Глава 7. Наука и мультивселенная

О выводах, объяснениях и предсказаниях

Когда Дэвид Гросс, один из нобелевских лауреатов 2004 года по физике, яростно критикует струнную ландшафтную мультивселенную, он вполне мог бы процитировать речь Уинстона Черчилля, произнесённую им 29 октября 1941 года: «Никогда не уступайте... никогда, никогда, никогда — ни в чём, ни в большом, ни в малом, ни в великом, ни в мелочах — не уступайте никогда». Когда Пол Стейнхард, профессор Принстонского университета, соавтор современной инфляционной космологии, говорит о своём неприятии ландшафтной мультивселенной, он не столь патетичен, но будьте уверены, что в какой-то момент вы услышите не самое лицеприятное сравнение теории с религией. Мартин Риз, удостоенный звания Королевского астронома Великобритании, рассматривает мультивселенную как естественный шаг в нашем понимании всего сущего. Леонард Сасскинд утверждает, что те, кто игнорируют возможность того, что мы являемся частью некоей мультивселенной, просто не могут переварить богатство этой идеи. Я привёл лишь несколько примеров. Есть ещё много других — и яростных скептиков, и ревностных поклонников, по обе стороны баррикад, и своё мнение они часто облекают не в столь красивые формы.

Я занимаюсь теорией струн почти четверть века, но мне никогда прежде не доводилось встречать такого накала эмоций и резкости высказываемых мнений, как при обсуждении струнного ландшафта и возникающей из него мультивселенной. И совершенно ясно, почему это происходит, — многие рассматривают эту дискуссию как сражение за научный дух как таковой.

Научный дух

Хотя ландшафтная мультивселенная и стала катализатором, в спорах оказались затронуты вопросы, центральные для всех теоретических подходов, включающих понятие мультивселенной. Допустимо ли с научной точки зрения говорить о мультивселенной, о понятии, вовлекающем миры, недостижимые не только на практике, но во многих случаях даже в принципе? Является ли понятие мультивселенной проверяемым или фальсифицируемым? Сможет ли привлечение понятия мультивселенной помочь в объяснении того, что иными способами объяснить не удаётся?

Противники мультивселенной считают, что ответ на все эти вопросы отрицательный, однако её сторонники считают, что всё дело в непривычном взгляде на вещи. Непроверяемые и нефальсифицируемые гипотезы, содержащие в себе скрытые миры за границами достижимости, отстоят, как кажется, слишком далеко от того, что большинство из нас хотело бы называть наукой. Именно тут проскакивает искра, распаляющая страсти. Сторонники мультивселенной на это возражают, что хотя способ, которым мультивселенные могут проявить себя в наблюдениях, будет скорее всего сильно отличаться от привычного — будет не столь явным, опосредованным, и фортуна должна сильно к нам благоволить, чтобы такая связь была выявлена в будущих экспериментах, — нельзя сказать, что в разумных гипотезах подобные связи исключены на фундаментальном уровне. Если судить непредвзято, такой способ рассуждений даёт более широкий взгляд на возможности наших теорий и наблюдений и на способ проверки наших идей.

Критика понятия мультивселенной также зависит от понимания сути науки. Общие рассуждения обычно основаны на том, что наука является поиском закономерностей в нашей Вселенной, объяснением того, как эти закономерности отражают и подтверждают фундаментальные законы природы, а также проверкой предполагаемых законов путём формулировки предсказаний, которые можно проверить или опровергнуть экспериментальным путём или в наблюдениях. Но сколь бы разумным не было такое определение, оно обходит стороной тот факт, что настоящий научный процесс гораздо менее упорядочен и что постановка правильных вопросов зачастую так же важна как получение и проверка предлагаемых ответов. Было бы странно думать, что все вопросы живут себе спокойненько где-то в изначальной реальности и роль науки состоит в том, чтобы вытаскивать их на свет божий один за другим. Наоборот, сегодняшние вопросы зачастую обусловлены вчерашними достижениями. Как правило, прорывы в понимании дают ответы на часть вопросов, но одновременно приводят ко многим другим, о которых раньше и подумать было нельзя. При оценке любой идеи, включая теории с мультивселенными, необходимо принимать во внимание не только её способность выявлять скрытые истины, но также её влияние на задачи, к которым мы намереваемся подступиться. То есть влияние на саму научную деятельность. Далее станет ясно, что теории с мультивселенными обладают способностью пролить новый свет на некоторые важнейшие вопросы, над которыми учёные бьются в течение десятилетий. Эта перспектива даёт силы одним и приводит в ярость других.

Очертив арену действий, давайте приступим к систематическому анализу проверяемости, правильности и полезности теорий, где наша Вселенная является лишь одной из многих.

Доступные мультивселенные

Тяжело достичь согласия по всем этим вопросам, отчасти потому, что концепция мультивселенной не является монолитной. Мы рассмотрели уже пять различных версий — лоскутную, инфляционную, бранную, циклическую и ландшафтную, — в последующих главах нам встретятся ещё четыре. По вполне понятным причинам считается, что общее определение мультивселенной не поддаётся проверке. Обычные рассуждения, как правило, сводятся к тому, что мы конечно можем анализировать вселенные, отличные от нашей, но поскольку у нас есть доступ только к нашей, то с тем же успехом можно обсуждать приведения или домовых. Действительно, это центральная проблема, к которой мы вскоре вернёмся, но сперва заметим, что есть некоторые мультивселенные, которые действительно допускают взаимодействие между вселенными — членами мультивселенной. Мы видели, что в мультивселенной на бране струнные петельки могут свободно перемещаться с одной браны на другую. В инфляционной вселенной пузырьки могут взаимодействовать ещё более непосредственным образом.

Напомним, что в инфляционной мультивселенной пространство между двумя дочерними вселенными, вырастающими из пузырьков, заполнено полем инфлатона, чья энергия и отрицательное давление остаются большими, поэтому в промежуточном пространстве происходит инфляционное расширение. Это расширение отдаляет пузырьки друг от друга. Однако если скорость расширения самих пузырьков превышает скорость расширения пространства, пузырьки будут сталкиваться. Учитывая, что инфляционное расширение кумулятивно — чем больше расширяющегося пространства между пузырьками, тем быстрее они удаляются друг от друга, — приходим к интересному выводу. Если пузырьки действительно находятся близко друг к другу, промежуточного пространства между ними мало, то скорость разбегания окажется меньше скорости собственного расширения. Тогда пузырьки лягут на курс столкновения.

Эти рассуждения подкрепляются математическими расчётами. В инфляционной мультивселенной вселенные могут сталкиваться. Более того, ряд исследовательских групп (включая Джауме Гарригу, Алана Гута и Александра Виленкина; Бена Фрайфогеля, Мэтью Клебана, Альберто Николиса и Криса Сигурдсона; а также Энтони Эквайра и Мэтью Джонсона) установили, что хотя при некоторых столкновениях внутренняя структура пузырьков-вселенных может сильно разрушиться — что не очень приятно для его возможных обитателей, подобных нам с вами, — возможны и более мягкие соударения, без каких-либо катастрофических последствий, но дающие при этом наблюдаемые эффекты. Вычисления показывают, что если произойдёт такое мелкое ДТП с участием другой вселенной, то возникнут ударные волны, распространяющиеся в пространстве и изменяющие картину холодных и горячих областей в реликтовом излучении.^{77} Учёные внимательно изучают возможные следы от такого столкновения и закладывают основу для наблюдений, которые однажды смогут доказать, что наша Вселенная столкнулась с другой вселенной, получив тем самым указания на существование других вселенных.

Однако сколь бы заманчивой не казалась такая возможность, что если ни один эксперимент по поиску свидетельств взаимодействия или столкновения с другой вселенной не окажется успешным? По здравому рассуждению, как тогда поддерживать идею мультивселенной, если мы не можем обнаружить каких-либо экспериментальных или наблюдательных доказательств существования других вселенных?

Наука и недоступность I: