Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной

Было опубликовано несколько критических работ по космологическому естественному отбору и, насколько я знаю, на все был дан ответ в приложении к книге Жизнь Космоса и в последующих статьях. По поводу критики см. T.Rothman and G.F.R.Ellis, "Smolin's Natural Selection Hypothesis" <Гипотеза Смолина Естественного Отбора>, Q. Juor. Roy. Astr. Soc. 34, 201-12 (1993); Alex Vilenkin, "On Cosmic Natural Selection" <О Космическом Естественном Отборе>, arXiv:hep-th/0610051v2 (2006); Edward R. Harrison, "The Natural Selection of Universes Containing Intelligent Life" <Естественный Отбор Вселенных, Содержащих Разумную Жизнь>,

Q. Juor. Roy. Astr. Soc. 36, 193-203 (1995); Joseph Silk, "Holistic Cosmology" <Глобальная Космология>, Science, 277:5326, 644 (1997); и John D. Barrow, "Varying G and Other Constants" <Изменение G и других констант>, arXiv:gr-qc/9711084v1 (1977). В особенности, утверждение, что имеется простой довод, что изменение Ньютоновской константы (при фиксировании всех остальных параметров) повышает число черных дыр, неверно, поскольку не принимаются во внимание запутанные эффекты при формировании галактик и звезд, а также звездная эволюция.

В биологической эволюции на самом деле два ландшафта: ландшафт генов, который описывает возможные генотипы (последовательности ДНК), и ландшафт фенотипов, которые являются физическим выражением генов. В применении естественного отбора к физике мы также имеем два уровня описания. Вероятность воспроизводства вселенной зависит от величин параметров Стандартной Модели - они являются аналогами фенотипов. Но в фундаментальной теории вроде теории струн Стандартная Модель является приблизительным описанием; в основе нее лежит выбор теорий - они являются аналогами генотипов. В биологической эволюции соотношение между генотипом и фенотипом может быть сложным и непрямым, то же самое верно и в физике. Таким образом, чтобы быть аккуратным, вы должны поводить отличие между ландшафтом предложений для фундаментальной теории, такой как теория струн, и ландшафтом параметров Стандартной Модели.

Другими способами являются (1) изменение на обратный знака разницы масс протон/нейтрон; (2) увеличение или уменьшение константы Ферми, достаточно большое, чтобы повлиять на энергию и материю, выбрасываемую сверхновыми; (3) увеличение разницы масс протон/нейтрон, массы электронов, массы электрон/нейтрино и постоянной тонкой структуры, или уменьшение константы связи сильного взаимодействия, достаточно большое, чтобы дестабилизировать углерод (или любые одновременные изменения, имеющие тот же эффект); и (4) увеличение массы странного кварка.

James M. Lattimer and M. Prakash, "What a Two Solar Mass Neutron Star Really Means" <Что Такое на Самом Деле Нейтронные Звезды с Двумя Солнечными Массами>, arXiv:1012.3208v1 [astro-ph.SR] (2010).

В оригинальной статье по космологическому естественному отбору, как и в книге

Жизнь

к оглавлениюКосмоса

, я использовал нижнюю оценку для критической массы - то есть 1,6 массы Солнца. Когда я изучал сообщения о наблюдениях нейтронных звезд с двойной массой Солнца, я начал читать со статьи, в которой указывалось на то, что космологический естественный отбор фальсифицирован. Я ожидал этого, поскольку вторая лучшая вещь, которая может случиться в области квантовой гравитации, это сделать предсказание, которое опровергается экспериментом. Однако, я еще раз просмотрел теоретические оценки для критической массы и нашел, что эксперты предупреждают, что она будет допускать каон-нейтронные звезды с 2-кратной солнечной массой.

См. A.D. Linde, Particle Physics and Inflationary Cosmology <Физика Частиц и Инфляционная Космология> (Chur, Switzerland: Harwood, 1990), pp. 162-8; интересен, главным образом, аргумент, приводящий к уравнению 8.3.17. (Книга также доступна на arXiv:hep-th/0503203v2). Параметром, который может повысить флуктуации плотности, является сила, с которой взаимодействуют инфлатоны (частицы, переносящие инфляционные силы). Как показал Линде, в некоторых простых моделях увеличение этого параметра уменьшает размер вселенной экспоненциально от обратного квадратного корня от параметра взаимодействия. Большое спасибо Полу Стейнхарду за обсуждение, прояснившее этот вопрос.