Возможно, мир — это не одна Вселенная

Физик Андрей Линде рассказывает о новых открытиях в космологии

Мы живем в одном из маленьких кусочков одной из этих частей мира и пытаемся понять и описать целое. Логика размышлений о происхождении мира привела к тому, что сегодня, по признанию одного из крупнейших физиков-космологов Андрея Линде, ученые близки к совершенно новому пониманию природы пространства и времени

Андрей Линде, в прошлом сотрудник московского ФИАН а — крупный физик-теоретик, с чьим именем связаны важнейшие успехи инфляционной теории происхождения Вселенной (современной модели Большого взрыва). Согласно этой теории, центральной в современной космологии, Вселенная возникает из крошечного пузырька в результате квантовых флуктуаций «пространственновременной пены» и за ничтожно малое время (10^-34 сек.) достигает привычных нам космических размеров. Более того, этот процесс (инфляция)¹ может повторяться: теория предсказывает существование Мультиверса — бесчисленного множества вселенных, «отпочковавшихся» друг от друга, в каждой из которых — собственные законы природы.

Мозги во Вселенной

Андрей Дмитриевич, в своих новых работах вы с коллегами пишете о спонтанной самосборке из вакуума неких интеллектуальных сущностей — это еще физика, или уже философия, или что-то совсем иное?

Эти штуки в научной литературе называются «больцмановскими мозгами».² Мы пытаемся понять, сколь вероятно их появление в результате квантовых флуктуаций в расширяющейся Вселенной. Несколько лет назад любой физик, включая меня, счел бы такие вопросы бредом. Но логика наших лучших теорий привела к тому, что сегодня мы этим занимаемся и волей-неволей начинаем обсуждать странные вещи.

Скажем, надо ли признать такой «мозг» разумным существом?

Раньше подобный разговор среди физиков был бы невозможен, просто исключен. Сейчас он ведется очень серьезными людьми: например, один из соавторов статьи, которую мы пишем, — Алан Гус, пионер инфляционной теории. Мы пытаемся оценить вероятность спонтанного появления самого маленького и быстродумающего из теоретически возможных «больцмановских мозгов» (или компьютеров): он должен быть близок по размерам к миниатюрной «черной дыре».

В масштабе Эйнштейна

Возможны ли эксперименты для проверки необыкновенных выводов ваших теорий? Большой адронный коллайдер (БАК) в этом поможет?

После инфляции частицы двигались с бешеными энергиями, никакому БАК у не воспроизвести эти энергии. То, что БАК может сделать с частицами, соответствует примерно 10^-5 сек. после инфляции. По моим масштабам, это уже довольно поздно, самое интересное происходит где-то в течение 10^-30 сек. Выдавать то, на что способен БАК , за кусочек Большого взрыва — все равно что показывать статую Будды и говорить, что это сам Будда. Впрочем, кое-чему мы на этих экспериментах обязательно научимся: при соударениях в коллайдере должно возникать целое облако частиц. Прежде чем разлететься, они успеют «обменяться опытом», и это напоминает то, что происходило в сравнительно ранней Вселенной. Другое дело, что эксперименты на БАК е могут иметь колоссальное научное и мировоззренческое значение в ином плане.

А именно?

Они могут дать серьезные аргументы в пользу теории струн,³ и если это случится, то приведет к совершенно иному пониманию природы пространства и времени, в которых мы живем. Достаточно сказать, что время и пространство в теории струн — всего лишь физические поля. Пространство в этой теории имеет некоторые дополнительные, так называемые фермионные измерения, скрытым образом встроенные в общую картину. Подтверждение теории будет означать, что на языке этой новой геометрии можно описать мир по-настоящему глубоко. Когда-то Эйнштейн пробил брешь в стереотипах, объединив пространство и время. Если БАК подтвердит некоторые предсказания теории струн, то мы поймем, что вместо пространства-времени надо говорить о совершенно новом объекте — суперпространстве. Это будет фундаментальный шаг в развитии науки, шаг такого же масштаба, как сделал Эйнштейн.

Потенциальная революция

Какие же это предсказания? Например, такое: у некоторых элементарных частиц должны быть «суперпартнеры» — тоже элементарные частицы, но очень тяжелые. Если они в 100 или даже в 1000 раз тяжелее протона, то на БАК е их могут найти, и это будет большое подспорье для теории струн. Но если они в миллион раз тяжелее, то БАК не поможет нам узнать, существуют ли они. Тут, если хотите, все зависит от того, пойдет ли природа нам навстречу, захочет ли нам помочь. Но я опять подчеркиваю: задача БАК а не в том, чтобы просто попытаться открыть еще несколько новых частиц. Речь идет именно о потенциальной революции в науке. В свое время в А мерике начали строить новый замечательный ускоритель, намного мощнее БАК а, но никто не смог толком объяснить, зачем это нужно. Физики говорили чтото вроде «может быть, откроем еще пару частиц…» Разве это может вдохновить на такой колоссальный проект? В результате строительство прекратилось (2000 человек потеряли работу), а средства направили на подготовку полета на Марс.

Аргументы в пользу теории струн будут и аргументами в пользу Мультиверса? Да, несомненно. В 2003 году моя жена Рената Каллош, я и двое наших коллег опубликовали работу, в которой струнная теория увязывалась с инфляционным сценарием рождения Вселенной. Вскоре эти идеи развили другие люди, и тогда выяснилось, что количество возможных вселенных очень велико — порядка 10⁵⁰⁰ (миллиард миллиардов миллиардов… «миллиард» надо повторить более 50 раз. Такими гигантскими числами физика еще не оперировала). Другими словами, у нас имеются два ингредиента — инфляция и теория струн, и вместе они дают странного ребенка: вечно растущий мир, состоящий из невероятного количества невероятно больших частей, вселенных разных типов. Ну а мы живем в одном из маленьких кусочков одной из этих частей и претендуем на описание целого. Вот такая картина. Кстати, идею о гигантском количестве возможных типов вселенных впервые высказал Андрей Дмитриевич Сахаров в 1984 году.

Безумные физики

Вы не раз писали, что важнейшей проблемой считаете проблему сознания. Как она вписывается в этот контекст?

В физике мы всегда хотим понять, как наши наблюдения связаны с устройством нашей Вселенной. Один из путей — отсчитывать от себя: я живу в том мире, в котором возможна моя жизнь, где физические константы допускают мое существование. Идти от «первых измерений», от измерений над собой, а уже от этого к обсуждению того, как весь мир устроен, как устроена наша часть мира. Но проблема в том, правильно ли мы задаем эти вопросы. Мы спрашиваем, какова вероятность жить, как будто знаем, что такое жить. Но это не так! Мы знаем, как измерить реакцию мозга на боль, на синий цвет, даже на переживание счастья. Но мы не знаем, что такое «боль», «синее», «счастье» как сущности, возникающие в нашем сознании. До сих пор наука к этому относилась прохладно. Но есть некоторые основания думать, что для решения проблем теоретической физики многоликой Вселенной нам придется включить туда сознание, включить что-нибудь еще, чтобы получить связную систему мира. Убедительных доказательств необходимости этого пока не густо, за исключением того, что каждый человек точно знает, что у него есть сознание. Поди-ка опиши это с помощью физики! Но я занимаюсь физикой, и у меня есть желание как можно дальше пойти по этому пути, оставаясь как можно дольше в рамках физики.

Может быть, это вообще дело не науки, а искусства, музыки, литературы?

Может быть. Но это и не дело никого другого — говорить науке, что это не ее дело. Пока нас никто не остановил, пока нас никто не посадил в сумасшедший дом, пока мы еще, кажется, говорим что-то интересное, мы стараемся поскорее

увидеть, что на этом пути получает- “ ся. Может быть, получится что-нибудь смешное, глупое — я не знаю. Мы просто хотим понять, как устроена природа, и делаем это лучшим способом, которым можем. Мы берем минимальное количество предположений, но потом может оказаться, что их надо немножечко расширить. Мы готовы к этому: физики — люди консервативные, но, с другой стороны, почти безумные в своей готовности выйти за рамки привычных представлений. Это, пожалуй, единственная такая категория ученых. Когда мы жили в Советском Союзе, нам платили деньги за независимость мышления. Была задача придумать атомную бомбу (ее решал не я, другие, но тем не менее), и для этого была необходима квантовая механика. В тогдашнюю идеологию она плохо вписывалась, считалась слишком идеалистической, но атомная бомба была нужна, и государство оплачивало культуру независимого мышления. Теперь мы хотим с этим независимым мышлением пойти как можно дальше — и что нам выпадет, то выпадет.

Очень может оказаться, что надежных результатов будет мало, и тогда возможна обратная реакция. Когда заработает БАК , пойдут новые конкретные данные, многие с удовольствием вернутся к обычным занятиям. Это естественно, потому что великие вопросы не решаются массированным наскоком. Они требуют, чтобы идеи отстоялись, чтобы накопилось достаточно экспериментов. Но часть из того, что мы уже прошли, очень трудно будет забрать назад, и новые поколения ученых, может быть, придут к этим же вопросам, только с другой точки зрения.

Главный же принцип для нас — не отрицать вещи, которые необязательно отрицать. И честно относиться к полученным результатам, даже если они противоречат нашим прежним убеждениям.

Большой адронный коллайдер (БАК) — сверхмощный ускоритель частиц, который будет запущен в сентябре этого года. В крупнейшем в мире Центре ядерных исследований (ЦЕРН) будут воссозданы условия, царившие во Вселенной около 14 миллиардов лет назад, через считаные доли секунды после Большого взрыва. Размер ускорителя — 27 километров, он расположен под землей на глубине 50–150 метров. О научных возможностях Большого адронного коллайдера The New Times писал в № 30, 2007 год.

_______________

¹ Inflation — надувание, наполнение.

² По имени австрийского профессора Людвига Больцмана (1844–1906), творца кинетической теории газов. Больцман предложил так называемую флуктуационную гипотезу происхождения Вселенной.

³ В теории струн основную роль играют не точечные частицы, а протяженные объекты, аналогичные струнам.