Инфляция говорит нам, что она, вероятно, реальна, но может ли она быть ответом на любой из наших научных вопросов? Возможно нет.
«Физическая реальность не требует, чтобы мы были довольны ее механизмом; мы должны видеть следствия теории для того, чем они являются, а не для того, какими мы хотели бы их видеть». -Кевин Мишель
Один из самых фундаментальных вопросов, которые мы можем задать - научно - , это откуда все это берется? И когда мы спрашиваем об этом, важно точно определить, что мы имеем в виду, когда говорим «все это».
Да, конечно, «все это» включает в себя все атомы, молекулы, клетки и существа, которые существуют в нашем мире, но также включает в себя гораздо больше.
Мы говорим о каждой отдельной частице в наблюдаемой Вселенной, независимо от того, можем ли мы наблюдать эту конкретную частицу или нет. Мы говорим о каждом фотоне и нейтрино, но мы также говорим о каждой звезде, галактике и скоплении, которые там есть.
Но и это еще не все, из чего состоит «это».
Потому что «все это» было бы не очень интересно, если бы все частицы, составляющие все во Вселенной, не взаимодействовали друг с другом. Одним из самых ошеломляющих достижений современной науки стала способность понять и точно определить, как эти взаимодействия работают.
Итак, когда мы говорим «все это», мы имеем в виду:
- все во Вселенной,
- все физические свойства всех вещей,
- все физические взаимодействия, которые они испытывают, с собой и друг с другом,
- и как так получилось.
Последнее, лично, моя любимая часть истории.
Мы можем проследить историю с самого начала, используя известные и принятые законы физики, химии и биологии:
- во времена, когда во Вселенной не было жизни,
- во времена, когда еще не существовало никаких планет,
- до того, как появились какие-либо элементы тяжелее первых нескольких в таблице Менделеева,
- до образования первых звезд,
- во времена, когда Вселенная была слишком горячей для образования нейтральных атомов,
- во времена, когда даже атомные ядра не могли оставаться связанными вместе,
- во времена, когда Вселенная представляла собой не что иное, как горячую плотную плазму материи, антиматерии и излучения,
- к тому времени, когда Вселенная раздувалась, переживая период экспоненциального расширения. На этих ранних стадиях вся энергия, которая впоследствии стала материей, антиматерией и излучением, была заключена в форму, присущую самому пространству.
Это космическая история нашей Вселенной, насколько нам известно, и история того, откуда «все это» взялось.
Но даже эта удивительная история не отвечает на все вопросы. Конечно, он говорит нам, откуда взялась вся материя и энергия во Вселенной, он говорит нам, как она эволюционировала от начального горячего, плотного, неструктурированного состояния до упорядоченной космической паутины галактик, которую мы видим сегодня. Он рассказывает нам, как материя взаимодействует и образует связанные системы, и объясняет явления от крошечных субатомных масштабов до масштабов, охватывающих всю наблюдаемую Вселенную.
Все это - поверьте мне - немалый подвиг! Но мы до сих пор не понимаем, почему фундаментальные константы Вселенной имеют именно такие значения. Почему фундаментальные силы обладают той же силой, что и в этой Вселенной? Почему массы или заряды частиц имеют именно такие значения? Почему гравитация намного слабее всех остальных сил?
В настоящее время мы можем измерить, что это за объекты, какие значения они имеют и как ведут себя при различных энергиях, насколько они кажутся постоянными во Вселенной в точках, удаленных на миллиарды световых лет (и в прошлом), а также в самых разнообразных физических условиях.
Но откуда берутся значения этих фундаментальных свойств?
Почему наша Вселенная имеет частицы и взаимодействия со свойствами, которые мы наблюдаем, а не какие-либо другие возможности?
Это законные научные вопросы, и есть много людей, работающих над раскрытием законных теоретических ответов на них. Общая школа мысли о том, что на эти вопросы могут быть ответы, известные кому-то в этой Вселенной, известна как динамика, или представление о том, что на этот вопрос существует физический ответ. Альтернативой является то, что «Вселенная просто так устроена, и этому нет никакой известной причины».
Итак, у нас, как у ученых, остается два варианта:
- Работайте изо всех сил, чтобы найти динамику, которая сделает нашу Вселенную такой, какая она есть.
- Откажитесь от динамики и приведите аргументы, чтобы оправдать наше невежество.
И есть много ученых, - удивительно и разочаровывающих - которые выбрали второй путь.
В недавней статье для журнала Scientific American Клара Московиц формулирует второй вариант:
Если это правда, это может помочь объяснить, почему наша Вселенная кажется такой особенной. Масса электрона, например, кажется совершенно случайной - это значение не предсказывает ни одна известная физика. И все же, если бы электрон был немного тяжелее или легче, чем он есть, атомы не могли бы образоваться, галактики были бы невозможны, и жизнь не существовала бы. То же самое относится и ко многим другим константам природы, особенно к космологической постоянной - предполагаемому, но непроверенному источнику так называемой темной энергии, которая способствует ускорению расширения Вселенной. Если бы космологическая постоянная была другой, а темная энергия была более или менее мощной, Вселенная сильно изменилась бы.и жизнь, какой мы ее знаем, была бы невозможна.
Если наша вселенная - единственная существующая, то нам нужно какое-то объяснение того, почему она так точно настроена на наше существование. Однако если это всего лишь одна из многих, то, возможно, каждая из них имеет разные параметры, разные константы, и одна вселенная просто случайно достигла значений, которые сделали возможной жизнь.
Вот почему я называю антропный принцип самым злоупотребляемым принципом во всей науке.
Проще говоря, антропный принцип - это идея о том, что Вселенная такая, какая она есть для нас, потому что она должна быть такой, иначе здесь не было бы наблюдателей, чтобы наблюдать за ней. Тот факт, что мы находимся здесь и наблюдаем за ней прямо сейчас, говорит нам о том, что Вселенная не могла существовать таким образом, который несовместим с потенциальным существованием разумных наблюдателей.
Это, конечно, правда, но это все, что мы можем из этого узнать. Вопрос, на который мы хотим ответить, заключается в том, как: как Вселенная стала такой, чтобы иметь такие свойства? И слова «антропный принцип» или (что еще хуже) «мультивселенная» просто не помогут.
Насколько нам известно, Мультивселенная может существовать; у нас есть очень веские причины думать, что это, вероятно, так. Но это не означает - ни в коем случае - , что существуют параллельные Вселенные с совершенно разными физическими константами, взаимодействиями или свойствами в целом.
Утверждение или признание собственного невежества, что мы не понимаем динамику, породившую константы нашей Вселенной, это не означает, что их нет, что все ценности взяты где-то в какой-то Вселенной, и что наша просто имеет те же ценности, что и она, которые случайным образом повлияли на наше существование.
Такое мышление не только не является наукой, но и отговоркой, отвлекающей от тех, кто на самом деле ищет научные ответы на самые сложные научные проблемы.
Мультивселенная может быть реальной, но она не дает ответа на вопрос, почему фундаментальные константы имеют те значения, которые они имеют. Он может ограничить то, чем они должны быть, но это все, что может сделать антропный принцип. Чтобы пройти остаток пути - понять, почему наша Вселенная обладает теми свойствами , что нам нужно искать динамику. Они могут не существовать в доступном виде в нашей Вселенной, но мы должны стараться, мы должны искать, и мы должны спрашивать.
Цена отказа, отказа от поиска ответа, который Вселенная могла бы на самом деле дать, если бы мы это сделали, слишком высока.
Рекомендуемая дополнительная литература (по порядку):
- Все о космической инфляции
- Почему мы думаем, что существует Мультивселенная, а не только наша Вселенная
- Что такое Мультивселенная и почему мы думаем, что она существует?
- Возвращение в четверг: реальны ли параллельные вселенные?
- Самый злоупотребляемый принцип во всей науке
Есть комментарий? Взвесьтесь на форуме Starts With A Bang в Scienceblogs!