Вселенная из ничего - Лоуренс Краусс

Тем не менее, я должен отметить, что, хотя неполные данные могут привести к ложной картине, это сильно отличается от (ложной) картины, получаемой теми, кто предпочитает игнорировать эмпирические данные, выдумывая картину создания, которая противоречит доказательствам реальности (например, младоземельными креационистами), или теми, кто вместо этого требует существования чего-то, для чего нет никаких наблюдаемых доказательств (вроде божественного разума), чтобы примирить свой взгляд на создание со своими априорными предубеждениями, или, что еще хуже, теми, кто цепляется за сказки о природе, предполагающие ответы на вопросы, быстрее, чем их спрашивают. По крайней мере, ученые будущего будут основывать свои оценки на лучших доказательствах, имеющихся в их распоряжении, признавая, как и все мы, или, по крайней мере, как это делают ученые, что новые доказательства могут заставить нас изменить нашу основоположную картину реальности.

В связи с этим стоит добавить, что даже сегодня, возможно, нам не хватает чего-то, что мы могли бы наблюдать, если бы жили 10 миллиардов лет назад, или могли бы видеть, если бы жили на 100 млрд лет позже. Тем не менее, я должен подчеркнуть, что картина Большого Взрыва слишком прочно опирается на данные из каждой области, чтобы была доказана ее недействительность в основных компонентах. Но какое-нибудь новое, тонкое понимание мелких деталей в далеком прошлом или отдаленном будущем, или понимание происхождения Большого Взрыва и его возможной уникальности в пространстве, может легко появиться, если будут новые данные. На самом деле, я надеюсь, что так и будет. Один из уроков, который мы можем извлечь из возможного будущего конца жизни и разума во Вселенной — что мы должны иметь некоторые космическую скромность в своих притязаниях, даже если для космологов это трудно.

В любом случае, сценарий, который я только что описал, имеет определенную поэтическую гармонию, даже если он одновременно трагичен. В далеком будущем ученые получат картину Вселенной, которая будет выглядеть как та, что мы имели в начале прошлого века, что само по себе, в конечном счете, служило катализатором для исследований, которые привели к современной революции в космологии. Космология вернется к исходной точке. Я, например, считаю, что это замечательно, даже если это подчеркивает, что наш краткий звездный час может выглядеть в итоге тщетным.

Несмотря на это, основная проблема, которую демонстрирует возможный будущий конец космологии — это то, что у нас есть только одна Вселенная для исследований — та, в который мы живем. Хотя мы и должны ее исследовать, если хотим иметь какую-то надежду понять, как появилось то, что мы сейчас наблюдаем, мы, тем не менее, ограничены как в том, что мы можем исследовать, так и в нашей интерпретации данных.

Если существует много вселенных, и если бы мы могли как-то исследовать несколько из них, у нас было бы больше шансов узнать, какие наблюдения действительно значимы и фундаментальны, а какие возникли лишь случайно в нашей ситуации.

Как мы увидим дальше, если последняя возможность маловероятна, то первая — нет, и ученые устремляются вперед с новыми исследованиями и новыми предположениями, чтобы углубить наше понимание неожиданных и странных особенностей нашей Вселенной.

Однако прежде чем продолжить, стоит, пожалуй, закончить другой, более литературной картиной вероятного будущего, которое я представил здесь, картиной, которая имеет особое отношение к теме этой книги. Она представлена в ответе Кристофера Хитченса на сценарий, который я только что описал. Как он выразился: «Те, кто считает замечательным, что мы живем во Вселенной „чего-то“, погодите. Ничто движется встречным курсом прямо на нас!»

Глава 8: Великая случайность?

Как только вы допускаете творца и замысел, это делает человека объектом в жестоком эксперименте, в котором мы созданы больными с приказом выздороветь.

Мы запрограмированны думать, что все, что происходит с нами, знаменательно и важно. Нам приснилось, что друг сломает руку, и на следующий день мы узнаем, что он подвернул лодыжку. Ух ты! Грандиозно! Ясновидец?

Физик Ричард Фейнман любил подойти к людям и сказать: «Вы не поверите, что случилось со мной сегодня! Вы просто не поверите!» И когда они хотели точнее узнать, что произошло, он говорил: «Абсолютно ничего!» Под этим он подразумевал, что, когда сон, такой как я описал выше, сбывается, люди приписывают ему большое значение. Но они забывают огромное количество бессмысленных снов, которые им снились и которые не предсказали абсолютно ничего. Забывая, что большую часть времени в течение дня не происходит ничего, что было бы достойно внимания, мы затем неправильно истолковываем природу вероятности, когда что-то необычное все же происходит: среди любого достаточно большого числа событий что-то необычное должно происходить просто случайно.

Как это относится к нашей Вселенной?

До открытия, что, по непонятным причинам, энергия пустого пространства не только не нулевая, но принимает значение, которое на 120 порядков меньше, чем оценка, которую я дал на основе идей из предположений физики элементарных частиц, среди физиков была общепринятой точка зрения, что каждый измеренный нами в природе фундаментальный параметр является значимым. Под этим я подразумеваю, что, так или иначе, основываясь на основополагающих принципах, мы в конечном итоге сможем понять, почему гравитация настолько слабее других сил природы, почему протон в 2000 раз тяжелее электрона, и почему есть три семейства элементарных частиц. Иными словами, как только мы поймем фундаментальные законы, которые управляют силами природы на своих малых масштабах, все эти нынешние тайны будут раскрыты как естественные следствия этих законов.

(С другой стороны, чисто религиозные доводы могут приобрести крайне важный смысл, предполагая, что каждая фундаментальная константа имеет значение, потому что Бог, по-видимому, выбрал каждую из них, чтобы получить значение, необходимое в рамках божественного плана относительно нашей Вселенной.

В этом случае ничто является случайностью, но равным образом, ничто прогнозируемо или фактически объяснимо. Это аргумент высшего постановления, который ведет в никуда и не дает ничего полезного в плане физических законов, управляющих Вселенной, кроме как, возможно, приносит утешение для верующего.)

Но открытие, что пустое пространство имеет энергию, внесло корректировку во взгляды многих физиков на то, что в природе обязательно, а что может быть случайно.

Катализатор этого нового видения возникает из аргумента, который я привел в последней главе: темная энергия поддается изучению сегодня, потому что «сейчас» — единственное время в истории Вселенной, когда энергия в пустом пространстве сравнима с плотностью энергии в материи.

Почему мы должны жить в такое «особое» время в истории Вселенной? Действительно, это бросает вызов всему, что характеризовало науку со времен Коперника. Мы узнали, что Земля — не центр Солнечной системы, и что Солнце — это звезда на унылом внешнем краю галактики, которая является всего лишь одной из 400 млрд галактик в наблюдаемой Вселенной. Мы пришли к признанию «принципа Коперника», что нет ничего особенного в нашем месте и времени во Вселенной.

Но принимая во внимание энергию пустого пространства, какая она есть, мы, похоже, живем в особое время. Это лучше всего показано на следующей иллюстрации «Краткой истории времени».

Две кривые представляют плотность энергии всей материи во Вселенной и плотность энергии пустого пространства (предполагая, что это космологическая постоянная) как функцию времени. Как вы можете видеть, плотность вещества падает по мере расширения Вселенной (поскольку расстояния между галактиками становятся все больше, и материя поэтому «разрежается»), как вы и ожидали. Тем не менее, плотность энергии в пустом пространстве остается постоянной, потому что, можно утверждать, в пустом пространстве нет ничего, что можно было бы разбавить! (Или, как я уже несколько менее остроумно отмечал, Вселенная, расширяясь, действительно оказывает влияние на пустое пространство.) Две кривые пересекаются довольно близко к настоящему времени, что является источником странного совпадения, на которое я указывал.

Теперь рассмотрим, что произошло бы, если бы энергия в пустом пространстве была бы, скажем, в 50 раз больше, чем ее значение, рассчитанное нами сегодня. Тогда обе кривые пересекались бы в другое, более раннее время, как показано на рисунке ниже.

Время, когда обе кривые пересекаются при более высоком значении энергии пустого пространства — это время, когда галактики впервые сформировались, примерно через миллиард лет после Большого Взрыва. Но напомню, что энергия пустого пространства является гравитационно отталкивающей. Если бы она стала доминирующей энергией Вселенной до времени формирования галактик, сила отталкивания, вызванная этой энергией, перевесила бы (в буквальном смысле) нормальную притягивающую гравитационную силу, которая заставляет материю собираться вместе. И галактики никогда бы не сформировались!