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

    Впечатляющая разница между антропными теориями и космологическим естественным отбором заключается в том, как они обращаются с запутанной проблемой космологической константы. Как отмечалось, эта важная константа физики была измерена и оказалась малой, но положительной величиной: в единицах шкалы Планка 10-120. Тайна в том, почему она так мала. Один существенный факт состоит в том, что если мы увеличиваем космологическую константу от ее наблюдаемой величины, оставляя все другие константы физики и космологии фиксированными, мы вскоре достигнем величины, при которой вселенная расширяется настолько быстро, что галактики никогда не формируются. Назовем это критической величиной. Она примерно в двадцать раз превышает наблюдаемую величину.

    Почему это важно? Я начну с ошибочного рассуждения, которое проводится подобно следующему:

(1) Галактики необходимы для жизни. Иначе звезды бы не сформировались, а без звезд не было бы ни углерода, ни энергии, чтобы обеспечить возникновение сложных структур, включая жизнь, на поверхности планет.   (2) Вселенная полна галактик.   (3) Но космологическая константа должна быть меньше, чем критическая величина, если галактики должны формироваться.   (4) Отсюда антропный принцип предсказывает, что космологическая константа должна быть меньше критической величины.  

    Вы сможете увидеть ошибку? Пункт ?1 справедлив, но он не играет роли в логике рассуждения. Настоящая аргументация начинается с пункта ?2. Тот факт, что вселенная заполнена галактиками, очевиден из наблюдений; не важно, возможна или не возможна будет жизнь вне галактик. Так что первый пункт может быть отброшен из рассуждения без ослабления итогового заключения. Но пункт ?1 единственное место, где упомянута жизнь,

к оглавлению

так что раз уж он отброшен, антропный принцип не играет роли. Правильное заключение таково:

(4) Отсюда наблюдаемый факт, что вселенная полна галактик, подразумевает, что космологическая константа должна быть меньше критической величины.  

    Один из способов понять ошибочность рассуждения - спросить, как мы будем реагировать, если космологическая константа окажется больше критической величины. Мы не будем оспаривать утверждение ?1, которое во всех случаях не имеет значения. Мы не будем оспаривать пункт ?2, который есть констатация факта. Мы можем поставить под сомнение только пункт ?3, который есть теоретическое утверждение. Вдруг наши вычисления критической величины неверны.

    В 1987 Стивен Вайнберг предложил оригинальное объяснение малой величине космологической константы, которое не подпадает под эту ошибку, но все еще использует антропный принцип [19]. Оно примерно такое: Предположим, что наша вселенная одна из гигантской мультивселенной, в которой величины космологической константы хаотически распределены между нулем и единицей

[20]. Поскольку нам для жизни требуются галактики, мы должны жить в одной из вселенных с космологической константой ниже критической величины. Но мы могли бы жить в любой из таких вселенных. Следовательно, наша ситуация такова, как если бы космологическая константа была извлечена из шляпы фокусника хаотическим выбором некоторого числа между нулем и критической величиной. Это значит, что невероятно, чтобы величина нашей космологической константы была намного меньше критической величины, поскольку только мельчайшая доля чисел в вошедшей в поговорку шляпе будет столь мала. Мы должны ожидать, что космологическая константа в нашей вселенной имеет тот же порядок величины, что и критическая величина, поскольку имеется намного больше чисел, грубо говоря, того же размера, чем чисел, которые намного меньше.

    На этой основе Вайнберг предсказал, что космологическая константа должна быть меньше, но по порядку величины такой же, как критическая величина. И замечательно, что когда десятью годами позже космологическая константа была измерена [21], она была найдена равной около 5 процентов от критической величины. На языке

к оглавлению

только что приведенных рассуждений это произойдет примерно в одном из двадцати случаев, когда мы выбираем число из шляпы. Это не столь уж невероятно, немало вещей в мире происходят, имея шанс один из двадцати. Так что некоторые космологи утверждают, что успех предсказания Вайнберга может быть принят за свидетельство в пользу гипотезы, на которой оно базировалось - что мы живем в мультивселенной.

    Одна из проблем с этим заключением в том, что упомянутая критическая величина это величина, выше которой галактики не будут формироваться, если космологическая константа это единственный варьируемый параметр. Но теории ранней вселенной имеют и другие параметры, которые могут изменяться. Если мы варьируем некоторые из них одновременно с варьированием космологической константы, рассуждение теряет силу [22].