существования других вселенных, отличных от нашей. Если экспериментальные и наблюдательные данные говорят в пользу теории и побуждают вас принять её, если эта теория зиждется на математических структурах, которые не оставляют места для произвольного манёвра, то вы должны принять её целиком. Если эта теория приводит к существованию других вселенных, значит эту реальность следует принять на борт, как того требует теория.
Поэтому, в принципе, — и будьте уверены, я очень принципиален в этом вопросе — то, что теория допускает существования недоступных вселенных, не выводит само по себе теорию за научные рамки. Я разверну это утверждение: представим, что в один прекрасный момент мы получим убедительные экспериментальные и наблюдательные свидетельства в пользу теории струн. Например, в будущем на ускорителе мы сможем зафиксировать ряд струнных вибраций и отпечаток дополнительных измерений, а астрономические наблюдения выявят струнные черты у реликтового излучения и обнаружат следы длинных растянутых струн, вибрирующих в пространстве. Далее предположим, что наше понимание теории струн существенно улучшится и мы выясним, что эта теория абсолютно, точно и неоспоримо приводит к ландшафтной мультивселенной. Теория, опирающаяся на сильную экспериментальную и наблюдательную поддержку, внутренняя структура которой требует существования мультивселенной, приведёт нас к неумолимому заключению, что пришла пора «уступить», не взирая ни на какие призывы к обратному.[44]
Поэтому, возвращаясь к вопросу, вынесенному в заголовок этого раздела, я подчеркну, что имеются все основания для рассмотрения идеи мультивселенной в подходящем научном контексте; более того, если мы этого не сделаем, то проявим неоправданную ненаучную предубеждённость.
II. Наука и недоступность: Довольно о принципах; что же происходит на практике?
Скептик правильно заметит, что одно дело — рассматривать принципиальный вопрос о том, как можно обосновать ту или иную теорию с мультивселенной, и совсем другое дело — оценить, может ли какой-либо из описанных нами вариантов мультивселенной привести к экспериментальному подтверждению теорий, совершенно определённо предсказывающих существование других вселенных. Сделаем попытку это оценить.
Лоскутная мультивселенная возникает из-за бесконечности пространства. Эта возможность прямо соответствует общей теории относительности. Загвоздка лишь в том, что общая теория относительности допускает бесконечность пространства, но вовсе этого не требует. Поэтому, хотя общая теория относительности и является подходящей основой, сценарий лоскутной мультивселенной остаётся умозрительным. Конечно, бесконечность пространства напрямую следует из вечной инфляции — напомним, что каждый пузырёк видится изнутри бесконечно большим, — но в этом подходе у лоскутной мультивселенной нет определённой опоры, так как основная гипотеза, вечная инфляция, остаётся недоказанной.
Аналогичные доводы применимы и в случае инфляционной мультивселенной, также возникающей благодаря вечной инфляции. Астрономические наблюдения за последние десять лет укрепили веру физической общественности в инфляционную космологию, но не дали никаких подтверждений тому, что инфляционное расширение является вечным. Теоретические исследования показывают, что хотя многие варианты теории приводят к вечной инфляции и возникновению пузырьков одного за другим, есть и другие варианты, характеризующиеся одним единственным раздувающимся пространством.
Бранная, циклическая и ландшафтная мультивселенные основаны на теории струн, поэтому они страдают от множества неопределённостей. Сколь бы ни были они поразительны и структурно богаты, как и сама теория струн, однако отсутствие проверяемых предсказаний и, как следствие, невозможность соотнесения с наблюдениями и экспериментами переводят эти теории в область научных спекуляций. Более того, так как многие вопросы теории всё ещё находятся на первоначальной стадии разработки, то неясно, какие из них будут играть важную роль в будущем. Останутся ли браны — основа для бранной и циклической мультивселенных — на передних позициях? Сохранится ли богатый выбор форм пространств дополнительных измерений — основа ландшафтной мультивселенной, или наконец будет найден математический принцип, отбирающий одну определённую форму? Мы просто не знаем.
В принципе, мы могли бы, наверное, подобрать убедительный довод в пользу теории с мультивселенной, который мало или никак не связан с предсказаниями других вселенных, но для рассмотренных нами мультивселенных сценариев этот способ не подойдёт. По крайней мере, пока не подошёл. Чтобы оценить каждый из них, нам придётся напрямую разбираться с теми предсказаниями, что они дают для мультивселенной.
Можем ли мы это? Может ли включение в теорию других вселенных привести к проверяемым предсказаниям, даже если эти вселенные находятся за пределами досягаемости экспериментов и наблюдений? Давайте рассматривать этот ключевой вопрос шаг за шагом, следуя от «принципов» к «практике», как было оглашено выше.
I. Предсказания в мультивселенной: Если вселенные, составляющие мультивселенную, недоступны, могут ли они давать осмысленный вклад в предсказания?
Те учёные, которые не принимают теорию мультивселенной, смотрят на эту деятельность как на признание поражения, на полное отступление от великой цели постижения того, почему Вселенная, какой мы её наблюдаем, обладает именно такими свойствами. Я могу понять такие чувства, потому что я был среди тех, кто в течение десятилетий пытался материализовать обещания, даваемые теорией струн, и вычислить все фундаментальные наблюдаемые свойства Вселенной, включая значения всех констант в природе. Если допустить, что мы являемся частью мультивселенной, в которой некоторые, а может быть и все константы изменяются от одной вселенной к другой, то следует признать, что подобная цель является ошибочной. Если фундаментальные законы разрешают, скажем, константе связи электромагнитного взаимодействия принимать в мультивселенной самые разные значения, то сама задача вычисления определённого значения константы связи столь же бессмысленна, как попросить пианиста подобрать какую-то одну ноту.
Здесь возникает вопрос: если характеристики могут варьироваться, означает ли это, что мы теряем способность предсказать (или объяснить) значения, присущие именно нашей Вселенной. Не обязательно. Даже если мультивселенная исключает единственность, всё равно можно сохранить в какой-то мере предсказательную силу. Правда, теперь это становится делом статистики.
Поговорим для наглядности о собаках. Они все разные по весу. Есть очень маленькие собаки, например чихуахуа, весящие пару килограммов; есть очень крупные собаки, такие как английский мастиф, вес которых может зашкаливать за 100 килограммов. Если бы я попросил вас предсказать вес собаки, которая вам встретится на улице, то, возможно, наилучшим выходом для вас было бы назвать любое число в указанном выше диапазоне. Однако, обладая чуть большей информацией, вы смогли бы назвать вес точнее. Если вам предоставят данные по собакам, живущим в вашем районе, например, сколько человек держат ту или иную породу, каким весом обладает та или иная порода, и даже скажут, сколько ежедневных прогулок необходимо собакам каждой породы, вы сможете более точно оценить вес собаки, которая наиболее вероятно вам встретится на улице.
Вряд ли это будет точным предсказанием; как правило, в статистике такого не происходит. Однако, опираясь на данные о распределении собак, вы сможете дать гораздо более точный ответ, чем просто назвать произвольное число с потолка. Если распределение собак в вашем районе имеет некую конкретную специфику, например, 80 процентов собак составляют лабрадоры, средний вес которых 27 килограмм, а остальные 20 процентов приходятся на породы от шотландского терьера до пуделей, средний вес которых составляет 13 килограмм, то вы с большой точностью попадёте в точку, назвав вес в диапазоне от 25 до 30 килограмм. Конечно же, вам может встретиться пушистый ши-тцу, но это маловероятно. Если распределение ещё более скошено, ваши предсказания могут стать точнее. Если 95 процентов собак вокруг вас — это лабрадоры весом 27 килограмм, то можно уверенно предсказать, что вам встретится именно лабрадор.
Аналогичный статистический подход можно применить к мультивселенной. Представьте, что вы изучаете теорию мультивселенной, в которой свойства различных вселенных находятся в широком диапазоне — различные значения констант взаимодействий, свойств частиц, космологических постоянных и так далее. Также представьте, что космологический процесс образования этих вселенных (как, например, образование пузырьков в ландшафтной мультивселенной) достаточно хорошо понят, поэтому мы можем вычислить распределение вселенных с различными свойствами по всей мультивселенной. Наличие такой информации вполне может привести к значимым открытиям.
Для наглядности предположим, что вычисления дают особенно простое распределение: некоторые физические свойства широко варьируются от вселенной к вселенной, а другие остаются неизменными. Например, представим, что вычисления говорят, что должен быть некий набор частиц, общих для всех вселенных в мультивселенной, массы и заряды которых одинаковы в каждой из вселенных. Подобное распределение приводит к совершенно однозначным предсказаниям. Если эксперименты, проведённые в нашей выделенной Вселенной, не обнаружат предсказанного набора частиц, то соответствующая теория, мультивселенная и всё остальное должны быть отброшены. Таким образом, если мы знаем распределение, то гипотеза мультивселенной становится фальсифицируемой. Наоборот, если в наших экспериментах предсказанные частицы будут обнаружены, это укрепит нашу в веру в правильность выбранной теории.{61}
В качестве другого примера представьте мультивселенную, космологическая постоянная в которой варьируется в огромном диапазоне значений, но крайне неоднородно (рис. 7.1). На графике представлена доля вселенных внутри мультивселенной (вертикальная ось) с заданным значением космологической постоянной (горизонтальная ось). Если мы — часть такой мультивселенной, то загадка космологической постоянной имеет принципиально другой характер. Большинство вселенных в таком сценарии обладают космологической постоянной, значение которой близко к измеренному значению в нашей Вселенной; поэтому, хотя диапазон