Маленькая книга о Большом взрыве

Одно нам известно почти точно: чтобы быть похожей на традиционные теории поля, в которых силы передаются частицами, любая теория квантовой гравитации должна предсказывать существование гравитона – частицы, способной передавать гравитационную силу. Теория струн делает это. Хотя гравитационные волны уже обнаружены, нам так и не удалось обнаружить отдельные гравитоны – и, вероятно, не удастся. Если нейтрино взаимодействуют с обычной материей так редко, что один нейтрино может годами двигаться сквозь слои свинца до того, как с чем-то столкнется, то гравитон будет взаимодействовать с материей примерно на двадцать порядков величины реже. Это значит, что обнаружить гравитоны почти немыслимо.

Здесь перед нами встает вопрос, как подтвердить квантовую теорию гравитации экспериментальным путем. Некоторые физики склоняются к тому, что не обязательно подтверждать экспериментом каждый аспект теории. Виртуальные частицы можно рассматривать как ментальный или математический конструкт, помогающий нам представить, как работает теория поля, притом что мы не можем обнаружить эти частицы непосредственно. Куда важнее, что они предсказывают существование явлений, которые можно выявить экспериментально, таким образом подтвердив теории.

С другой стороны, если ничего из того, о чем говорит теория, нельзя обнаружить непосредственно, ее правоту может подтвердить исключительно математическая непротиворечивость. Поскольку в настоящее время теории и модели Вселенной на самом раннем этапе ее существования все дальше уходят от возможностей экспериментальных доказательств, некоторые физики говорят, что традиционные критерии одобрения теории (такие, как возможность фальсификации или доказательства неверности) больше не являются приемлемыми. Кроме того, мы должны быть готовы принять теорию, опираясь на метакритерии, такие как вероятность истинности (если эта вероятность хоть что-то означает), или даже ее гармоничность. Конечно, математическая красота долго служила силой, ведущей теорию от возникновения к принятию, однако предположения, основанные на таком иллюзорном качестве, оказывались ошибочными так же часто, как верными.

За последние десятилетия стиль и социология теоретической физики изменились настолько резко, что перед нами встает неизбежный вопрос: не утруждают ли себя космологи заведомо бессмысленными вопросами? Также неизбежно вспоминается известная еврейская поговорка: «Когда человек думает, Бог смеется».

Мы уже вступили в эру постэмпирической науки? Или это только оксюморон?

<p>15</p><p>Мультивселенные и метафизика</p>

Вы терпеливо откладывали вопрос о мультивселенной на последний момент. Я же все это время терпеливо его дожидался – в конце концов, без него не обходится ни одна лекция по космологии. Вряд ли я отвечу лучше, чем это сделал старейшина американской космологии Джеймс Пиблс в 2020 году во время дискуссии в Гарварде. Как думаете, он верит в существование мультивселенной?

Нет.

Конец книги. И на этот раз – серьезно.

Как правило, прессу и широкую публику очаровывают самые отчаянные фантазии – и, как правило, те же фантазии не сильно отражаются на повседневном труде космологов. Так или иначе, разговоры о мультивселенной уже больше десятилетия не теряют популярности, а тот восторг, который их сопровождает, заставляет молодых людей становиться космологами.

Как было сказано в главах 12 и 14, инфляционная теория, а также теория струн, очевидно, нуждаются в существовании мультивселенной. Что же в точности представляет собой эта многоголовая гидра? На самом деле слову «точный» нет места ни в вопросе, ни в ответе, это скорее вопрос семантики. Если понимать Вселенную как все, что вообще существует, то никаких мультивселенных просто нет. Однако в современной космологии под термином «мультивселенная» понимается скорее ансамбль субвселенных, различающихся своими свойствами. Некоторые из них плоские, но большинство – искривленные; в некоторых фундаментальные постоянные равны или почти равны значениям, полученным в ходе экспериментов, а в других они могут оказаться больше или меньше этих значений на сколько-то порядков величины; в одних есть галактики, в других – нет. Мы живем в одной из этих Вселенных[26].

Поскольку мы, судя по всему, не можем проверить концепцию мультивселенной традиционными научными методами, бегло описанными во введении, она постепенно становится своеобразным провозвестником постэмпирической науки. Конечно, ученые уже предложили несколько способов решения проблемы, но ни один из них пока не заслужил серьезного к себе отношения. Космологи не прекращают искать темную материю, потому что ее существование подтверждается, пусть косвенными, результатами экспериментальных наблюдений, но даже не пытаются обнаружить мультивселенные, потому что у нас нет вообще никаких доказательств их существования. Именно об этом говорил канадско-американский физик, специалист по космологии Джон Пиблс, отвечая на вопросы после своей лекции.