Удивительные числа Вселенной. Путешествие за грань воображения

Я знаю, о чем вы думаете: какое отношение мимариды имеют к бозону Хиггса? Ответ – никакого, во всяком случае не напрямую. Оказывается, мимарида весит почти столько же, сколько квантовая черная дыра, самый маленький и плотный объект, который допускает гравитация. Это насекомое и квантовая черная дыра могут обладать примерно одинаковой массой, только черная дыра втискивает ее в пространство, которое меньше в миллион триллионов триллионов раз с лишним. Она сжимает одиннадцать микрограммов в шар, радиус которого равен планковской длине, около 1,6 × 10^–35 метров. В таких масштабах гравитация начинает разрушать ткань пространства и времени. Это невообразимо маленькое расстояние, но оно должно быть очень важным для хиггсона. Если мы доведем наше понимание физики до этого крохотного порога, бурлящий мир квантовой механики вовлечет бозон Хиггса, и он в итоге встретится лицом к лицу с квантовой гравитацией. Детали я объясню позже в этой главе. А пока попробуйте принять, что бозон Хиггса должен весить столько же, сколько мимарида, и почти столько же, сколько квантовая черная дыра. Однако это не так: его масса составляет 0,0000000000000001 от этой величины, и никто не знает почему.

В предыдущей главе я пытался убедить вас, что крохотные числа требуют объяснения. Когда вы сталкиваетесь с нулем, природа дразнит вас своей красотой – своей симметрией. В конце концов, совершенство заключено в нуле. А как насчет маленького и отличного от нуля числа, например 0,0000000000000001? Это близко к совершенству, но не совсем. Это симметрия с небольшим изъяном, словно половины лица идеально совпадают, за исключением лишней крошечной веснушки на левой щеке. В физическом мире вы не ожидаете увидеть большие или маленькие числа, если не находитесь под заклинанием симметрии. Отношения двух величин, которые вы наблюдаете, должны быть ничем не примечательны: величины различаются примерно в несколько раз. Если же вы видите какие-то примечательные числа, то, скорее всего, и происходит что-то примечательное.

Чтобы убедиться в этом, можно провести небольшой эксперимент. Попросите десять друзей случайным образом выбрать какое-нибудь иррациональное число от – 1 до 1. Помните, что иррациональное число – это число, которое нельзя записать в виде отношения двух целых, так что ваши друзья могут выбрать, например, или

Когда они закончат, сложите все полученные числа и опустите знак суммы. Что получилось? Если что-то меньшее, чем 0,0000000000000001, то это, безусловно, примечательный случай. Ваши друзья каким-то образом наколдовали очень маловероятную комбинацию, где числа аннулировали друг друга. Без тайного заговора такого не произойдет. Реальный полученный ответ не окажется близким к нулю. Это будет просто некоторое число – не особо большое, не особо маленькое. Ничего необычного.

Мы можем использовать эту философию для выбора оптимальных научных моделей. Чтобы увидеть, как это может работать, вернемся в начало XVI века, когда большинство людей считало Землю центром Вселенной. Астрономические наблюдения того времени не противоречили этой точке зрения. Их можно было объяснить с помощью древней модели Клавдия Птолемея, при которой все планеты двигаются по круговым орбитам, а для исправления несоответствий с реальной картиной вводятся экванты и эпициклы[105]. Детали не имеют особого значения; важно то, что Земля считалась неподвижной, а все остальные планеты двигались вокруг нее с примерно равными скоростями. В 1543 году эту точку зрения оспорил Николай Коперник, который родился в Королевстве Польском. Коперник был каноником католической церкви, проявлявшим большой интерес к математике и астрономии. Он вдохновлялся трудами Цицерона и Плутарха и утверждал, что Земля не неподвижна – она должна двигаться, как и остальные планеты. В его гелиоцентрической модели Солнце находилось в центре Вселенной, а Земля двигалась по орбите. Астрономические данные того времени не обладали достаточной точностью, чтобы подтвердить или опровергнуть эту принципиально новую идею[106], поэтому большинство философов полагались на свой внутренний голос. Модель Коперника, казалось, бросала вызов здравому смыслу или, что еще хуже, Библии. Сам ученый предвидел такую реакцию. Опасаясь неизбежных неприятностей, он на десятилетия задержал свою работу, откладывая ее публикацию до самых последних мгновений жизни.