Как мультивселенная влияет на природу научного исследования?

Иногда наука направляет фокус на детали. Она говорит нам, почему планеты вращаются по эллиптическим орбитам, почему небо голубое, почему вода прозрачная, почему письменный стол твёрдый. Сколь бы привычными эти факты ни казались, поразительно, что мы можем их объяснить. Иногда наука расширяет фокус и смотрит на вещи более широко. Она обнаруживает, что мы живём внутри галактики, насчитывающей несколько сотен миллиардов звёзд, она устанавливает, что наша галактика — одна из сотен миллиардов других галактик, и утверждает, что существует невидимая тёмная энергия, пронизывающая каждый уголок этого огромного пространства. Оглядываясь всего лишь на сто лет назад, во время, когда считалось, что Вселенная статична, и в ней есть только галактика Млечный Путь, мы можем с удовлетворением окинуть взором величественную картину, которую наука нарисовала за это время.

Иногда наука делает ещё кое-что. Иногда она заставляет нас пересмотреть наши взгляды на саму науку. Устоявшаяся многовековая научная традиция говорит, что при описании физической системы учёному следует определить три момента. Мы уже встречались со всеми тремя в разных контекстах, но полезно собрать их все в одном месте. Во-первых, это математические уравнения, описывающие применяемые физические законы (например, это могут быть уравнения движения Ньютона, уравнения электромагнетизма Максвелла, уравнение Шрёдингера в квантовой механике). Во-вторых, это численные значения всех фундаментальных констант, входящих в математические уравнения (например, констант, определяющих силу гравитации или электромагнетизма, или констант, определяющих массу фундаментальных частиц). В-третьих, следует задать «начальные условия» для системы (например, когда бейсбольный мяч выбивается с домашней базы с определённой скоростью в определённом направлении или когда электрон отправляется в путь с вероятностью в 50 процентов быть обнаруженным в мемориале Гранта и с такой же вероятностью быть обнаруженным на Земляничных полях). Тогда уравнения определят, что произойдёт в любой последующий момент времени. Как классическая, так и квантовая физика следуют этой традиции; различие лишь в том, что классическая физика имеет цель сообщить нам, каким определённым образом всё будет устроено в данный момент времени, а квантовая механика задаёт вероятность того, что всё будет так или иначе.

Когда речь заходит о предсказании того, где упадёт бейсбольный мяч или как электрон пройдёт сквозь компьютерный чип (или модель Манхэттена), эта трёхшаговая процедура демонстрирует очевидную силу. Однако при описании реальности в целом, эти три шага наталкивают нас на более глубокие вопросы: можем ли мы объяснить начальные данные — то, как вещи устроены в самый начальный момент? Можем ли мы объяснить значения констант — массы частиц, силу взаимодействий и так далее, — от которых эти законы зависят? Можем ли мы объяснить, почему определённый набор математических уравнений описывает ту или иную грань физической вселенной?

Те модели мультивселенной, которые мы обсуждали, могут значительно повлиять на наше осмысление этих вопросов. В лоскутной мультивселенной мы имеем одинаковые физические законы внутри разных вселенных, но разные конфигурации частиц. Разные конфигурации частиц в настоящем отражают разные начальные условия в прошлом. Поэтому в рамках этой модели мультивселенной наш подход к вопросу, почему начальные условия в нашей Вселенной были такими или другими, меняется. Начальные условия могут и, как правило, действительно варьируются от вселенной к вселенной, поэтому нет какого-либо фундаментального объяснения того, что наблюдается та или иная конфигурация частиц. Требовать объяснения этому — это неправильно ставить вопрос; это привлекать логику одной единственной вселенной в контексте мультивселенной. Вопрос следует ставить так: есть ли где-нибудь на просторах мультивселенной вселенная, конфигурации частиц внутри которой и, следовательно, начальные условия, согласуются с теми, что мы здесь видим. А лучше всего спросить, можем ли мы показать, что таких вселенных много? Если да, то на глубокий вопрос о начальных условиях можно будет просто пожать плечами — в такой мультивселенной требовать объяснения начальных условий в нашей Вселенной — это всё равно что требовать объяснить то, что где-то в Нью-Йорке есть обувной магазин, в котором продаётся обувь вашего размера.

В инфляционной мультивселенной фундаментальные «константы» природы могут и, как правило, варьируются от одной дочерней вселенной, возникающей из пузырька, к другой. Вспомним из главы 3, что различие в условиях — разные значения поля Хиггса, пронизывающего каждый пузырёк, — приводят к различным массам частиц и свойствам взаимодействий. То же самое справедливо для бранной мультивселенной, циклической мультивселенной и ландшафтной мультивселенной, где разная форма дополнительных измерений в теории струн вместе с различиями в полях и потоках приводят ко вселенным с разными свойствами, такими как масса электрона, если он вообще существует, величина электромагнитного взаимодействия, если оно есть, значение космологической постоянной и так далее. В контексте этих мультивселенных вопрос об объяснении измеряемых свойств частиц и взаимодействий опять же является неправильным вопросом; это вопрос, порождённый логикой одной единственной Вселенной. Наоборот, следует задаться вопросом о том, есть ли в одной из этих мультивселенных такая вселенная, физические свойства которой совпадают с измеряемыми нами на опыте. А лучше было бы показать, что вселенных с нашими физическими свойствами много, или, по крайней мере, их много среди тех вселенных, которые поддерживают жизнь в известном нам виде. Но подобно тому, как бессмысленно спрашивать о том, каким единственным словом написана «Леди Макбет» Шекспира, также бессмысленно требовать от уравнений выделить те значения физических свойств, которые мы наблюдаем в нашей Вселенной.

Смоделированная и окончательная мультивселенные — это лошадки другой масти; эти мультивселенные не возникают из каких-либо определённых физических теорий. Однако у них тоже есть потенциал для изменения характера наших вопросов. Математические законы, управляющие отдельными вселенными в этих мультивселенных, варьируются. Таким образом, подобно варьированию начальных условий и фундаментальных констант, варьирование законов лишает смысла вопрос о том, почему здесь действует тот или иной закон. Разные вселенные имеют разные законы; у нас действуют те законы, которые действуют, потому что они среди тех, которые не противоречат нашему существованию.

В общем и целом мы видим, что модели мультивселенных, собранные в табл. 11.1, сводят к прозе три первостепенных вопроса стандартного научного подхода, которые кажутся глубоко мистическими в одновселенном подходе. Начальные условия, фундаментальные константы и даже математические законы в разных мультивселенных больше не нуждаются в объяснении.