Читать интересную книгу Многоликая Вселенная - Андрей Линде

Что касается всей этой многоликой Вселенной... Есть ли у нас вообще какие-нибудь экспериментальные свидетельства того, что это происходит? Учтем, что мы никогда в жизни не увидим те части Вселенной, где физика другая. А если мы увидим, то мы тут же умрем. Ну, я объяснил: потому что стенка нас накроет, мы перейдем в другой мир, после этого нас никто не спросит... Поэтому прогнозы экспериментального обнаружения частей Вселенной с другими свойствами — они не очень большие. Есть ли у нас какие-нибудь экспериментальные свидетельства тому, что эти части существуют?

Но ведь для того, чтобы ответить на этот вопрос, — а сейчас, как вы уже видите, начался сезон вопросов и ответов — я задаю вопросы и я отвечаю... — так вот, был вопрос, который в свое время сформулировал Яков Борисович Зельдович. Вообще приятно подумать... Он был гигант науки, без которого всей картины не было бы. И вот он сказал следующее: есть ли какие-нибудь свидетельства — экспериментальные свидетельства — нестабильности протона? Нестабильность протона — это часть теории великого объединения. Что действительно не полностью есть разница между лептонами и барионами, она возникла за счет того, что возникло некое тяжелое скалярное поле, но в принципе протон мог распадаться. И люди сделали, там, пещеру, налили туда воду — воду, потому что она протоны создает, — поставили детекторы и стали смотреть, не распадается ли протон. Никто никакого распада не увидел, тем не менее, люди верили, что эта теория правильная. И вот Зельдович, как я сказал, спрашивал: есть ли какие-нибудь экспериментальные свидетельства распада протона? И тут же любил отвечать... Ну, я переформулирую его ответ немножко в более характерной форме, чем он сам обычно это говорил: «Да, есть экспериментальные свидетельства распада протона — это то, что параллельные линии не пересекаются». Вот примерно такая же реакция... «Что за ерунда? Тут протон, а тут параллельные линии...»

А вот. Зачем нам понадобилась инфляционная Вселенная? Нам надо было объяснить, почему параллельные линии не пересекаются. Единственный способ это объяснить — это сделать эту стадию инфляции, за счет которой наша Вселенная становилась такой огромной. Но эта же стадия инфляции приводила к нулю исходный избыток протонов над антипротонами. До работы Сахарова 1967 года все нормальные люди верили, что Вселенная с самого начала имела больше протонов, чем антипротонов. После работы Сахарова 1967 года все нормальные люди, за исключением Сахарова, продолжали в это же верить. Это изменилось примерно в семьдесят шестом, седьмом, восьмом, девятом году, после того как возникла теория великого объединения и люди стали относиться к таким возможностям более серьезно, выяснили, что да, действительно, это можно сделать, можно образовать избыток материи над антиматерией, начиная со Вселенной, где всё будет симметрично, где не было избытка протонов над антипротонами. Так вот, для того чтобы это сделать, надо было бы, чтобы барионное число не сохранялось. А если барионное число не сохраняется, то ничто не мешает протону распадаться.

Так вот, цепочка рассуждения такая: если вы хотите объяснить, почему параллельные линии не пересекаются, вы должны иметь инфляцию. Если вы имеете инфляцию, то прежнее объяснение того, почему у вас есть материя и нет антиматерии, — объяснение такое: а она с самого начала была, материя, — это объяснение не работает. Потому что даже если сначала была материя, после инфляции ее уже больше не было, и ее надо было создать. Единственный способ создать ее опирается на возможность, что барионы не сохраняются, барионное число не сохраняется. Таким образом, свидетельство несохранения барионного числа — это тот факт, что параллельные линии не пересекаются, потому что единственное объяснение этому делу — инфляция... Понятно, да? Так, общая логика...

Это парадоксальный способ задавать вопросы и отвечать на них. Многие вопросы, которые инфляция пыталась решать, — их никто и не считал серьезными долгое время. Сейчас, когда мы говорим про эту «мульти-Вселенную», откуда мы знаем, что эта картина имеет смысл, помимо того, что она естественно возникает в теориях такого типа? В теории струн, в теории инфляции... Есть ли экспериментальное свидетельство? А посмотрите: масса электрона в 2000 раз меньше, чем масса протона. Почему? Масса протона в 100 раз меньше, чем масса дабл-ю-бозона (w-бозона) — примерно. Почему это так? Масса протона и масса нейтрона примерно одинаковы, не дай Бог нарушить этот баланс. Если мы изменим массу электрона в 2 раза, жизнь нашего типа станет невозможной. Если мы изменим заряд электрона в 2 раза, жизнь нашего типа станет невозможной. Если мы изменим энергию вакуума в 100 раз, жизнь нашего типа станет невозможной. Если мы изменим, рассогласуем соотношение между массой протона и массой нейтрона в несколько раз, чуть-чуть, жизнь нашего типа станет невозможной.

Выглядит так, что наша Вселенная специально сделана для нас — и это называлось антропным принципом. И ни один уважающий себя физик никогда в течение долгого времени не рассматривал такие вопросы всерьез. До некоторого времени, то есть всю историю Советского Союза; я знаю одного человека, который в Советском Союзе занимался антропным принципом, — Иосиф Леонидович Розенталь. И ходил я на его доклады так, из вежливости, и слушал, что он такое говорит, и понимал, что это нелепо. А потом, когда инфляция возникла, выяснилось, что можно сделать эту вещь. А почему это нелепо? Потому что никто нам не дал много вселенных, Вселенная нам дана вот одна, и всё. Вот ты в ней живешь, значит, не задавай много вопросов.

Выяснилось, что инфляционная космология дает возможность создать много разных типов Вселенной. И тогда в одной из них электроны, может быть, тяжелее, и электромагнитная константа связи, может быть, тяжелее — это вот то, с чем я и пришел на этот самый ученый совет, когда меня утверждали на старшего научного, и утвердили. Так вот, оказывается, возможно обсуждать вопрос о том, в какой Вселенной мы живем: мы живем в той Вселенной, где мы можем жить, а их 10 в тысячной (101000) типов, и в одном из них существовали электроны такие как нужно, протоны такие как нужно... То есть для того, чтобы мы могли задавать эти вопросы, для того чтобы нам не говорить, что кто-то специально сделал Вселенную, которая создана для нашего удобства, для того чтобы избежать давать такой ответ на этот вопрос, мы тогда должны сказать, что у нас было много возможностей выбора. И вот эта Вселенная, этот вариант теории, в котором есть много возможностей, он позволяет ответить на вопросы такого типа. То есть это экспериментальное свидетельство — космологическая постоянная, энергия вакуума ничтожно мала. Единственный способ, который мы сейчас знаем, объяснить это — предположить, что эта теория многоликой Вселенной справедлива. Я лучше на этом закончу, и дальше вопросы будете задавать вы. Спасибо. (Аплодисменты.)

Ответы на вопросы после лекции

Вопрос. Да, спасибо. По правде говоря, у меня два вопроса. То есть у меня больше вопросов... Я провел некоторую над собой работу и сократил количество вопросов до двух, из которых не могу выбрать и прошу разрешения сразу их задать. Можно? Они действительно очень разные... Первый вопрос, он такой: вы говорили про то, что в разноцветных минимумах разные законы физики. Но если вы говорите о разных законах, а мы знаем только один минимум на самом деле, значит вы знаете что-то большее о том, как эти законы по отношению друг к другу устроены... То есть это какие-то метафизические законы... Вот мой первый вопрос: можете ли вы как-то эти метафизические законы обрисовать?

А второй мой вопрос вот какой. Я тоже приходил сюда лет 20–25 назад, каждую среду и, кажется, еще пятницу, а может быть, и вторник. И тогда вот я впервые услышал одну из тех лекций, о которых вы говорили, но мне трудно сказать, это было десять процентов, пять, или, там, десять в минус тысячной степени от того, что в ней содержалось, — поскольку всего не видно, то и трудно оценить, какая это доля, — но это было здорово. Вот я тут часто сидел и, так сказать, считал ворон, ничего не понимая. Вот, слушая вас, сейчас я увлекся так же, как тогда, 25 лет назад. И, бывая в библиотеках, я иногда посматриваю, что же вы, вообще говоря, пишете, что у вас появляется... Вот эту книжку, одну из двух, держал в руках — пролистав, оставил... Вот есть ли в ваших планах написать книжку какую-то, так сказать, для широкой публики? Ну, я не знаю, назовите это воспоминаниями, научпопом, философией... что-то такое, что было бы, там, с тремя формулами, с десятью, может быть... Спасибо.

А. Д. Линде. Насчет первого. Метафизики здесь, с одной стороны, много, с другой стороны, не обязательно. Например, когда я сказал насчет этих 10 в тысячной разных вакуумов... Эти вакуумы не просто так появились. Люди рассмотрели конкретный вариант теории струн — теории струн II B ([tu: bi:]), не важно. Это не то что «to be or not to be» — «два бэ», вот. Так вот, в этой теории были расклассифицированы возможные состояния. Есть статистика этих вакуумов, описаны свойства части из них, они изучены не полностью. Но изучение таких состояний — это вполне разумная работа для хорошего физика. Вопрос в том, знаем ли мы, что эта теория правильна. На пути к узнаванию этого есть разные способы. Например, мы можем узнать хотя бы чуть-чуть о низкоэнергетической асимптотике этих теорий. Узнаем, какие теории более правильные, немножечко больше охарактеризуем возможные вакуумные состояния. Космология дает частичную информацию о том, как устроена теория. То есть есть способы экспериментально узнать это, есть способы, понимая немножко в физике, представить себе, как устроена физика тех, других вакуумных состояний, которые наука допускает. Так что это вполне конкретная, очень трудная, но делаемая работа.