Брайан Грин - Скрытая реальность. Параллельные миры и глубинные законы космоса
Наконец, даже если большинство вселенных в данной мультивселенной имеет свойства, отличные от наших, то можно привлечь ещё один способ диагностики. Можно опереться на антропный принцип и рассматривать только те вселенные в мультивселенной, которые благоприятствуют нашей форме жизни. Если значительное большинство в этом подклассе вселенных имеет общие с нами свойства — если наша Вселенная типична среди тех, условия в которых позволяют нам существовать, — то уверенность в этой мультивселенной будет крепнуть. Если же мы нетипичны, мы не можем отбросить эту теорию, но это является привычным ограничением при статистических рассуждениях. Маловероятные события могут происходить, и иногда они действительно происходят. И в этом случае чем менее мы типичны, тем менее убедительной будет данная теория с мультивселенной. Если среди всех поддерживающих жизнь вселенных в данной мультивселенной наша Вселенная будет выделяться, как белая ворона, это даст весомый аргумент, чтобы отказаться от этой модели мультивселенной.
Поэтому для того, чтобы рассмотреть модель мультивселенной количественно, необходимо определить демографию населяющих её вселенных. Недостаточно знать, какие возможные вселенные допускает данная мультивселенная; необходимо определить детальные свойства настоящих вселенных, к которым приводит теория. Для этого необходимо понимание космологического процесса, в результате которого возникают различные вселенные данной мультивселенной. Тогда проверяемые предсказания могут возникнуть на основе того, как варьируются физические свойства от вселенной ко вселенной на просторах мультивселенной.
Приведёт ли эта цепочка рассуждений к ярким результатам — станет понятно только при обстоятельном изучении мультивселенной за мультивселенной. Но вывод таков, что теории, включающие другие вселенные — миры, которые мы не можем исследовать сейчас, а возможно, вообще никогда не сможем, — всё равно могут приводить к проверяемым и, следовательно, фальсифицируемым предсказаниям.
Могут ли быть проверены рассмотренные нами теории мультивселенных?
В теоретических исследованиях физическая интуиция жизненно необходима. Теоретики должны как-то ориентироваться среди нагромождения различных вариантов. Следует рассмотреть это уравнение или то, применить эту схему или другую? Лучшие физики обладают острым чутьём на то, какие направления выглядят многообещающе, а какие скорее всего бесплодны. Но это происходит за кулисами. Когда научная гипотеза выдвинута, интуиция и чутьё уже не причём. Уместен лишь один стандарт — способность этой гипотезы объяснить или предсказать экспериментальные данные и астрономические наблюдения.
В этом состоит необыкновенная прелесть науки. По мере того как мы боремся за углубление нашего понимания, нашему творческому воображению необходимо давать всё больше пространства для размышлений. Нам требуется перешагнуть за пределы обычных идей и принятых рамок. Но в отличие от любой другой человеческой деятельности, наполненной творческим импульсом, наука даёт окончательный рецепт, встроенную оценку того, что считать правильным, а что — неправильным.
Усложнение научной жизни во второй половине двадцатого столетия и в начале двадцать первого заключается в том, что некоторые наши теоретические идеи превосходят имеющиеся наблюдательные или экспериментальные возможности. Долгое время таким примером была теория струн. Возможность того, что мы являемся частью мультивселенной, является ещё более ярким примером. Я привёл общее предписание того, как идея мультивселенной может быть проверена, но на нашем текущем уровне понимания ни одна из рассмотренных нами мультивселенных пока не удовлетворяет этому критерию. Однако исследования продолжаются, и ситуация может значительно улучшиться.
Например, наши исследования по ландшафтной мультивселенной находятся на начальном этапе. Набор возможных вселенных в теории струн — струнный ландшафт — схематически представлен на рис. 6.4, но подробные карты этого горного рельефа всё ещё предстоит нарисовать. Подобно древним мореплавателям, мы имеем слабое представление, что там за горизонтом, и для создания карт этих земель потребуется ещё много математических исследований. После получения таких знаний следующим шагом будет установление того, как эти возможные вселенные распределены по просторам ландшафтной мультивселенной. Мы хорошо понимаем на качественном уровне важный физический процесс образования пузырьков-вселенных посредством квантового туннелирования (рис. 6.6, и рис. 6.7), но нам ещё предстоит провести детальные вычисления в теории струн. Различные исследовательские группы (включая и мою группу) провели первую разведку, но перед нами лежат ещё огромные неизведанные территории. Как мы видели в предыдущих главах, и в других моделях мультивселенных имеется множество подобных неопределённостей.
Никто не знает, пройдут года или десятилетия и даже ещё больше, прежде чем экспериментальный и теоретический прогресс приведёт нас к детальным предсказаниям в рамках любой заданной мультивселенной. Если же текущая ситуация не изменится, то мы окажемся перед выбором. Как определить науку, «серьёзную науку» — как включающую только те идеи, миры и возможности, которые соответствуют текущим экспериментальным и наблюдательным возможностям людей на планете Земля? Или нам стоит придерживаться более широкой точки зрения и считать идеи «научными», если их можно будет проверить с помощью технологических достижений, появление которых мы прогнозируем в последующие сто лет? В последующие двести лет? Дольше? Или принять ещё более широкую точку зрения? Позволяем ли мы науке следовать всевозможными путями, идти дорогами, отклоняющимися от экспериментально подтверждённых идей, но которые могут привести нас в скрытые миры, находящиеся, возможно, навсегда, за пределами человеческих возможностей?
Чёткого ответа на эти вопросы не существует. Именно здесь начинает играть ведущую роль личный научный вкус каждого. Я хорошо понимаю привязанность к тем научным исследованиям, которые могут быть проверены незамедлительно или в ближайшем будущем; именно так, в конце концов, мы выстраиваем систему научных взглядов. Но было бы порочным загонять наши размышления в узкие рамки, определяемые тем, где мы есть, куда мы движемся и кто мы такие. Реальность выходит за эти рамки, и поэтому следует ожидать, что поиск глубоких истин также не застрянет на месте.
Я голосую за расширенную точку зрения. Но я не принимаю идей, которые невозможно осмысленно проверить на эксперименте или в наблюдениях, не в силу человеческой слабости и технологических ограничений, а по причине внутренней природы таких гипотез. Из всех рассмотренных нами мультивселенных только полномасштабная версия окончательной мультивселенной оказывается в таком положении. Если учитывается абсолютно каждая возможная вселенная, то тогда совершенно неважно, что мы наблюдаем и какие эксперименты проводим; окончательная мультивселенная кивнёт и одобрит наш результат. Другие восемь мультивселенных (табл. 11.1) лишены этого недостатка. Каждая из них возникает на основе хорошо обоснованной логической цепочки рассуждений и каждая открыта для тестирования. Если наблюдения дадут убедительное доказательство того, что пространство конечно, то лоскутная мультивселенная будет отброшена. Если пошатнётся наша уверенность в инфляционной космологии — возможно потому, что будут получены более точные данные по реликтовому излучению, для объяснения которых придётся предположить слишком крутую (и, следовательно, неубедительную) кривую потенциальной энергии инфлатона, — привлекательность инфляционной мультивселенной также уменьшится.[70] Если теория струн потерпит неудачу, если будет найден скрытый математический изъян, что приведёт к противоречивости теории (как казалось первым исследователям теории струн), то мотивация для изучения её разнообразных мультивселенных испарится. С другой стороны, если будут обнаружены характеристики в реликтовом излучении, ожидаемые при столкновениях пузырьков-вселенных, это станет прямым подтверждением инфляционной мультивселенной. Эксперименты, проводимые на ускорителях по поиску суперсимметричных частиц, потерянной энергии и чёрных мини-дыр, могут способствовать укреплению позиций теории струн и бранной мультивселенной, а подтверждение столкновений пузырьков-вселенных может также считаться указанием в пользу ландшафтного разнообразия. Обнаружение отпечатков гравитационных волн из ранней Вселенной (или их отсутствие) позволит сделать выбор между инфляционной парадигмой для космологии или циклической мультивселенной.
Квантовая механика, рассматриваемая с точки зрения многомирового подхода, приводит к квантовой мультивселенной. Если в будущем исследования покажут, что уравнения квантовой механики, сколь бы надёжными они ни были до сих пор, потребуют небольших модификаций для соответствия с более точными данными, то этот тип мультивселенной может быть отброшен. Так произойдёт, если при модификации потребуется отказаться от свойства линейности (на котором основывались все наши рассуждения в главе 8). Мы также отмечали, что в принципе существуют тесты на квантовую мультивселенную, эксперименты, результаты которых зависят от того, правилен ли подход Эверетта или нет. Эти эксперименты выходят за рамки того, что нам доступно сейчас, а может, и будет доступно когда-либо, но причина этого в том, что они фантастически сложны, а вовсе не в том, что они фундаментально невыполнимы из за каких-то внутренних свойств самой квантовой мультивселенной.
