Жизнь проста. Как бритва Оккама освободила науку и стала ключом к познанию тайн Вселенной - Джонджо МакФадден
КОСМИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ
Естественный отбор на уровне Вселенной сам по себе предполагает тонкую настройку. Смолин снабдил вселенные тремя важнейшими составляющими естественного отбора: самовоспроизведением, наследственностью и мутацией. Ключевая роль в каждом из этих процессов принадлежит черным дырам. Начнем с процесса самовоспроизведения. Напомню, что черные дыры появляются на заключительной стадии коллапса массивных звезд, когда их гравитационное притяжение становится настолько большим, что его не может преодолеть даже свет. Считается, что черные дыры находятся в центре большинства галактик, включая нашу, поглощая окружающие ее звезды, в результате чего высвобождаются огромные количества энергии.
Один из возможных сценариев конца нашей Вселенной предполагает, что вся материя будет поглощена сверхмассивной черной дырой и произойдет так называемое «Большое сжатие». А теперь представим, что мы сняли фильм по этому мрачному сценарию и просматриваем его в режиме обратного воспроизведения. Первым кадром, который мы увидим, и будет момент Большого сжатия, когда черная дыра только что поглотила остатки Вселенной. Поскольку от Вселенной больше ничего не осталось, и больше нет координат, относительно которых можно было бы провести какие-либо измерения, черная дыра, образовавшаяся в результате Большого сжатия, предстанет перед нами как безразмерная точка в безразмерном пространстве. Однако в следующем кадре (все в том же режиме обратного воспроизведения) мы увидим, как из этой точки, представляющей собой сверхмассивную черную дыру, вырываются элементарные частицы и сгустки энергии, из которых через несколько миллионов лет появятся сначала атомы, а затем звезды и даже обитаемые планеты. Такая обратная перемотка, вероятно, может дать довольно наглядное представление о том, как возникла Вселенная в момент Большого взрыва.
Поскольку законы физики предполагают временную симметрию, обращенное во времени Большое сжатие – это такое же физически возможное событие, как и Большой взрыв. Симметрия двух событий привела многих космологов к следующему выводу: то, что представляется нам черной дырой, поглощающей звезды в нашей Вселенной, может быть Большим взрывом в другой вселенной, находящейся по ту сторону черной дыры. Однако, как считает Смолин, верно и обратное: Большой взрыв, в результате которого возникла наша Вселенная, мог оказаться Большим сжатием вселенной-прародителя. По мнению Смолина (и многих других космологов), отсчет времени начинается не с момента Большого взрыва, время разворачивается в обратном направлении через события Большого взрыва нашей Вселенной, назад к смерти вселенной-прародителя в момент Большого сжатия и дальше к ее появлению из черной дыры, и так далее до бесконечности. Более того, он считает, что, поскольку в нашей Вселенной насчитывается 100 миллионов черных дыр, каждая из них является прародителем ста миллионов вселенных, которые произошли от нашей.
В модели Смолина заложен процесс самовоспроизведения, в котором роль зародыша вселенных выполняют черные дыры. Следующий компонент его гипотезы «размножения вселенных» – наследственность. Смолин считает, что каждая вселенная следующего поколения наследует от родительской вселенной такие признаки, как параметры, значения фундаментальных постоянных, массы частиц и так далее. Их можно представить как своеобразные космологические гены[474], которые несут информацию о признаках вселенной по аналогии с тем, как биологические гены являются носителями наследственной информации о живых существах.
И наконец, Смолину предстояло решить еще одну проблему теории естественного отбора, которая в свое время озадачила Дарвина и Уоллеса: найти источник изменчивости, на основе которой действует естественный отбор. Обратившись вновь к биологии, Смолин предположил, что в процессе стихийного поглощения вселенной с ее космическими генами черной дырой могут возникнуть изменения значений, то есть начнется нечто наподобие мутаций.
Идея о том, что законы физики подвержены изменениям, не нова. Смолин отмечает, что американский философ XIX века Чарльз Сандерс Пирс (1839–1914), на взгляды которого дарвинизм оказал глубокое влияние, выдвинул гипотезу о том, что законы физики могут эволюционировать подобно живым организмам. Похожее заявление сделал английский математик и философ Уильям Кингдон Клиффорд (1845–1879). Даже средневековые теологи, такие как Уильям Оккам, высказывали предположение о том, что Бог мог создать и другие миры, отличные от нашего. Физики Джон Арчибальд Уилер, Ричард Фейнман и Сет Ллойд предполагали, что законы физики подвержены изменениям во времени и пространстве[475]. Однако гипотеза об эволюции физических законов в пределах нашей Вселенной кажется маловероятной. Насколько мы можем судить, наша Вселенная подчинялась одним и тем же законам с момента ее возникновения до позднейших этапов развития. Тем не менее, считает Смолин, это не означает, что физические законы не претерпевают изменений в других вселенных.
Смолин в своей теории исходит из предположения о том, что у биологического процесса возникновения жизни есть космологический эквивалент, развивавшийся по тому же сценарию: когда-то в отдаленном прошлом существовало абсолютно пустое пространство. Однако квантовая механика вновь и вновь удивляет нас, доказывая, что нельзя быть уверенным ни в чем и никогда. Это еще одно неожиданное следствие принципа неопределенности Гейзенберга, которое заставляет нас усомниться в отсутствии массы и энергии в абсолютном вакууме. Квантовая механика допускает, что виртуальные частицы могут возникать и исчезать даже в вакууме пустого пространства. В 1982 году американский физик русского происхождения Александр Виленкин выступил с еще более неожиданным заявлением о происхождении Вселенной попросту «из ничего» в результате квантовой флуктуации[476].
В настоящее время этот сценарий считается наиболее вероятным. Судя по всему, крошечная вселенная в момент своего появления не представляла интереса, поскольку произвольные значения фундаментальных констант были несовместимы с существованием материи. В момент появления этой нематериальной вселенной ее положительная и отрицательная энергия воссоединялись и исчезали. Однако квантовые флуктуации продолжались, создавая вселенные из космологического вакуума, пока наконец, пройдя через несколько триллионов произвольных значений, не появилась вселенная с такими значениями фундаментальных постоянных, которые создали благоприятные условия для формирования материи, звезд, планет и, как минимум, нескольких черных дыр.
Смолин рассматривает образование черных дыр как космологический эквивалент происхождения жизни: именно они обеспечивают самовоспроизведение вселенных. Самые ранние, первобытные вселенные, скорее всего, создавали несколько черных дыр и поэтому воспроизводили лишь небольшое количество вселенных-потомков. Однако поскольку это число было больше единицы, количество вселенных-потомков росло. Более того, при прохождении через черную дыру значения фундаментальных постоянных подвергались мутациям, а значит, возникшая мультивселенная превратилась в своего рода самостоятельную экосистему с различными видами материи, звезд, планет и разным количеством черных дыр.
Вселенные не бывают одинаковыми. Некоторые более «плодовиты», чем другие. Те, что наследовали параметры, способствовавшие большей концентрации материи внутри звезд, коллапсирующих в черные дыры, производили больше потомства. И наоборот, любая вселенная, в которой не могли образоваться звезды и черные дыры, переставала существовать, становясь
