имает, как работает обувной магазин. С его точки зрения, произошло нечто таинственное – каким образом в магазине оказались ботинки именно его размера? Он не понимал, что в магазине есть склад с ботинками всех размеров. Когда я по случаю объяснил это ему, тайна растворилась в воздухе. Конечно, у них был его размер, у них есть все размеры.
То же и здесь. Если в мультивселенной есть вселенные со всеми возможными значениями темной энергии, значит, это мультивселенная с большим складом. Наша вселенная должна быть там, потому что это одно из возможных значений. Тогда картина выглядит так. Если мы оторвемся от Земли, выберемся из Солнечной системы и отправимся дальше за пределы галактики Млечный Путь и за пределы нашей вселенной, мы обнаружим, что наша вселенная – одна из множества в огромной мультивселенной. И если мы изучим каждую из этих вселенных, мы увидим, что у каждой дополнительные измерения имеют свою форму.
Различные варианты формы определяют, как вибрируют струны, и дают разные величины для количества темной энергии. Наше значение – лишь одно из огромной коллекции величин, присутствующих в мультивселенной. Так что, как видите, это позволяет сменить вопрос. Это больше не вопрос объяснения малого количества темной энергии, которое мы наблюдаем. Новый вопрос, который теперь имеет значение: «Почему мы в этой вселенной, а не в какой-нибудь другой?»
А это вопрос, на который мы можем ответить, потому что, если рассмотреть вселенные, в которых намного больше темной энергии, чем в нашей, можно понять, что отталкивание в них было бы настолько сильно, что ничего бы не сгущалось, не было бы никаких галактик. В такой вселенной мы совсем не могли бы жить. А если рассмотреть вселенную, где темной энергии намного меньше, скажем, отрицательное количество, станет ясно, что такие вселенные сами по себе очень быстро коллапсируют, и в них не хватит времени, чтобы могла развиться жизнь. Это и будет объяснением для наблюдаемого в нашей вселенной количества темной энергии. Для тех, кому такой логический путь кажется некомфортным, отмечу, что рассуждения подобного рода мы используем постоянно для самых разных ситуаций.
Давным-давно Кеплер пытался объяснить, почему Земля находится на определенном расстоянии от Солнца, как мы знаем сегодня – 93 миллиона миль. Сначала он хотел рассчитать эту цифру исходя из фундаментальных принципов, из уравнений. Он не смог этого сделать, и мы знаем, что тому есть причина. Кеплер задавал неправильный вопрос. Есть множество планет на разном расстоянии от их звезд, и нет никакого фундаментального объяснения тому, что мы находимся на расстоянии 93 миллиона миль от нашей. Вместо этого правильный вопрос состоит в том, почему мы, человеческие существа, живем на планете, которая находится на расстоянии 93 миллиона миль от такой звезды, как наше Солнце.
И на этот вопрос мы можем ответить, если немного подумаем. Если вы будете жить на планете, расположенной намного ближе к звезде типа Солнца, будет невероятно жарко, настолько жарко, что наша форма жизни не сможет развиваться или выжить. Если вы будете намного дальше, будет намного холоднее. Опять трудно – нет жидкой воды, необходимой для нашей формы жизни. Так что мы знаем, почему мы живем на таком расстоянии – оно благоприятно для нашей формы жизни. Вот так это и объясняется.
Пример с планетами поднимает последний из вопросов, которых я коснусь. Пример с планетами звучит убедительно, потому что мы знаем, что во вселенной есть другие планеты. Но объяснение темной энергии, включающее другие вселенные, может оставить вас в неуверенности, потому что мы не знаем, существуют ли другие вселенные. Есть ли какой-то хотя бы мыслимый механизм появления других вселенных?
Хорошо, а как сделать одну вселенную? Вернемся к традиционному Большому взрыву. Происходит «взрыв» – раздувание пространства, которое распространяет материю и излучение по всем направлениям, вселенная расширяется, и наконец мы получаем все то, что привыкли видеть на темном ночном небе. Однако когда физики и астрономы попытались объяснить, что заставляет пространство расширяться, им пришлось нелегко.
И в 1980-х годах была выдвинута теория, называемая инфляционной космологией – о ней, без сомнения, расскажут здесь другие докладчики. В этой теории мы представляем себе, что было космическое топливо, в некотором смысле похожее на темную энергию, но куда более мощное. Оно называется полем инфляции, но название само по себе не имеет большого значения. Важно, что это поле в ранней вселенной произвело толчок наружу, который разнес все в разные стороны.
Красивая сторона этой теории состоит в следующем. Если пристально посмотреть на математику, выясняется, что энергии этого поля инфляции настолько много, что использовать его полностью практически невозможно. То есть, для одного Большого взрыва используется только часть. Но в процессе взрыва производится еще больше этого топлива, что генерирует другие Большие взрывы – создание других вселенных.
Тогда картина будет вот какой: происходит Большой взрыв, но он не уникален, за ним следует Большой взрыв за Большим взрывом за Большим взрывом за Большим взрывом, и каждый создает свою вселенную. Теперь, если мы вернемся к дискуссии о теории струн, можно увидеть, что в каждой вселенной будет свой вариант формы дополнительных измерений. Каждый вариант подразумевает свое количество темной энергии, и мы оказываемся в схеме мультивселенной. Причем мы находимся в этой вселенной, а не в другой, потому что значение темной энергии здесь совместимо с формированием галактик и всем прочим, необходимым для нашей формы жизни. Мы здесь, потому что нас не может быть нигде больше.
Теперь напомню, что, как я сказал в начале доклада, я не верю в эту идею. Благодарю покорно. Нет, нет, я только имею в виду, что никто не должен ни во что верить, пока не будет доказательств, наблюдательных подтверждений. Это убедительная последовательность теоретических идей. Она естественным образом вытекает из математического анализа. Можно ли вообще произвести наблюдение, которое позволит нам понять, правильно это или нет? Ответ, в принципе, положительный, и вот каким может быть это наблюдение.
Крошечные температурные вариации в реликтовом излучении дают крошечные цветовые отличия. Если вовне существуют иные вселенные, расчеты показывают, что они могут сталкиваться с нашей вселенной. Если бы такие столкновения происходили, от них по микроволновому фону шла бы рябь, создавался бы определенный температурный «рисунок», который, в принципе, может наблюдаться. Подобный рисунок искали, но пока не нашли. Бывали и ложные тревоги. Но принципиально ясно, что идея о других вселенных может быть проверена наблюдениями.
Позвольте мне завершить одной идеей, которая для меня – одна из наиболее любопытных, даже эмоционально важных, и состоит она в следующем. Если темная энергия постоянна, никогда не меняется, это тотальная константа, космологическая постоянная, – если это верно, то возникают любопытные последствия для нашего отдаленного будущего. Раз вселенная расширяется все быстрее, со временем далекие галактики улетят так далеко, что исходящий от них свет будет проигрывать в гонке расстоянию, разделяющему нас. Мы потеряем из виду все далекие галактики, и только локальная группа останется в поле зрения. И когда наши потомки посмотрят в глубины космоса в очень, очень далеком будущем, что они увидят?
Это будет интересная картина. Знакомая картина. Вселенная, которая статична, вечна и неизменна. Картина, в которую мы когда-то верили, но теперь убедились, что она неверна. Представьте себе, что вы – астроном из далекого-далекого будущего, вы смотрите в свой самый мощный телескоп и видите вот такое. Вы подумаете: «Мы – всего лишь небольшой островок галактик. Вокруг ничего нет». Можем ли мы как-то сказать этому человеку, что его картина вселенной неверна?
Что же, скажете вы, «Это просто – мы просто напишем им записку. Просто скажем им: “Дорогой Будущий Астроном, когда ты посмотришь в космос, ты увидишь темноту. Не верь этому. Здесь было множество галактик, просто они улетели далеко”». Но представьте, что вы – будущий астроном, и кто-то принес вам это ветхое, старое, пыльное знание, какую-то мифологию. Вы открываете письмо и читаете это. Неужели вы поверите в это? Или вы поверите тому, что видите? Думаю, поверите тому, что видите.
И это любопытное положение вещей, потому что мы привыкли к вселенной, где со временем мы узнаем все больше и больше о том, как устроен мир. Но этот маленький результат предупреждает нас, что иногда вселенная раскрывает секреты только в определенном окне времени. А когда это окно закрывается, эти секреты могут исчезнуть навсегда, уйти за горизонт.
Некоторые люди воспринимают это как довольно безотрадную картину будущего. Мне же кажется, что на самом деле она вдохновляющая. Она говорит нам, что мы живем в чудесное время, когда некоторая правда о вселенной все еще доступна. И это в эру, когда на мировой арене есть лидеры или потенциальные лидеры, которые намеренно игнорируют свидетельства и данные, чтобы говорить, что им хочется. Поэтому я думаю, что абсолютно необходимо рассказывать такие истории.
Что мы и делаем, конечно. Необходимо, чтобы мы, ученые, рассказывали о науке. Вы – особый случай. Вы пришли на это собрание, но подумайте обо всех остальных людях в мире. Необходимо, чтобы общественность была вдохновлена научными идеями или по крайней мере верила, что наука – верный путь к истине. Учитывая все опасности, с которыми мы сталкиваемся, и все возможности, которые у нас есть, это – единственный путь в светлое будущее. Благодарю вас.
Джордж СмутСигналы от начала времен
Джордж Фитцджеральд Смут-третий (род. 20 февраля 1945 года в Юконе, штат Флорида) – широко известный астрофизик и космолог. В 1966 году он окончил Массачусетский технологический институт по специальности «Математика и физика», а через четыре года получил ученую степень. Затем Смут начал работать в Калифорнийском университете и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, где он занимался изучением антивещества и проводил эксперименты в области физики частиц.