Чтение онлайн

Но не надо обольщаться и считать, будто все физики (или даже большинство) убеждены, что ответ на загадку энергии пустого пространства нужно искать именно в антропной аргументации. У некоторых физиков при одном упоминании «множественной Вселенной» и «антропного принципа» подскакивает давление. Причин у подобной враждебности две. Во-первых, как уже упоминалось в главе 9, со времен основополагающей работы философа науки Карла Поппер, научная теория имеет право считаться таковой, только если она фальсифицируема по данным экспериментов или наблюдений. Это требование легло в основу «научного метода». Предположение, что существует целый ансамбль потенциально ненаблюдаемых Вселенных, по крайней мере на первый взгляд противоречит этому требованию, а поэтому относится к области метафизики, а не физики. Однако отметим, что граница между наблюдаемым и ненаблюдаемым, по нашему определению, несколько размыта. Рассмотрим, к примеру, космологический горизонт – окружающую нас поверхность, откуда до нас успевает дойти только излучение, которое родилось в момент Большого взрыва. Согласно модели Эйнштейна-де Ситтера (однородная, изотропная Вселенная с постоянной кривизной и без космологической постоянной) расширение Вселенной замедляется, и можно спокойно предположить, что все объекты, которые сейчас лежат за горизонтом, в отдаленном будущем можно будет наблюдать. Однако с 1998 года мы знаем, что живем не в космосе Эйнштейна-де Ситтера: наша Вселенная расширяется с ускорением. В такой Вселенной любой объект, который сейчас находится за горизонтом, останется за горизонтом навсегда. Более того, если ускоренное расширение будет продолжаться, как следует из космологической постоянной, то мы перестанем видеть даже те галактики, которые наблюдаем сейчас! Когда скорость удаления приблизится к скорости света, излучение удаленных объектов будет искажено (красным смещением) до такой степени, что его длина волны превзойдет размер Вселенной (пространство-время может растягиваться с любой скоростью, на нее нет ограничений, поскольку при этом не движется никакая масса). Так что даже наша собственная ускоряющаяся Вселенная содержит объекты, которые ни нам, ни астрономам будущего наблюдать не доведется. Но мы же не считаем, что они относятся к области метафизики! Как же нам убедиться в существовании потенциально ненаблюдаемых Вселенных? Ответ естественным образом проистекает из научного метода: мы поверим в их существование, если его предскажет теория, достоверность которой будет доказана другими способами. Мы уверены, что черные дыры обладают именно такими свойствами, поскольку это предсказывает общая теория относительности – теория, проверенная множеством экспериментов. Общее правило должно быть прямой экстраполяцией идей Поппера: если теория делает проверяемые и фальсифицируемые предсказания в наблюдаемых частях Вселенной, нам нужно быть готовыми принять ее предсказания и для тех частей Вселенной (или множественной Вселенной), которые недоступны для прямых наблюдений.

Вторая основная причина враждебного отношения к антропной аргументации заключается в том, что для некоторых ученых она знаменует «конец физики». Большинство ученых вслед за Декартом мечтают прежде всего о некоей уникально-самодостаточной математической теории, которая объяснит и определит и все микрофизические постоянные, и эволюцию всей Вселенной. Следовательно, они предпочитают, по словам космолога Эдварда Милна, следовать «единой тропой к пониманию Вселенной как уникальной сущности». Не приходится сомневаться, что об этом мечтал и Эйнштейн. В лекции, которую он прочитал в Оксфорде в 1933 году, он сказал: «Я убежден, что возможность открыть все понятия и законы, их связывающие, которые дадут нам ключ к пониманию феноменов Природы, обеспечит нам чисто математическая конструкция» [452] . Как известно, Эйнштейна смущала даже вероятностная природа квантовой механики, хотя он полностью признавал ее успехи. В письме Максу Борну, одному из отцов-основателей квантовой механики, от 4 декабря 1926 года Эйнштейн выразил свое мнение следующим образом:

Концепция случайных переменных в потенциально ненаблюдаемой множественной Вселенной огорчила бы Эйнштейна еще сильнее. Однако обратите внимание, что настороженное отношение к квантовой механике у Эйнштейна коренилось скорее не в области чистой физики, а в сфере психологии: он был убежден, что знает, в каком направлении нужно плыть к «земле обетованной». То же самое, вероятно, относится и к возражениям против антропной аргументации. Несмотря на опыт нескольких последних столетий, нет никаких доказательств, что физическая реальность и в самом деле подчиняется фундаментальным объяснениям и сводится к ним. Может статься, поиск подобных объяснений окажется столь же жалким и смехотворным, сколь и попытки Кеплера создать красивую геометрическую модель Солнечной системы. То, что мы по традиции называем фундаментальными постоянными, а может быть, даже законами природы, может статься, окажется просто случайными переменными и местными правилами нашей карманной Вселенной. Возможно, впоследствии антропный принцип будет играть роль, подобную той, которую философ Бертран Рассел приписывал философии: «Цель философии – начать с чего-то столь простого, что о нем, казалось бы, и упоминать не стоит, а закончить чем-то столь парадоксальным, что никто в это не поверит».

Антропное представление о природе космологической постоянной показывает, сколь мощное влияние оказала и продолжает оказывать невинная на первый взгляд концепция статической Вселенной Эйнштейна на самую передовую физику. Так как же мы назовем «величайший ляпсус» Эйнштейна в наши дни?

«Annus mirabilis» – «чудесным годом» – в жизни Эйнштейна часто называют 1905 год, поскольку именно тогда он опубликовал свои новаторские статьи о том, как свет выбивает электроны из металлов (так называемый фотоэффект, который породил квантовую механику и был удостоен Нобелевской премии), о случайном движении частиц в жидкости (Броуновское движение) и о специальной теории относительности. Да, 1905 год и в самом деле был для Эйнштейна годом чудес, однако у него выдался и второй annus mirabilis – точнее, год и три месяца, с ноября 1915 года по февраль 1917. За этот период он опубликовал ни много ни мало 15 трактатов, в том числе блистательную вершину своих трудов – статью об общей теории относительности – и сделал два важных открытия в области квантовой механики. Во время этого второго annus mirabilis на свет появилась современная космология, а с ней и космологическая постоянная.

Надеюсь, что сведения, приведенные в главе 10, убедили читателя, что Эйнштейн, скорее всего, никогда не употреблял выражения «величайший ляпсус». Более того, введение космологической постоянной вообще не было ляпсусом, поскольку принципы общей теории относительности давали подобному члену зеленый свет. Считать, будто это постоянная обеспечивает возможность существования статической Вселенной, и вправду была ошибка, достойная сожаления, но разве можно назвать ее «ляпсусом» масштаба, соответствующего этой книге? Был ли это вообще ляпсус Эйнштейна? Наоборот – Эйнштейн совершил ляпсус, когда изъял космологическую постоянную из уравнений! Вспомним, что убрать этот член из уравнений – в сущности, то же самое, что произвольно приписать лямбде значение «нуль». Сделав это, Эйнштейн ограничил всеобщность теории относительности – а это дорогая цена за лаконичность уравнений, даже задолго до недавнего открытия ускорения Вселенной.

Простота хороша в применении к фундаментальным принципам, а не к форме уравнений. В случае космологической постоянной Эйнштейн ошибочно пожертвовал всеобщностью ради внешнего изящества. Поясню свою мысль простой аналогией. Когда Кеплер открыл, что орбиты планет имеют форму эллипса, а не окружности, великий Галилео Галилей отказался в это верить. Галилей был еще в плену эстетических идеалов античности, а они требовали, чтобы орбиты были идеально симметричными. Однако физика доказала, что это необоснованный предрассудок. Симметрия, имеющая отношение к орбитам планет, гораздо глубже, чем простая симметрия формы. Закон всемирного тяготения Ньютона симметричен относительно поворота системы координат, а это значит, что эллиптические орбиты (такая форма естественным образом следует из этого закона) могут иметь в пространстве любую ориентацию. Когда Эйнштейн сказал, что его космологическая постоянная «некрасива», ему в равной степени мешали и предвзятость, и недальновидность. Лучше бы ему послушаться внутреннего голоса, который подсказывал (о чем он писал в своем письме де Ситтеру от 14 апреля 1917 года, см. главу 10), что «настанет день, когда… мы сможем эмпирически решить вопрос о том, исчезает L или нет». Этот день настал в 1998 году.

Более 20 процентов статей, принадлежащих перу Эйнштейна, содержат те или иные ошибки. В нескольких случаях конечный результат верен, несмотря на погрешности. Это верный признак подлинно великих теоретиков: они руководствуются скорее интуицией, чем формализмом. В письме от 3 февраля 1915 года голландскому физику Хендрику Лоренцу Эйнштейн излагает собственную точку зрения на ошибки в научных теориях:

И хотя сам Эйнштейн, несомненно, совершал ошибки обеих разновидностей, несравненная физическая интуиция сплошь и рядом подсказывала ему путь к верному ответу. К несчастью, мы, простые смертные, не в силах ни имитировать, ни развить у себя подобный талант.

В 1949 году сотрудник Эйнштейна Леопольд Инфельд так писал о революционной работе Эйнштейна по космологии:

Заметка Инфельда включена в том, выпущенный в честь Эйнштейна, под названием «Альберт Эйнштейн. Философ и ученый» («Albert Einstein: Philosopher – Scientist»). В этой книге опубликованы работы сразу шести нобелевских лауреатов. Жорж Леметр в своей статье привел серьезные, по его мнению, доводы в пользу того, чтобы оставить космологическую постоянную в уравнениях: «История науки знает множество примеров, когда открытия совершались по причинам, которые сейчас уже не кажутся существенными. Возможно, открытие космологической постоянной – именно такой случай» [454] . Как он был прав!

Однако сам Эйнштейн все же колебался [455] . В своих «Замечаниях к статьям, собранным в этом коллективном труде», он повторяет свои прежние доводы: «Введение подобной постоянной предполагает значительный ущерб логической простоте теории, ущерб, с неизбежностью которого, как мне представляется, можно мириться лишь в том случае, если нет причин сомневаться в статической, по сути, природе пространства». Далее Эйнштейн говорит, что после того как Хаббл открыл расширение Вселенной, а Фридман показал, что расширение возможно и в контексте первоначальных уравнений, он считает ввод лямбды «в настоящий момент [то есть в 1949 году] неоправданным». Кстати, обратите внимание, что хотя Эйнштейн писал это вскоре после переписки с Гамовым, ни малейших аллюзий на «величайший ляпсус» здесь нет.

С одной стороны, можно возразить, что Эйнштейн был прав, когда отказался добавлять в свои уравнения член, которого не требовали данные наблюдений. С другой – Эйнштейн уже упустил одну возможность предсказать расширение Вселенной, когда сослался на недостаток данных по движению звезд. Отказавшись от космологической постоянной, он упустил вторую возможность – на этот раз предсказать ускорение расширения Вселенной! Случись два таких промаха у заурядного ученого, их наверняка сочли бы недостатком интуиции, но об Эйнштейне такое едва ли можно сказать. Ошибки Эйнштейна [456] – всего лишь напоминание, что человеческая логика не гарантирована от ляпсусов, даже если ее применяет величайший гений.