Вопрос о том, почему Вселенная устроена так, как она устроена, очень древний, и ни один из предложенных ответов на него нас не удовлетворяет.
Дело в том, что это действительно удивительно, что Вы живы. Я не говорю конкретно о вас и о том, что если бы ваши мама и папа не встретились, то вы бы никогда не родились. Я имею в виду гораздо большее, а именно фундаментальные законы природы, которые управляют самыми глубокими и основными формами поведения материи и энергии. По непонятным для нас причинам, среди множества возможных вариантов развития Вселенной, кажется, что она очень точно настроена таким образом, чтобы существование жизни было возможным.
Содержание
Тонкая настройка – от атомов до гравитации
Обсудим некоторые примеры. Все состоит из атомов. Если бы атомов не существовало, то не было бы и вас. Таким образом, любое изменение законов природы, затрагивающее атомы, может иметь огромные последствия для устройства Вселенной. Предположим, что масса электрона была бы в два раза больше, чем сейчас. Если бы это было так, то основной процесс термоядерного синтеза в большинстве звезд не работал бы. Поскольку звезды являются печами, в которых образуются тяжелые элементы, некоторые из привычных элементов периодической таблицы вообще не существовали бы.
Другой пример: протоны и нейтроны, находящиеся в центре атомов, состоят из двух типов кварков, имеющих названия “верхний” и “нижний”. (У протонов два верхних и один нижний кварк, у нейтронов – два нижних и один верхний кварк). Эти кварки имеют очень малую массу – всего лишь ничтожную долю массы протона или нейтрона, причем нижний кварк несколько тяжелее. Следствием этого является то, что протоны живут практически вечно, а изолированные нейтроны распадаются примерно за 15 минут. Если бы массы верхнего и нижнего кварков поменялись местами, то нейтроны были бы стабильны, а распадались бы протоны. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они не притягивают электроны, и поэтому атомы не образуются. А нет атомов – нет нас.
Ученым известны десятки примеров небольших изменений, которые радикально поменяли бы все во Вселенной. Небольшое изменение в законах гравитации могло привести к тому, что Вселенная сразу после своего появления превратилась бы в черную дыру. Или же гравитация могла оказаться слишком слабой для образования звезд и галактик. В любом случае нас бы не было.
Большинство ответов не удовлетворяет
Учитывая, что небольшие изменения в законах природы могут полностью изменить облик Вселенной, многие люди задаются вопросом, почему эти законы действуют именно так, как они действуют. Некоторые вспоминают про Творца, который знал, что делает, и устроил все “так, как надо”, чтобы мы могли существовать. Такое объяснение можно рассматривать как один из вариантов того, что часто называют “разумным замыслом“. Но все же такой ответ не вполне удовлетворителен. Какие еще есть варианты?
Научные объяснения также не являются убедительными. Одно из них заключается в том, что это просто дело слепого случая – когда Вселенная зародилась, законы природы оказались такими, какие они есть. При таком подходе это просто вопрос удачи. Другие исходы были возможны, но они просто не произошли. Просто так получилось.
Существует и другой подход, который заключается в отрицании возможности небольших изменений в законах природы. То есть, наше представление о том, что мы можем как-то изменить массу электрона, не меняя ничего другого, на самом деле невозможно, а значит, существует один или несколько неизвестных руководящих принципов, которые заставляют вещи быть такими, какие они есть.
Чтобы понять, как такой подход согласуется с современным научным мышлением, давайте рассмотрим наше современное понимание законов природы. Две большие теории представляют то, что мы знаем: Общая теория относительности Эйнштейна, которая управляет космосом, и стандартная модель физики частиц, которая управляет квантами. Хотя эти теории весьма успешны, они не отвечают на все вопросы. Более того, существует 20 свободных параметров (например, масса некоторых субатомных частиц или сила известных сил), которые не могут быть предсказаны, а должны быть измерены и введены в теорию вручную.
Исследователи считают нашу неспособность предсказать эти параметры неудовлетворительной и продолжают пытаться разработать более совершенные теории, показывающие связи между ними. Возможно, в более полной теории мы найдем взаимосвязи между этими параметрами, и если известен один из них, то остальные можно будет точно определить.
Если такие связи существуют, то может оказаться, что изменить один параметр, не вызвав каскада других изменений, невозможно. Если следовать этой логической цепочке, то следует предположить, что законы природы, как мы их наблюдаем, таковы, каковы они есть, потому что другой возможности нет. Хотя эту идею нельзя исключать, она не пользуется большим авторитетом в научном сообществе, в основном потому, что квантовая механика показала нам, что субатомный мир – это мир вероятности, а не определенности. В квантовой механике возможно многое, а результат определяется только при измерении.
Еще одно объяснение почему все так, а не иначе, состоит в том, что до Большого взрыва существовали все, какие только возможно вселенные. Но в результате Большого взрыва остались законы, по которым возник тот мир, который мы видим вокруг себя. Более провокационная идея заключается в том, что множество вселенных существует до сих пор. В этой мультивселенной каждая вселенная имеет свой набор законов, но только в тех из них, которые допускают существование чего-то похожего на жизнь, могут появиться организмы, подобные нам, чтобы удивляться тайнам мироздания.
Так оно и есть
Вопрос о том, почему Вселенная устроена именно так, как она устроена, является очень древним, он рассматривался еще в самых ранних писаниях. И хотя мы знаем гораздо больше, чем наши предшественники, ответа мы так и не нашли. Эта загадка, которая когда-то была уделом теологии, а затем философии, теперь стала научной. Ответ по-прежнему ускользает от нас, но мы будем продолжать искать его – и однажды, мы надеемся, узнаем.
Читайте также: Наша Вселенная не была пустой даже до Большого взрыва