Поиск по сайту
Проект публикации книги «Познай самого себя»
Узнать, насколько это интересно. Принять участие.
Короткий адрес страницы: fornit.ru/1965
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://www.inauka.ru/phisic/article80604.html.

ПАРИ ПРОФЕССОРА СМОЛИНА

В 1992 году физик Ли Смолин вызвал на спор коллег, предложив им опровергнуть его "безумную" идею о "живом Космосе". И вот недавно, спустя 15 лет, другой физик, Александр Виленкин, объявил, что он нашел ошибку в рассуждениях Смолина.

Известно, что физики любят шутить. Менее известно, что еще больше они любят пари. В лабораториях и университетах всего мира то и дело заключаются пари по самым разным вопросам — разумеется, научным.

Ставки в этих спорах бывают разные. Иногда это бутылка шампанского или виски, иной раз — заправка полного бака автомашины, в одном знаменитом случае — "Энциклопедия бейсбола" (см. "3-С", №4/2005). Но главное в таком пари — не размер выигрыша и даже не сам выигрыш. Пари заключаются, чтобы привлечь внимание коллег к какому-то важному спорному вопросу. Самые знаменитые споры входят в физический фольклор. Их перечень забавен и нескончаем.

Прославленный Ричард Фейнман поспорил на доллар, что законы физики не изменятся, если перейти в зеркальный мир, — и проиграл, когда Ли и Ву показали, что это не так. Не менее знаменитый Стивен Хокинг купил астрофизику Торну годичную подписку на журнал с голыми девочками, проиграв спор о неком важном свойстве "черных дыр". Одно из самых парадоксальных пари проиграл физик Тинг: когда разошелся слух, что он открыл некую частицу, его конкурент в поисках этой частицы Мел Шварц предложил ему пари, утверждая, что она действительно существует. Шварц хотел таким образом проверить, нашел ли уже Тинг эту частицу, а Тинг, который ее и в самом деле нашел, хотел оттянуть время для окончательной проверки своего открытия. Кончилось тем, что в печати появились сразу две статьи об открытии этой частицы — и Тинга, и Шварца, и оба они затем получили за это Нобелевскую премию...

Но то пари, о котором речь пойдет здесь, пока еще не принесло такой премии ни одному из спорщиков, хотя его предмет настолько серьезен, что кажется дальше некуда. В 1992 году физик Ли Смолин вызвал на спор коллег, предложив им опровергнуть его "безумную" идею о "живом Космосе". И вот недавно, спустя 15 лет, другой физик, Александр Виленкин, объявил, что он нашел ошибку в рассуждениях Смолина.

Расскажем подробнее. Смолин выдвинул предположение, что в Большой Вселенной действует нечто вроде дарвиновской эволюции, а именно — происходит "естественный отбор" вселенных по определенному качеству, и больше становится таких вселенных, у которых этого качества больше. Это качество, по Смолину, состоит в способности данной вселенной порождать "черные дыры". Теоретические расчеты свойств таких "черных дыр" показали, что внутри "черной дыры" пространство-время "отпочковывается" от пространства-времени в окружающих участках и образует особую вселенную, отдельную от нашей, так сказать, "бэби-вселенную". Смолин предположил, что она, подобно живому ребенку, наследует свойства "вселенной-мамы", В частности, если "вселенная-мама" обладает свойством производить много "черных дыр", то и все "бэби", рождающиеся внутри таких "дыр", будут, в свою очередь, рождать много "дыр" — стало быть, таких "бэби" будет становиться все больше, и, в конце концов, в Большой Вселенной начнут существенно преобладать вселенные, способные порождать много "черных дыр" (так сказать, склонные к "многодетности"). Этот итог можно представить иначе. Если вообразить себе существо, способное откуда-то "извне" заглядывать в разные вселенные, существующие в Большой Вселенной, то его взгляду чаще всего представятся именно "многодетные" вселенные.

Теперь уже явно назрело время объяснить, что это за Большая Вселенная и вообще — на какие серьезные вопросы призваны ответить эти умственные игры.

Главный из этих вопросов состоит в следующем: как объяснить, что наша Вселенная как будто бы специально "подогнана" для того, чтобы в ней могла возникнуть жизнь и тот (наш) мыслящий разум, который ее, эту Вселенную, в данный момент наблюдает и о ней рассуждает? Поначалу этот вопрос непонятен. Все мы вроде бы знаем, что Вселенная родилась в результате Биг Бэнга, а потом в ней зародилась жизнь и в ходе естественной эволюции развилась до мыслящих существ — конечно, не везде, а только там, где для этого существовали подходящие условия, но ведь Вселенная велика — вот нам, на Земле, и выпали такие условия...

Увы, этот простой ответ недостаточен. Дело в том, что существует некий факт, противоречащий такому рассуждению. Факт этот связан с одной особенностью тех фундаментальных физических параметров нашей Вселенной, которые сделали принципиально возможным появление в ней жизни. Эти физические параметры называются фундаментальными не в том смысле, что они универсальны, то есть одинаковы для всей Вселенной (как, например, скорость света или постоянная в законе всемирного тяготения), а в том, что они остаются в формулах основных физических законов даже тогда, когда эти формулы преобразованы так, что все обычные универсальные постоянные (вроде той же скорости света) в них уже не появляются.

Очень хорошо объяснил значение и важнейшую особенность этих фундаментальных постоянных физик Джон Бэрроу на примере одной из них — так называемой постоянной тонкой структуры, которая в физике обозначается греческой буквой "альфа". Это безразмерная величина, образованная из трех универсальных постоянных, скорости света, заряда электрона и постоянной Планка, и численно равная единице, деленной на 137. Так вот, как пишет Бэрроу: "Можно было бы думать, что свойства мира определяются такими универсальными постоянными, как скорость света, заряд электрона или постоянная Планка, но это не так. Если бы даже каждая из этих постоянных изменилась (например, скорость света вдруг стала бы другой или заряд электрона увеличился вдвое), но изменилась так, что численное значение "альфа" по-прежнему осталось бы равным одной сто тридцать седьмой, мир тоже остался бы прежним, и мы никогда не смогли бы опознать, что в нем что-то изменилось. Но если "альфа" изменится хотя бы на одну миллионную, свойства нашего мира станут совершенно другими — например, в нем не сможет существовать жизнь".

Есть и другие фундаментальные (и тоже безразмерные) постоянные, и их тоже отличает тот факт, что даже крохотное изменение их величины влечет за собой весьма существенное, качественное изменение свойств мира. Таково, например, отношение массы электрона к массе протона, обозначаемое другой греческой буквой, "бета" и приблизительно равное единице, деленной на 1836. Чуть не несколько десятков других перечисляются в статье канадского философа религиозного толка Джона Лесли "Предпосылки жизни в нашей Вселенной" опубликованной в 1988 году в изданной в Ватикане книге "Ньютон и новая физика" Большинство из них являются производными от нескольких осноных, но Лесли назвал и производные, потому что ему хотелось показать, как их много, и тем самым подвести читателя к неизбежному выводу, что мы живем благодаря некому "чуду", в силу которого фундаментальные постоянные нашего мира оказались в точности такими, при которых только и может существовать жизнь. А раз она все-таки возникла (чему свидетельством наше существование), значит, все эти параметры до единого были "кем-то" подогнаны специально для нас.

Джона Лесли можно понять. Это ощущение "чуда" может возникнуть и у неверующего, столкнувшемуся хотя бы с одним примером такой тончайшей "подгонки". Вот один из них — образование углерода. Наша жизнь, как известно, построена на углеродных атомах, потому что только они (да еще атомы кремния) способны образовывать те длинные молекулярные цепи, которые мы именуем ДНК, бел¬ки и т.п. и которые обладают свойствами, обеспечивающими обмен веществ, размножение, возможность мутаций и наследственность, — все то, что называется жизнью.

Когда астрофизик Фред Хойл впервые проанализировал образование углерода, не все тонкости реакций были известны, и рассчитать, насколько их исход зависел от величины постоянных, было трудно. Но сейчас это стало возможным, и произведенный в 2000 году расчет Оберхаммера, Счета и Шлатла показал, что изменения "альфа" всего на 4% или постоянной ядерных сил всего на 0,4% могли изменить скорость образования углерода или кислорода в целых 1000 раз! Но принципиальная сторона дела была ясна уже и Хойлу — не случайно он тогда же заметил: "Трудно не заинтересоваться этими странными безразмерными числами, которые появляются в физике и от которых, в конечном счете, оказываются зависящими энергетические уровни атомных ядер. Что, эти числа остаются вечно неизменными, подобно атомам в представлении физиков XIX века? А может ли существовать непротиворечивая физика при других значениях этих чисел?"

Сам Хойл видел два возможных ответа на свой вопрос: либо эти числа имеют возможное единственное значение, и тогда должна существовать возможность вывести их из основных физических законов, либо они "флуктуируют" от места к месту, и их значение в нашей части Вселенной чисто случайно оказалось таким, что здесь стала возможной жизнь. Современная физика не так уж далеко ушла от Хойла. Часть ученых считает сегодня, что все фундаментальные постоянные извечно постоянны и могут быть выведены из основных физических законов (хотя это мнение то и дело оспаривается, когда какое-нибудь очередное исследование как будто указывает, что в далеком прошлом нашей Вселенной какая-то "альфа" была не такой, как сегодня; последний раз этот спор вспыхнул не далее, как в апреле 2006 года). Другая часть физиков склоняется ко второй мысли Хойла: значения постоянных могут быть разными, но не в разных частях одной и той же Вселенной, а — в разных вселенных.

Теперь мы вернулись к поставленному выше вопросу — что это за "разные вселенные"? Мысль о возможной "множественности вселенных" уже давно гуляет в современной космологии, и истоки у нее тоже множественные. В одном варианте она связана со странными свойствами элементарных частиц, которые в чем-то так похожи на волны, что могут одновременно проходить через два разных отверстия; не верящие в это физики выразили убеждение, что на самом деле всякий раз, как частица проходит такую установку, Вселенная расщепляется на две — в одной из них частица проходит через одно отверстие, в другой — через другое. Совсем иначе возникает "множество вселенных" (или Большая Вселенная) в теории Биг Бэнга. Там крохотный первичный сгусток, из которого родилось "все", начал (в первые же невообразимо малые доли секунды после взрыва) так быстро расширяться, что отдельные его части не успели выровнять свои параметры друг с другом. И в итоге образовали совокупность соседствующих "отсеков", каждый из которых — это отдельная вселенная со своими значениями фундаментальных постоянных, своими законами и своей физикой; некоторые, возможно, вообще пусты, потому что их значения постоянных оказались такими, что вещество полностью аннигилировало с антивеществом. Мы живем в одной из таких вселенных, где значения постоянных позволили жизни возникнуть.

Есть и другие сценарии появления Большой Вселенной (теории Уилера, Линде и других). Упомянем лишь о еще одном — том, из которого исходил в своей "безумной" идее Ли Смолин. Если помните, по принятому им сценарию все эти разные "бэби-вселенные" образуются внутри "черных дыр", родившихся внутри неких "материнских" вселенных.

Дело в том — теперь можно раскрыть "секрет", — что Смолин на самом деле выдвинул свою "безумную" идею не просто так, в приступе праздномыслия, — он тоже искал ответ на тот самый вопрос, который мы только что обсуждали: как могло получиться, что параметры нашей Вселенной столь точно подогнаны под возникновение жизни? И вот его ответ. Прежде всего, возникновение жизни требует наличия во вселенной звезд, в недрах которых может образовываться углерод. Эти звезды должны затем взорваться, чтобы выбросить свой углерод в космос, где он попадет, в конце концов, на планеты, эту единственно возможную колыбель жизни. Но для того, чтобы взорваться, эти звезды должны быть очень массивными (это делает их неустойчивыми), а массивные звезды, взрываясь, становятся сверхновыми и порождают "черные дыры". Сопоставляя начало и конец этой логической цепочки, мы приходим к выводу, что вселенная, в которой образуется много черных дыр, должна одновременно иметь такие параметры, чтобы в ней могло быть много сверхновых звезд, а стало быть — много углерода, а стало быть — высокая вероятность возникновения жизни.

Но если, как предположил Смолин, свойства "вселенной-мамы" передаются по наследству "вселенным-бэби", то вселенные, произошедшие от нашей, должны унаследовать также два главных отличительных свойства нашей Вселенной — высокую вероятность возникновения жизни и большое количество "черных дыр". Второе свойство, как мы уже говорили, постепенно обеспечит детям нашей Вселенной подавляющее преобладание в Большой Вселенной, а первое свойство приведет к тому, что в Большой Вселенной появятся огромные шансы, что любая случайно выбранная отдельная вселенная окажется пригодной для жизни. Что и требовалось объяснить. Это такое понятное и приятное объяснение, что известие, будто Виленкин его опроверг, вызывает даже некоторое огорчение. Но что поделать — Виленкин действительно нашел в сценарии Смолина "дырку".

В самом деле, он напомнил Смолину, что основную массу "черных дыр" в нашей Вселенной составляют небольшие "мини-дыры" и что в них тоже могут рождаться "бэби-вселенные", а потом показал (математически), что вселенные с чуть более высокими, чем в нашей, значениями фундаментальных постоянных (не допускающими появление жизни), способны рождать гораздо больше таких мини-дыр, чем наша. А если так, то заполнят Большую Вселенную именно эти вселенные, а не подобия нашей, и тогда вероятность найти вселенную, пригодную для жизни, окажется невероятно малой, и снова нужно будет искать объяснение, как же это нам так повезло.

Сообщают, что Ли Смолин не согласился с проигрышем пари и опубликовал статью, в которой выдвинул возражения против статьи Виленкина. Но мы уже не станем следовать за ними в глубины их спора.
Источник: "Знание - Сила"
Рафаил НУДЕЛЬМАН

Обсуждение Сообщений: 1. Последнее - 08.02.2008г. 14:37:09


Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей сайтов-участников    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Субъективные модели действительности
Обзор эволюционного появления субъективных моделей действительности: Субъективные модели действительности.
30-11-2016г.

Словарный запас, используемый в тексте
Словарный запас, используемый в тексте, сколько раз используются слова (по убыванию числа): Статистика слов в тексте
25-11-2016г.

Книга по психологии
Книга по психологии - в поддержку проекта публикации.
30-09-2016г.

От рефлексов к произвольности
Переход рефлекторно сформированного действия в произвольно организованные автоматизмы:
От рефлексов к произвольности.
03-09-2016г.

Психическое явление Интерес или Инициатива наказуема?
Психическое явление Интерес или Инициатива наказуема?
17-08-2016г.

Психическое явление Превосходство
Об адаптивной роли явления превосходства, начиная с базовых механизмов реализации осознанного внимания: Психическое явление Превосходство.
09-08-2016г.

Иллюзия счастья или Стратегическая ошибка сапиенсов
Про уход от реальности или пренебрежение активной адаптивностью: Иллюзия счастья или Стратегическая ошибка сапиенсов
20-06-2016г.

Как правильно выйти замуж
Вопрос: как не продешевить с замужеством - один из актуальных.
Как правильно выйти замуж.
30-05-2016г.

Тестирование личных представлений о системной нейрофизиологии
Самопроверься перед участием в дискуссиях об интеллекте и разуме: Тестирование личных представлений о системной нейрофизиологии.
24-05-2016г.

Очевидность
О роли очевидности в психике: Очевидность.

Pokemon GO скачать  1  2  (3)  4  5  6  



15-05-2016г.

Активность
Главная
Темы
Показы
Полезное
О сайте
Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:33
вчера:00
Всего:531823