Читать книгу "О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга - Томас Хертог"

антропным отбором обитаемой островной вселенной.

Но «нисходящая космология» переворачивает загадку замысла вверх дном. Начнем с того, что она смешивает те же ингредиенты в совершенно другом порядке. Рецепт, который мы извлекаем из нашей триады, выглядит скорее так: посмотрите вокруг; отождествите в данных ваших наблюдений столько законоподобных структур, сколько сможете; используйте их для построения историй Вселенной, заканчивающихся той ее формой, которую вы наблюдаете; сложите все эти истории и создайте из них ваше прошлое. Таким образом, вместо фона из абсолютных принципов, нисходящая космология ставит во главу угла историческую природу всего сущего. Эта теория в конечном счете выводит присущую Вселенной благосклонность к жизни из того факта, что глубоко на квантовом уровне осязаемая Вселенная и феномен наблюдения взаимосвязаны. Антропный принцип в нисходящей космологии оказывается совершенно лишним, потому что в самой своей основе она отрицает характерное для мышления «снизу вверх» представление о пропасти, разделяющей наши теории Вселенной и взгляд на нее изнутри, «с позиции червя». В этом и состоит практическое значение нисходящей космологии и ощущавшийся в ней Стивеном революционный потенциал.

Создав нашу триаду, мы не могли с ней расстаться ни на один день. По утрам Стивен часто спрашивал меня, как бы шутя: «Ну, что будем делать с нашим „сверху вниз“ сегодня?»

Чтобы добраться до сердцевины ранней квантовой фазы Вселенной, в нашем попятном движении во времени мы должны пробиться сквозь множество уровней сложности, которые отделяют нас от ее начала. Это можно сделать, прослеживая эволюцию Вселенной назад во времени. Сначала мы расстаемся с человеческим и многоклеточным уровнями жизни и с несколькими имеющими вид законов правилами, которым эти уровни подчиняются. Затем мы теряем из виду простейшую жизнь, а в конце концов и лежащие ниже нее геологический, астрофизический и даже химический уровни. Наконец, мы достигаем эры горячего Большого взрыва, где эволюционный характер физических законов выходит на первый план. Именно в эту область Стивен и намеревался войти.

«Давайте продлим поверхность наблюдений как можно ближе к самому концу инфляции, – сказал он, – спустя какую-то долю секунды после начала расширения. И оттуда оглянемся назад».

Вооруженный для взгляда «сверху вниз» своей триадой, будто теоретическим микроскопом, достаточно мощным, чтобы разглядеть все детали самого низкого уровня истории Вселенной, Стивен собирал силы для самого дерзкого из когда-либо предлагавшихся мысленных экспериментов. Имея в запасе множество возможных путей развития, квантовая космология в некотором смысле распаковывает классическую сингулярность Большого взрыва – и на ее месте возникает перехватывающий дыхание новый, еще более глубокий уровень эволюции. Мы уносимся внутрь Большого взрыва. На этом уровне мы различаем то, что можно назвать метаэволюцией, – стадию, на которой знакомые законы эволюции сами эволюционируют. Как я писал в главе 5, следующий за этим дарвиновский ветвящийся процесс изменения и отбора можно понять только ретроспективно. Этот поистине древнейший уровень эволюции должен рассматриваться только «сверху вниз» – глядя назад во времени.

Возьмем число макроскопических измерений пространства. Согласно теории струн, область возможных значений содержит космологические истории со всеми количествами макроскопических измерений, от 0 до 10. Не найдено никаких предварительных оснований для того, чтобы установилось именно три измерения, а остальных бы не существовало. Философия «снизу вверх», таким образом, не может объяснить, почему у нашей Вселенной должно быть три макроскопических измерения. А нисходящий подход говорит нам, что это неверно поставленный вопрос. Нисходящая космология постулирует, что «наблюдение», выполненное первичной средой на самых ранних стадиях расширения Вселенной и заключающееся в том, что три измерения «вырвались на свободу» и начали расширяться, – это наблюдение отбирает из множества возможных именно те несколько историй, в которых макроизмерений оказывается три. Распределение вероятности числа измерений не имеет при этом никакого значения, так как «мы» уже убедились посредством измерения, что живем во Вселенной с тремя макроскопическими измерениями пространства. Обращаться к такой вероятности было бы все равно, что спрашивать о вероятности данного древа жизни по сравнению с вероятностями совершенно других деревьев, в том числе и тех, в которых нет ветви Homo sapiens, – и смысла не имеет, и подсчитать невозможно. Поскольку область возможных историй расширения содержит вселенные, в которых расширение происходит в трех измерениях, то не имеет значения, насколько такие истории редки по сравнению с теми, где реализуется любое другое число измерений. Больше того, не имеет значения, только ли при трех измерениях возможна жизнь. Избавляясь от антропного принципа как от ненужного, нисходящая космология рассматривает биофильные свойства Вселенной наравне со всеми другими ее свойствами[171].

То же самое относится и к Стандартной модели физики частиц. Согласно теории струн и моделям Великого объединения Стандартная модель с ее двадцатью с чем-то с виду тонко настроенными параметрами далеко не является уникальным исходом последовательности нарушающих симметрию переходов в эпоху горячего Большого взрыва. На деле все больше фактов свидетельствуют, что эволюционные пути, заканчивающиеся Стандартной моделью, в рамках теории струн крайне редки – как и древо жизни на Земле предполагается исключительно редким случаем среди всех возможных деревьев. Следовательно, и в этом случае причинный подход «снизу вверх» неспособен объяснить, почему во Вселенной должна реализовываться Стандартная модель. Парадигма «сверху вниз» подходит к этому вопросу совершенно иначе. В ее перспективе наблюдения, «выполненные» в ранней Вселенной, – их исходы закодированы в «замороженных случайностях», создавших действующие законы, – вырезают из широкого спектра всех возможных космологических историй те истории, которые совместимы со Стандартной моделью.

Но, возможно, самым поразительным образом применение подхода «сверху вниз» к космогенезу проявляется в отношении силы всплеска первичной инфляции. Вспомним, что гипотеза об отсутствии границы, пример теоретического подхода «снизу вверх», предсказывала абсолютный минимум количества инфляции, едва достаточный для существования Вселенной. Самые значительные ветви волновой функции, соответствующей условию отсутствия границы, – это почти пустые вселенные, возникающие при легчайшем дуновении инфляции (см. рис. 31). То есть, если мы на минуту проигнорируем тот факт, что мы – разумные существа, сделанные из атомов и движущиеся в пространстве-времени, встанем на «точку зрения Бога» и взглянем на форму такой волновой функции, как будто мы не составляем ее части, – мы обнаружим, что не должны существовать. Такое положение дел было для Стивена самой большой проблемой космологии на протяжении более двух десятилетий. Гипотеза об отсутствии границы казалась ему правильной – и даже очень удачной, – и все-таки она оказалась неверной.

А теперь пойдем сверху вниз. В «перспективе червяка» логика нисходящей космологии направлена изнутри вовне и против хода времени. И что происходит в итоге? Форма волны, лишенной границы, резко меняется. Подход «сверху вниз» отодвигает части волны, соответствующие пустым вселенным, в «хвост» волновой функции, на ее периферию, и усиливает вселенные, рожденные с сильным всплеском инфляции. Я иллюстрирую это на рис. 48. Его сравнение с рис. 31