Юрий Артамонов - Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной

• Название: Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной
• Автор: Юрий Артамонов
• Жанр: Современная проза

════Реально ли время? Релятивистский и квантовый полюса современной физики свидетельствуют, что нет, и время является иллюзией. Будущее с точки зрения законов физики фундаментально не отличается от прошлого и полностью определено этими законами и начальными условиями вселенной. Однако, иллюзорность времени приводит к ряду парадоксов и вопросов, на которые нет ответа или приходится отвечать так, что остается неудовлетворенность и чувство тупика. Пример: почему мы имеем те законы, которые имеем? Доминирующая сейчас космологическая парадигма ссылается на теории мультивселенной и антропный принцип, что принципиально не проверяемо и не дает предсказаний наблюдаемых явлений.

════Американский физик-теоретик Ли Смолин в своей четвертой книге "Возрожденное время" утверждает, что есть иной выход. Все обоснования иллюзорности времени опровергаемы. Признание реальности времени открывает ряд новых интригующих возможностей. Например, что законы природы эволюционируют в этом реальном времени и могут быть объяснены своей историей. Или что можно обойти конфликт между объяснением квантовых явлений через скрытые переменные (неизбежно нелокальным) и принципом относительности.

════ Книга программная и вводная, она анонсирует строгий натурфилософский труд по вопросу реальности времени и эволюции законов, который пишется сейчас Смолином вместе с бразильским философом Роберто Унгером. Будет крайне интересно проследить за развитием объявленных идей.

---

(4) Отсюда наблюдаемый факт, что вселенная полна галактик, подразумевает, что космологическая константа должна быть меньше критической величины.  

    Один из способов понять ошибочность рассуждения - спросить, как мы будем реагировать, если космологическая константа окажется больше критической величины. Мы не будем оспаривать утверждение ?1, которое во всех случаях не имеет значения. Мы не будем оспаривать пункт ?2, который есть констатация факта. Мы можем поставить под сомнение только пункт ?3, который есть теоретическое утверждение. Вдруг наши вычисления критической величины неверны.

    В 1987 Стивен Вайнберг предложил оригинальное объяснение малой величине космологической константы, которое не подпадает под эту ошибку, но все еще использует антропный принцип [19]. Оно примерно такое: Предположим, что наша вселенная одна из гигантской мультивселенной, в которой величины космологической константы хаотически распределены между нулем и единицей [20]. Поскольку нам для жизни требуются галактики, мы должны жить в одной из вселенных с космологической константой ниже критической величины. Но мы могли бы жить в любой из таких вселенных. Следовательно, наша ситуация такова, как если бы космологическая константа была извлечена из шляпы фокусника хаотическим выбором некоторого числа между нулем и критической величиной. Это значит, что невероятно, чтобы величина нашей космологической константы была намного меньше критической величины, поскольку только мельчайшая доля чисел в вошедшей в поговорку шляпе будет столь мала. Мы должны ожидать, что космологическая константа в нашей вселенной имеет тот же порядок величины, что и критическая величина, поскольку имеется намного больше чисел, грубо говоря, того же размера, чем чисел, которые намного меньше.

    На этой основе Вайнберг предсказал, что космологическая константа должна быть меньше, но по порядку величины такой же, как критическая величина. И замечательно, что когда десятью годами позже космологическая константа была измерена [21], она была найдена равной около 5 процентов от критической величины. На языке

к оглавлению

только что приведенных рассуждений это произойдет примерно в одном из двадцати случаев, когда мы выбираем число из шляпы. Это не столь уж невероятно, немало вещей в мире происходят, имея шанс один из двадцати. Так что некоторые космологи утверждают, что успех предсказания Вайнберга может быть принят за свидетельство в пользу гипотезы, на которой оно базировалось - что мы живем в мультивселенной.

    Одна из проблем с этим заключением в том, что упомянутая критическая величина это величина, выше которой галактики не будут формироваться, если космологическая константа это единственный варьируемый параметр. Но теории ранней вселенной имеют и другие параметры, которые могут изменяться. Если мы варьируем некоторые из них одновременно с варьированием космологической константы, рассуждение теряет силу [22].

    Рассмотрим один случай, в котором мы изменяем размер флуктуаций плотности, которые, как мы обсуждали ранее в этой главе, определяют, насколько гладко была распределена материя в ранней вселенной. Это важно, так как если они больше, космологическая константа могла бы быть существенно выше критической величины, а галактики все еще будут формироваться в очень плотных регионах, созданных флуктуациями. И тут есть критическая величина для космологической константы, но она возрастает по мере возрастания размера флуктуаций плотности.

    Итак, вы можете повторить рассуждение, допустив, что как космологическая константа, так и размер флуктуаций варьируются по популяции вселенных. Теперь вы вытягиваете из шляпы два числа для каждой вселенной, одно для космологической константы, второе для размера флуктуаций плотности. Мы выбираем эти числа хаотически в пределах диапазона, в котором формируются галактики [23]. Оказывается, что вероятность двух хаотически выбранных чисел быть настолько малыми, насколько они наблюдаются, теперь падает от 1 шанса из 20 до нескольких шансов из 100 000 [24].

    Проблема в том, что, поскольку мы не наблюдаем ни одну из других вселенных, невозможно узнать, какие константы варьируются по гипотетической мультивселенной. Если мы допускаем, что правильная история в том, что по мультивселенной варьируется только космологическая константа, рассуждение Вайнберга правильно. Если мы предполагаем, что, напротив, правильная история в том, что варьируются и космологическая константа, и размер флуктуаций, рассуждение становится менее

к оглавлению

правильным. В отсутствие любого независимого подтверждения того, какая из этих гипотез верна, если вообще верна хоть одна, рассуждение не приводит ни к каким заключениям.

    Так что заявление о том, что рассуждение Вайнберга корректно предсказывает грубую величину космологической константы, неадекватно вследствие более тонкой ошибки, чем мы обсуждали выше. Эта ошибка, которая известна специалистам по теории вероятностей, возникает как только вы злоупотребляете свободой произвольного выбора распределения вероятности, которое описывает ненаблюдаемые сущности и, тем самым, не может быть проверено независимым образом. Исходный аргумент Вайнберга не имеет логической силы, поскольку вы могли бы прийти к другому заключению, сделав другое допущение по поводу ненаблюдаемых сущностей [25].

    Космологический естественный отбор лучше в плане объяснения тех же фактов, поскольку он обеспечивает основание для определения как размера флуктуаций, так и космологической константы. Вспомним, что в некоторых простых моделях инфляции размер флуктуаций сильно антикоррелирует с размером вселенной; это означает, чем меньше размер флуктуаций, тем больше вселенная и отсюда (при прочих равных условиях) больше черных дыр. Так что размер флуктуаций должен быть вблизи нижнего предела диапазона, требуемого, чтобы галактик формировались. Это же, в свою очередь, предполагает, что малое значение для критической величины космологической константы соответствует формированию галактик. Космологический естественный отбор вместе с простой моделью инфляции предсказывает, что как размер флуктуаций, так и космологическая константа должны быть малыми. Предсказание не произвольно, и оно хорошо согласуется с фактами.

    Однако, антропный принцип совместим с намного меньшими вселенными, поскольку отдельная галактика, вероятно, достаточна, чтобы дать начало разумной жизни. Наблюдения подтверждают, что у высокой доли звезд имеются планеты, так что богатство галактики планетами должно быть достаточным для гарантирования, что, как минимум, одна из них имеет жизнь. Добавление многих галактик не увеличит вероятности возникновения жизни.

    Антропный энтузиаст может возразить, что антропный принцип может быть сохранен путем его модификации, при которой мы более вероятно обитаем во вселенной с высоким числом планет, дающих приют жизни. Это дает основание предпочитать вселенные настолько большие, насколько возможно, и это предполагает

к оглавлению

низкую величину и плотности флуктуаций, и космологической константы.

    Должно происходить нечто забавное, поскольку мы, очевидно, изменили предсказание теории, на самом деле не меняя ни одного факта. Две версии антропного принципа не отличаются в любом утверждении по поводу реальной мультивселенной, а отличаются только в том, как мы выбираем вселенные, которые, как мы чувствуем, мы должны рассматривать из намного большей популяции неблагоприятных для жизни вселенных.

    'Подождите минуту', - может ответить антропный энтузиаст, - 'Цивилизация в мультивселенной более вероятно найдется во вселенной со многими цивилизациями, и поэтому со многими галактиками, чем во вселенной только с одной галактикой'. Это кажется, на первый взгляд, правдоподобным аргументом, но мы должны возразить: 'Откуда вы знаете?' В мультивселенной могло бы существовать намного больше мелких вселенных, чем больших вселенных, так что случайно выбранная цивилизация более вероятно будет в малой вселенной. Какой сценарий правильный, зависит от относительного распределения больших и малых вселенных в мультивселенной, но эта характеристика не может быть верифицирована независимо. Теоретики могли бы, вероятно, произвести различные модели в пользу различных распределений размеров вселенных, но тот факт, что вы можете регулировать ненаблюдаемые особенности вашего сценария, чтобы позволить вам подобрать тот, что лучше соответствует вашей гипотезе, не дает оснований для подтверждения этого сценария.

    Однако, в космологическом естественном отборе наша вселенная является типичным членом популяции вселенных, и тут нет произвола для внедрения настраиваемого принципа, чтобы отобрать нетипичный случай.