Брайан Грин - Скрытая реальность. Параллельные миры и глубинные законы космоса

• Название: Скрытая реальность. Параллельные миры и глубинные законы космоса
• Автор: Брайан Грин
• Издательство: УРСС: Книжный дом «ЛИБРОКОМ»
• Жанр: Физика
• Год: 2013
• ISBN: 978-5-453-00035-7, 978-5-397-03333-6

Брайан Грин - автор мировых бестселлеров "Элегантная Вселенная" и "Ткань космоса" - представляет новую книгу, в которой рассматривается потрясающий вопрос: является ли наша Вселенная единственной?

Грин рисует удивительно богатый мир мультивселенных и предлагает читателям проследовать вместе с ним через параллельные вселенные.  С присущей ему элегантностью Грин мастерски обсуждает сложнейший научный материал на живом динамичном языке, без привлечения абстрактного языка формул, показывая читателю красоту науки на передовых рубежах исследования. 

Эта яркая книга является, безусловно, событием в жанре научно-популярной литературы. "Скрытая реальность" - это умный и захватывающий рассказ о том, насколько невероятной может быть реальность и как нам проникнуть в ее тайны.

---

Учёные упорно трудятся над достижением этой цели, однако им предстоит ещё много чего преодолеть.{63}

IV. Предсказания в мультивселенной: Что ещё нужно?

Какие ещё препятствия нам предстоит преодолеть, прежде чем мы сможем получить точные предсказания из данной теории мультивселенной? Начнём с трёх самых главных.

Во-первых, как мы наглядно видели в рассмотренном выше примере, анализируемая модель мультивселенной должна давать возможность определить те физические свойства, которые варьируются от одной вселенной к другой, и для этих свойств мы должны уметь вычислять их статистическое распределение. Существенным здесь является понимание космологического механизма, благодаря которому мультивселенная населяется вселенными (такому как образование дочерних вселенных в модели ландшафтной мультивселенной). Именно этот механизм определяет, насколько один тип вселенных превалирует над другим, и, следовательно, именно он задаёт статистическое распределение физических свойств. Если повезёт, то получаемые распределения во всей мультивселенной, либо среди тех вселенных, в которых возможна жизнь, будут достаточно скошены, так что мы сможем извлечь определённые предсказания.

Во-вторых, если мы действительно опираемся на антропный принцип, то следует учесть то основное предположение, что мы, человечество, являемся самым заурядным видом. Жизнь может оказаться редким явлением для мультивселенной; а разумная жизнь ещё более редким. Но согласно антропному принципу, среди всех разумных существ мы настолько типичны, что то, что мы наблюдаем, должно представлять собой средние значения среди всех возможных значений, наблюдаемых любыми другими разумными существами, населяющими мультивселенную. (Александр Виленкин назвал это принципом заурядности.) Если распределение физических свойств среди вселенных, где возможна жизнь, известно, такие средние можно вычислить. Однако, как правило, в этом вопросе нет ясности. Если впоследствии учёные покажут, что наши наблюдения попадают в диапазон вычисленных средних для некоторой частной мультивселенной, то уверенность в нашей типичности — а также в гипотезе мультивселенной — заметно укрепится. Эго было бы здорово! Но если наши наблюдения не попадут в диапазон средних значений, тогда это может свидетельствовать об ошибочности гипотезы мультивселенной или же может означать, что человечество не заурядный вид, а какой-то особенный. Даже на территории, на 99 процентов населённой лабрадорами, всё равно можно натолкнуться на какого-нибудь добермана, нетипичную собаку для этого места. В этой ситуации будет совсем непросто определить, является ли гипотеза мультивселенной ошибочной, или же она верна, но наша Вселенная почему-то оказалась совсем нетипичной.{64}

Прогресс в этом направлении потребует, по всей видимости, более глубокого понимания механизма возникновения жизни в данной мультивселенной; подобные знания могли бы по крайней мере прояснить, насколько типичной была до сих пор наша эволюция. Это, конечно, очень важная задача. На данный момент, в большинстве антропных рассуждений этот вопрос полностью игнорируется под прикрытием идеи Вайнберга, что число разумных форм жизни в данной вселенной пропорционально числу содержащихся в ней галактик. Насколько мы понимаем, для разумной формы жизни необходима тёплая планета, для чего требуется звезда, входящая в какую-нибудь галактику, поэтому есть основания считать идею Вайнберга вполне убедительной. Но поскольку наши знания весьма рудиментарны, даже в вопросе собственной эволюции, это предположение не более чем гипотеза. Чтобы вычисления стали более точными, необходимо лучше понимать происхождение и развитие разумных форм жизни.

Мы подошли к третьему препятствию. На первый взгляд, его просто объяснить, но оно гораздо сложнее, чем кажется. Речь идёт о разделении бесконечности.

Разделение бесконечности

Чтобы сформулировать проблему, вернёмся к примеру с нашими собаками. Допустим, вы живёте в районе, в котором 3 лабрадора и одна такса. Закрывая глаза на усложнения типа частоты выгула собак, заключаем, что вероятность встретить лабрадора в 3 раза выше. Тот же вывод справедлив, если вокруг 300 лабрадоров и 100 такс; 3000 лабрадоров и 1000 такс; 3 миллиона лабрадоров и 1 миллион такс и так далее. Но что, если оба этих числа бесконечно большие? Как сравнить бесконечное число такс с троекратно бесконечным числом лабрадоров? Звучит как детский вопрос, ставящий в тупик родителей. Но это на самом деле серьёзный вопрос. Правда ли, что троекратная бесконечность больше обычной бесконечности? Если да, она больше именно в 3 раза?

Как известно, сравнение бесконечно больших чисел является исключительно хитроумной задачей. Для собак на Земле такой проблемы, конечно же, не возникает, потому что их численность конечна. Но для вселенных, входящих в какую-то определённую мультивселенную, эта проблема стоит весьма реально. Возьмём, например, инфляционную мультивселенную. Рассматривая весь кусок швейцарского сыра с точки зрения воображаемого внешнего наблюдателя, можно увидеть, что кусок продолжает увеличиваться и безостановочно порождает новые вселенные. Именно это подразумевается под термином «вечная» в «вечной инфляция». Кроме того, мы видели, что с точки зрения внутреннего наблюдателя каждая отдельная дочерняя вселенная тоже имеет бесконечное число разделённых между собой областей, что приводит к лоскутной вселенной. Пытаясь сделать те или иные предсказания, мы с неизбежностью сталкиваемся с бесконечностью вселенных.

Для понимания математической стороны вопроса представьте, что вы выиграли в телевизионной викторине и вам достался необычный приз: бесконечный набор конвертов, в первом из которых лежит 1 доллар, во втором 2 доллара, в третьем 3 доллара и так далее. Как обычно, под аплодисменты зала ведущий предлагает вам сделать выбор. Либо вы берёте ваш приз, как он есть, либо содержание каждого конверта можно удвоить. На первый взгляд вам очевидно, что второй вариант гораздо выигрышней. «В каждом конверте будет в 2 раза больше денег, чем раньше» — думаете вы, — «поэтому будет правильным выбрать именно второй вариант». Действительно, если число конвертов конечно, то такое решение было бы правильным. Обменять 5 конвертов с 1, 2, 3, 4 и 5 долларами на конверты с 2, 4, 6, 8 и 10 долларами будет более чем разумно. Однако, немного подумав, вы начнёте сомневаться, потому что поймёте, что в бесконечном случае всё не так очевидно. «Если выбрать второй вариант», — думаете вы, — «у меня останутся конверты с 2, 4, 6 и так далее долларами, то есть со всеми чётными числами. Но сейчас в конвертах находятся доллары, пробегающие весь ряд целых чисел, как чётных, так и нечётных. Поэтому если выбрать второй вариант, то из полной суммы денег будут отобраны все конверты с нечётным количеством долларов. Как-то непохоже, что это будет правильным решением». Вы начинаете лихорадочно соображать. Если сравнивать поконвертно, то второй вариант весьма привлекателен. А если сравнивать наборы конвертов, то не очень.

Дилемма, с которой вы столкнулись, иллюстрирует тип математических ловушек, которые так затрудняют сравнение бесконечных наборов. Зрители в зале начинают нервничать, вам пора уже сделать выбор, а ваша оценка того или иного выбора зависит от того, как вы сравниваете два результата.

Аналогичная неоднозначность возникает и при сравнении самих основ таких наборов: числа элементов в каждом из них. Пример с телевизионной викториной также хорошо иллюстрирует эту сторону вопроса. Чего больше: всех чётных чисел или всех целых чисел? Большинство людей ответят, что больше целых чисел, потому что чётные числа составляют лишь половину от общего количества. Однако опыт викторины позволяет более аккуратно подойти к этому вопросу. Представьте, что вы выбираете второй вариант — получить все чётные суммы долларов. В этом случае вам не придётся откладывать в сторону часть конвертов или требовать новые, так как ведущий просто удвоит сумму денег в каждом из них. Таким образом, заключаете вы, число конвертов, необходимых для размещения всех нечётных и всех целых сумм долларов является тем же самым, и, следовательно, заполнение каждой категории чисел равно между собой (табл. 7.1). И это странно. Сравнивая одним методом — рассматривая чётные числа как подмножество всех целых чисел, — вы делаете вывод, что целых чисел больше. Применяя другой метод — подсчитывая, сколько надо конвертов для размещения каждого вида чисел, — вы делаете вывод, что множество целых чисел и множество чётных чисел имеют одинаковое заполнение.

Таблица 7.1. Каждое целое число спарено с чётным числом, и наоборот, откуда возникает предположение, что их количества совпадают