

Ну вот, приехали: обсуждаем возможность собственного существования. Но на Луне такую дискуссию не проведешь — там нет разумных лунян (не лунатиков же), и некому ее затеять. Сам факт, что вы (или другое разумное существо) участвуете в этой беседе, с необходимостью предполагает, что она происходит в мире, где могла развиться разумная жизнь.

То же самое в еще большей степени справедливо для нашей Вселенной. Пока что мы прекрасно сумели открыть набор физических законов, описывающих Вселенную в целом. Но беда в том, что в пределах стандартной модели существуют буквально десятки чисел, которые мы получили эмпирическим путем и не могли бы вывести даже под страхом смертной казни, и об этом очень часто забывают в научных диспутах. Нам нравится думать, будто за этими числами стоит некий набор принципов, просто мы пока не знаем, что это за принципы.

Мы не внаем, почему электроны, кварки и нейтрино обладают именно такими массами. Мы не знаем, почему силы фундаментальных взаимодействий именно таковы, какие они есть. Небольшие изменения этих параметров могли бы радикально изменить Вселенную. Скажем, если бы слабое взаимодействие было еще слабее, все протоны и нейтроны почти сразу после Большого взрыва превратились бы в гелий. А как вам, вероятно, известно, гелий принадлежит к числу благородных, или инертных, газов, которые называются так потому, что не взаимодействуют с другими. Иначе говоря, если бы слабое взаимодействие было еще слабее, у нас не было бы водорода. Нет водорода — нет химии. А нет химии — нет и нас с вами.

А вот вам другой пример: если бы электроны были капельку легче, чем есть, то им было бы проще ускоряться, и они легко приближались бы к скорости света, а значит, нельзя было бы формировать звезды. В звездах образуются тяжелые элементы, в том числе углерод, необходимые для возникновения жизни. Мало массы у электронов — нет звезд. Нет звезд — нет жизни.

А что если все эти числа и константы не внедрены в фундаментальную физику Вселенной? Что если все они на самом деле случайны? Если бы какие-то из десятков параметров были бы хоть немного иными, нас бы не существовало! Более того, если предположить, что для существования других разумных существ необходима вода (или по крайней мере сложные химические соединения), во Вселенной вообще могло не оказаться ни одного разумного вида.

Тот факт, что мы существуем и способны рассуждать о крайней маловероятности собственного существования, называется «антропным принципом» — это выражение ввел в 1974 году Брендон Картер, указав при этом: «То, что мы ожидаем наблюдать, должно ограничиваться условиями, необходимыми для нашего присутствия как наблюдателей». Это утверждение очевидно точно, потенциально полезно, но при этом «серьезные» физики часто отмахиваются от него или даже отказываются его обсуждать.

Основная идея заключается в том, что если бы Вселенная не была настроена именно на то, чтобы в ней была возможна разумная жизнь, кайим бымаловероятным ни было ее зарождение, то разумная жизнь не могла бы это обсуждать. Была ли Вселенная предназначена для нас? Большинство физиков (и мы в том числе) так не думают. Является ли наша Вселенная всего лишь одной из многих? Вероятно. Мы говорили о параллельных вселенных, но не исключено, что наша Вселенная — одна из множества частей громадной мультивселенной. Вероятно, лишь крошечная доля этих частей обладает условиями, необходимыми для жизни, но мы, естественно, живем именно в такой Вселенной.

Разумеется, фундаментальная физика приходит и к более осмысленным выводам, чем тот, что наша Вселенная по случайности поддерживает жизнь. Однако с вероятностной точки зрения представляется, что пока мы одни-одинешеньки.

Они заморочили мне голову научной фантастикой!

Нас часто спрашивают, насколько соблюдены все законы физики в том или ином фильме или сериале. Обычно такие вопросы задают киношники, которых интересует качество своей Продукции. Наш ответ? Не очень. Дело не в том, что режиссеры и сценаристы вечно все путают, — просто выдуманная физика еще интереснее. Тем не менее мы приведем здесь список самых распространенных и крупных научно- фантастических ошибок — отнюдь не полный.

Нельзя двигаться со скоростью быстрее скорости света. Пространство велико, и никому не интересно смотреть сериал, который идет несколько веков. Практически все популярные сериалы и фильмы так или иначе нарушают этот закон, сочиняя то нуль-транспортировку, то сверхсветовые звездолеты, то кротовые норы.

Поскольку заставлять актеров болтаться в воздухе в звездолете или на космической станции нелепо, да и дорого, научная фантастика обычно вводит в действие искусственную гравитацию. На самом деле создать ее можно тремя способами: вращать корабль («Космическая Одиссея-2001»), нашпиговать его магнитами или постоянно ускорять, как во время нашего путешествия на Альфу Центавра. В большинстве фильмов, однако, от всего этого отказываются и просто говорят о «системе искусственной гравитации», делая этакий реверанс физике.

Какая может быть научная фантастика без красоток-инопланетянок? Как мы пытались показать в этой главе, видов пришельцев, скорее всего, не так уж много, и расположены они далеко друг от друга. То же самое можно сказать и о «Планетах типа М». Забросьте человека на случайно выбранную планету в нашей Галактике — и он задохнется, сгорит или замерзнет за считаные минуты. Еще он, конечно, может разбиться. Ребята, запомните, в космосе пусто, хоть шаром покати.

Мы с уважением относимся к большинству сюжетов о создании машины времени, соответствующей законам физики (примеры конструкций мы приводили в главе 5). Однако почти во всех фильмах и сериалах грубо попираются два главных правила. Во-первых, героям каким-то образом удается забраться в прошлое до изобретения машины времени; во-вторых, сочинители позволяют персонажам менять свое прошлое.

Обсудить все фильмы и сериалы мы не можем — даже такие фанаты, как мы, не в состоянии посмотреть все на свете,— но несколько популярных сюжетов оценим.

Галактика «Баттл стар» (2003-2009)

Бак Роджерс в XXV веке (1979-1981)

Светлячок (2002-2003)

Затерянные в космосе (1965-1968)

Квантовый скачок (1989- 1993)

Звездный путь (1987- 1994)

Чего мы не знаем?

Если научная фантастика прошлых лет имеет хоть какое-нибудь значение, наша планета уже давно должна была бы кишмя кишеть киборгами, которые чуть что размахивают лазерными мечами, превращаются в огнеметы и питаются зелеными пищевыми концентратами из планктона. У нас есть GPS-навигация и беспроводные клавиатуры, но где наши колонии на Луне? И нельзя винить в этом писателей-фантастов. Предсказать будущее очень трудно. Например, кто мог предсказать, что мы будем рассуждать о десятимерном пространстве или об ускорении Вселенной, состоящей в основном из темной материи и темной энергии?

Мы посвятили много времени описанию нынешнего положения дел в физике, но то и дело были вынуждены украдкой отходить от определенных заявлений и предаваться робким спекуляциям. Невежество — хорошая отправная точка, и мы выявили в наших теориях ограничения. Вероятно, мы сумеем от них избавиться, если подберем нужные инструменты. Так что пристегните портативные реактивные двигатели: последнюю главу книги мы посвятим судьбоносным вопросам, на которые, как мы надеемся — нет, как мы предсказываем! — мы сможем ответить в ближайшие двадцать лет.

Представляется, что наша Вселенная куда страннее, чем нужно. Например, мы обнаружили, что в ней царит загадочная темная энергия, а большинство остальной массы не имеет к нам никакого отношения, потому что состоит из некоей темной материи, которая не взаимодействует со светом (потому и темная), но является источником гравитации (потому и материя). Иначе говоря, это название если что и описывает, то лишь наше невежество. Это, прямо скажем, немногим лучше, чем заявить, будто гравитацию наколдовали феи.