Космический ландшафт. Теория струн и иллюзия разумного замысла Вселенной - Леонард Сасскинд

Но предположим, что кто-то сумел найти эмерджентную систему, обладающую именно такими свойствами, которые нам нужны. Свойства эмерджентных систем не очень гибкие. Такие системы могут иметь в своей основе очень широкое разнообразие исходных микроскопических состояний, но, как я уже говорил, эти микросостояния приводят к достаточно ограниченному набору конечных макросостояний. Например, вы можете в достаточно широких пределах варьировать структуру и свойства атома гелия, но это не приведёт к каким-либо существенным отличиям в свойствах образуемой гелием сверхтекучей жидкости. Важно лишь, чтобы атомы гелия вели себя как соударяющиеся и отскакивающие друг от друга бильярдные шары. Нечувствительность к начальному микроскопическому состоянию – это та вещь, за которую физики больше всего любят эмерджентные системы. Но вероятность того, что одно из небольшого числа возможных фиксированных конечных состояний окажется состоянием с невероятно тонко настроенными свойствами нашего мира, крайне незначительна. В частности, Лафлин так и не даёт объяснения наиболее драматической из этих прекрасных настроек – небольшой, но ненулевой космологической постоянной. Идея построения Вселенной на основе эмерджентных свойств конденсированных сред представляется мне тупиковой.

Ли Смолин попытался объяснить специфические свойства мира – антропные свойства – путём прямой аналогии с дарвиновской эволюцией,[108] причём не в общем вероятностном смысле, как в моей аналогии, которую я приводил ранее, а в гораздо более узком, конкретном смысле. К чести Смолина, он почти сразу же понял, что теория струн способна описать гигантский набор возможных вселенных, и попытался использовать этот факт при построении своей теории. Хотя я и чувствую, что идея Смолина ведёт в тупик, я считаю, что его титанические усилия заслуживают более серьёзного анализа. Вот суть его теории.

В любой вселенной, в которой есть гравитация, могут образовываться чёрные дыры. Смолин рассуждает о том, что может происходить внутри чёрных дыр, в частности в точке сингулярности. Он считает, на мой взгляд, совершенно безосновательно, что вместо коллапса пространства в точке сингулярности происходит воскрешение вселенной. Новые вселенные рождаются внутри чёрных дыр. Если это так, считает Смолин, то чёрные дыры формируются во вселенных, которые сами находятся внутри чёрных дыр, которые формируются во вселенных – и т. д., что приводит к эволюции в направлении максимальной приспособленности вселенных. Под приспособленностью Смолин понимает способность производить большое количество чёрных дыр и, таким образом, плодить многочисленное потомство. Затем Смолин предполагает, что наша Вселенная обладает наибольшей приспособленностью из всех возможных, то есть законы природы в нашем кармане таковы, что они приводят к максимально возможному количеству чёрных дыр. Из чего он заключает, что в антропном принципе нет никакой необходимости. Вселенная не приспособлена идеально для жизни, она идеально приспособлена для производства чёрных дыр.

Идея гениальна, но я не понимаю, что она объясняет. Мы сталкиваемся с двумя серьёзными проблемами. Во-первых, идея Смолина слишком похожа на дарвиновскую, и она требует, чтобы одно поколение отличалось от другого очень небольшими нарастающими изменениями. Как я уже отмечал ранее, модель, предлагаемая ландшафтом теории струн, работает прямо противоположным образом. В оправдание Смолина я должен сказать, что все наши знания о Ландшафте были получены уже после того, как он опубликовал свою теорию. В то время, когда Смолин разрабатывал свою теорию, рабочей парадигмой струнных теоретиков был плоский суперсимметричный регион ландшафта, где все изменения действительно происходят очень маленькими шажками.

Вторая проблема – космологическая, и она имеет очень мало общего с теорией струн. Нет никаких оснований полагать, что мы живём во вселенной, максимально приспособленной для производства чёрных дыр. Смолин приводит ряд аргументов, пытаясь доказать, что любые изменения законов природы в нашей Вселенной приведут к уменьшению количества образующихся в ней чёрных дыр, но я нахожу эти аргументы малоубедительными. В главе 5 я объяснял, что всё обстоит как раз наоборот и что это поистине чудо, что наша Вселенная катастрофически не наполнена чёрными дырами. Относительно небольшое увеличение неоднородности вещества на начальном этапе приведёт к тому, что всё вещество Вселенной сколлапсирует в чёрные дыры задолго до образования звёзд и галактик. Кроме того, увеличение масс элементарных частиц опять же приведёт к росту количества чёрных дыр, поскольку вещество будет более восприимчиво к гравитационному притяжению. На самом деле вопрос следует ставить по-другому: «Почему во Вселенной так мало чёрных дыр?» Ответ, который кажется мне наиболее естественным, заключается в том, что многие, может быть даже большинство карманных вселенных, имеют гораздо больше чёрных дыр, чем наша, но они представляют собой места со слишком неблагоприятными условиями, в которых жизнь не смогла сформироваться.

И вообще аргумент, что мы живём в мире, который максимально приспособлен для собственного воспроизведения, имеет, на мой взгляд, существенные недостатки. Пространство действительно воспроизводится – на этом зиждется хорошо изученный механизм инфляции, – но максимально приспособленная для воспроизводства вселенная не имеет ничего общего с нашим собственным миром. Наиболее приспособленная в смолинском смысле вселенная – это такая вселенная, которая наиболее быстро реплицирует сама себя, а для этого необходима большая космологическая постоянная. Но нет никакого соответствия между приспособленностью для воспроизведения и приспособленностью для поддержания разумной жизни. Наша Вселенная с её ультрамалой космологической постоянной и нехваткой чёрных дыр является очень малоприспособленной для репликации.

Вернувшись к аналогии с деревом жизни, мы увидим, что в биологии приспособленность к максимальной репродуктивности и приспособленность к мышлению тоже не пересекаются. Максимально приспособленными в этом смысле существами являются не люди, а бактерии.

Бактерии размножаются настолько быстро, что единственная клетка способна за 24 часа произвести более десяти триллионов потомков! По некоторым оценкам, общее количество бактерий на Земле составляет более чем тысячу миллиардов миллиардов миллиардов. Человек, возможно, в каких-то отношениях и более приспособлен, но только не в отношении воспроизводства. Мир, который способен поддерживать жизнь, также является очень приспособленным, но опять же, не в отношении его способности к воспроизводству.

Пойдём другим путём. Представьте себе Грегора Замзу в тот роковой день, когда он проснулся в облике гигантского таракана.[109] Очнувшись от тумана сна, он спрашивает себя: «Что я за существо?» Следуя логике Смолина, ответ должен быть таким: «С большой вероятностью я должен принадлежать к классу существ, которые наиболее приспособлены для воспроизводства и поэтому наиболее распространены в природе. Следовательно, я – бактерия».