Основная идея восходит к 1973 году, когда австралийский физик Брэндон Картер бросил вызов учению Коперника. Пятьсот лет назад Коперник смиренно заявил, что в нас нет ничего особенного, что наше место во Вселенной не привилегированное. Картер думал иначе. Кажется, что физические законы идеально настроены так, что разумная жизнь начинает развиваться исключительно при этих условиях. Стивен Вайнберг позже показал, как эту логику можно применить к космологической постоянной, а другие ученые использовали ее для других загадок — не в последнюю очередь к количеству пространственных измерений или неожиданно малой массе бозона Хиггса.
Как мы видели в начале этой главы, шансы на космологическую постоянную, подобную нашей, составляют единицу против гугола с лишним. Если бы национальная лотерея предлагала такие же шансы на выигрыш, вы, вероятно, не стали бы покупать билет. Но предположим, что выиграть нужно обязательно: от этого зависит ваша жизнь. Что бы вы сделали? Есть только один способ увеличить шансы: необходимо купить очень много билетов. В лотерее с космологической постоянной каждый билет — одна Вселенная с собственной энергией вакуума. Природа может добиться успеха, купив целую мультивселенную билетов, и в этих Вселенных будут все возможные космологические постоянные. Большинство этих Вселенных слишком тяжелы: в них слишком много энергии вакуума, чтобы могла развиться сложная жизнь; однако некоторые из них легче в гугол с лишним раз, включая нашу. Чтобы попасть в один из этих более легких миров, вам нужно раздобыть счастливый билет. Только здесь, в этом привилегированном уголке мультивселенной, мы можем найти великое искусство или литературу; здесь расцветает наука, а разумные существа начинают задавать вопросы о космологической постоянной.
Но природе также нужно где-то покупать эти билеты — счастливые или прочие. Именно здесь на сцене должна появиться теория струн. Как мы увидим в конце следующей главы, теория струн может предложить нам мультивселенную, целый ландшафт различных возможных Вселенных. Благодаря волшебству квантовой механики мы также можем оказаться в одной Вселенной, а затем внезапно прыгнуть в другую. Так природа прокладывает себе путь через все билеты в своем наборе. Скорее всего, первый билет откроет Вселенную с огромной космологической постоянной; то же будет и со второй, и с третьей, и со многими, многими другими. Природа случайно проскакивает через них, но на что они похожи? Сможет ли Лионель Месси играть в футбол в таких тяжелых Вселенных? Покорят ли Beatles Америку? Будут ли динозавры по-прежнему доминировать на Земле? Во всех случаях ответ — решительное «нет». Чтобы найти один из счастливых билетов, природа должна попасть во Вселенную с крошечной космологической постоянной.
Причина в том, что мы — звездная пыль. Это верно для вас, это верно для Лионеля Месси, это верно даже для трицератопса. Все, что делает нас такими, какие мы есть, все, что породило нашу планету, синтезировано внутри звезд. Однако для развития сложной жизни требуются не только звезды, но и галактики. Если бы галактики не объединяли группы звезд, то тяжелые элементы, выбрасываемые при взрывах сверхновых, исчезали бы в пустом пространстве. Галактики обеспечивают, чтобы этот выброшенный мусор иногда собирался вместе и при этом изредка появлялись планеты, наполненные всеми необходимыми компонентами для развития сложной жизни. Счастливый билет в жизнь — это билет во Вселенную с галактиками.
Вайнберг понял, что слишком большая энергия вакуума — это проблема для существования галактик. Он заметил, что если космологическая постоянная будет большой и положительной, то она заставит Вселенную ускориться раньше. Звездам не хватит времени, чтобы собраться и сформировать необходимые нам галактики: расширение пространства отодвинет их друг от друга еще до этого. Пусть теперь ситуация противоположная: космологическая постоянная велика и отрицательна. Тогда ускорения нет, зато есть кое-что похуже. Всякий раз, когда Вселенная начинает ощущать отрицательную космологическую константу, она останавливает расширение. Пространство начинает сжиматься, и Вселенная заканчивает жизнь апокалиптическим схлопыванием.
Новый вариант расчетов Вайнберга показывает, что галактики возникнут только в том случае, если космологическая постоянная будет не более чем в несколько тысяч раз превышать ту величину, которую мы наблюдаем в нашей Вселенной. Это и есть те счастливые билеты, о которых мы говорили. Они позволяют попасть в особый уголок мультивселенной, где могут существовать галактики и развиваться жизнь. Остальная часть мультивселенной пустынна. Антропный трюк состоит в том, чтобы потребовать существования сложной жизни — таких существ, как Beatles, Месси или даже Зельдович, и некоторые из этих существ начнут задаваться сложными вопросами о Вселенной, в которой мы живем. Но как только мы делаем это, мы меняем шансы нашего мира. Нам больше не нужно беспокоиться о тех уголках мультивселенной, где космологическая постоянная слишком велика. Нас интересуют только счастливые билеты — Вселенные, в которых может процветать сложная жизнь.
Мы можем снова спросить: каково типичное значение космологической постоянной? Поскольку мы ограничиваемся счастливыми билетами, космологическая постоянная попадает в не очень большой диапазон значений. Фактически она может превышать эту величину из нашей Вселенной не более чем в несколько тысяч раз. Применив антропный принцип — подготовив почву для сложной жизни, — мы резко сократили допустимый диапазон значений космологической постоянной. Наша Вселенная больше не аутсайдер, на которого делают ставки гугол к одному. Мы знаем, что у нее есть счастливый билет — в ней есть сложная жизнь, — так что шансы найти правильную космологическую постоянную составляют несколько тысяч к одному. Это значительное улучшение.
Возможно, антропность — вещь разумная и даже привлекательная из-за мультивселенной разных миров, но эта идея вызывает разногласия. Многие ее критики беспокоятся, что она слишком далеко отходит от границ науки и не фальсифицируема даже в принципе[148]. Это, пожалуй, несправедливо. В 1997 году Вайнберг сделал предсказание. Он и его сотрудники[149] утверждали, что если энергия вакуума составляет менее примерно 60 процентов от общего энергетического бюджета нашей Вселенной, то антропные аргументы не могут объяснить, почему она настолько мала. Это имело решающее значение для опубликования статьи. Редактор Astrophysical Journal испытывал отвращение к антропным идеям, и его уговорили опубликовать статью только потому, что работа предлагала путь к полному отказу от этой идеи. В следующем году группы исследователей сверхновых во главе с Адамом Риссом и Солом Перлмуттером объявили о свидетельствах космического ускорения. Сейчас мы знаем, что космологическая постоянная составляет около 70 процентов космического энергетического бюджета. Предсказание Вайнберга сбылось. Он проверил антропность, и та прошла это испытание.
Проблема с антропным принципом, как и со многими другими вещами, заключается в том, что в нас часто есть необъективность, вызванная собственным опытом. Всякий раз, когда мы задаем вопросы о жизни, мы смотрим на нашу собственную среду и находимся под сильным влиянием разнообразия нашей удивительной планеты. Но это отрицательно влияет на корректность. Как-то я спросил одного биолога, считает ли он, что инопланетная жизнь тоже может быть основана на ДНК. Он не знал. Откуда ему знать? Он никогда не препарировал пришельца с другой планеты или из другой Вселенной. Критерии, которые мы используем для применения антропного принципа и существования разумной жизни, часто изобилуют определенными догадками, и трудно понять на деле, верны ли они.
А сама мультивселенная? Она существует? У нас нет тому доказательств — ни экспериментальных, ни математических. Кажется, что теория струн ее предсказывает, но мы очень мало знаем о ее структуре. Ключевая характеристика антропности — возможность случайного прыжка из одной Вселенной в другую. Возможно, тут поможет некое квантовое волшебство, но что, если в мультивселенной существуют барьеры, которые мешают или вообще не дают это сделать? Без такого детального знания мультивселенной найдется очень мало соображений, которые мы можем высказать, не отяготив их предостережениями и предположениями.
Теория антропности — это теория жизни, стремление понять сверхтонкое равновесие, существующее в природе и позволившее нам с вами родиться на подходящей планете, вращающейся в пригодной для жизни зоне рядом со звездой средних размеров. Но она остается теорией со многими неизвестными, возможно даже непознаваемыми. Должны ли мы действительно отказываться от естественности ради чего-то настолько шаткого и рыхлого? Мой инстинкт говорит «нет». Естественность — это признание красоты и изящества природы. Это поиск ее симметрии. Именно симметрия наделила фотон нулевой массой, так что свет может двигаться со скоростью света. Именно симметрия не позволила электрону стать настолько тяжелым, чтобы он дестабилизировал атом. Но какая симметрия защищает нашу Вселенную от энергии пустого пространства? Какая красивая новая физика укрощает космологическую постоянную?
При входе в дом мне пришлось наклониться. Поперек низких потолков шли внушительные деревянные балки, а резьба на стенах предназначалась для защиты от ведьм. Я был в усадьбе Вулсторп — старинном поместье с богатой историей, расположенном в сельском Линкольншире. Именно здесь рано утром в Рождество 1642 года Анна Ньютон родила своего старшего сына Исаака. Мальчика, который станет королем науки. Мальчика, который, по словам Анны, был так мал, что помещался в квартовую кружку[150]