Прорыв за край мира

Может ли подобный фазовый переход дать необходимое разнообразие вселенных, чтобы некоторые из них оказались пригодны для жизни? Мы не способны точно реконструировать модель великого объединения, в частности, среди физиков существует и такая точка зрения, что его вообще не существует. Но есть проблема, общая для любых мыслимых моделей.

Обитаемость вселенной зависит от многих констант: массы разных частиц, констант разных взаимодействий. И в этом многомерном пространстве констант есть небольшой обитаемый «островок». Может быть, такой «островок» не один, но, несомненно, эти «островки» занимают ничтожный объем в пространстве. И нам надо «выбросить кости» так, чтобы они указали координаты одного из «островков». А если измерений много, а «костей» мало? Тогда может оказаться так, что, сколько ни кидай кости, ни на один «островок» не попадешь.

Допустим, есть трехмерное пространство констант (на самом деле число «измерений» больше) и в нем — островки-пузырьки, где значения параметров пригодны для жизни. Допустим, есть один случайный параметр, указывающий точку в этом пространстве по какой-то формуле. Если бесконечное число раз выбирать этот параметр случайным образом, указанные им точки дадут одномерное множество — линию. Какова вероятность, что эта линия попадет на один из маленьких островов-пузырьков, затерянных в пространстве констант? Если пространство параметров конечно, то что-нибудь типа (ν/V)^2/3 N, где ν — типичный объем обитаемого «островка», N — число «островков», а V — объем всего пространства констант. Если «островков», благоприятных для обитания, не так много, то эта вероятность будет мала. Таким образом, когда число степеней свободы («костей») при случайном выборе существенно меньше размерности пространства параметров, то обитаемая вселенная скорее всего вообще не появится: линия исходов «бросания костей» пройдет мимо всех «островков». Именно этот случай имеет место при фазовом переходе типа того, что мог произойти в связи с великим объединением. Источник случайности должен быть более богатым, более многомерным, и его надо искать где-то еще.

Место, где его ищут, — теория струн. С самого начала автор книги решительно намеревался избежать серьезного экскурса в эту теорию. Чтобы понимать суть теории струн, надо хотя бы иметь представление о математике, которая лежит в ее основе. Ознакомление с этой математикой находится за пределами житейских возможностей автора данной книги. А без понимания основ лучше не писать вообще. Пусть теория струн остается героем повествования, который маячит за кулисами, не выходя на сцену, но неявно влияет на ход событий. Об этой теории должны быть написаны другие книги другими людьми.

Однако сейчас, чтобы разобраться с антропным принципом, совсем обойти молчанием теорию струн невозможно. В таких случаях полезно прибегать к цитированию людей, которые разбираются в предмете лучше тебя. Одним из таких является научный редактор данной книги. В качестве подходящей цитаты можно использовать интервью, взятое автором у Валерия Рубакова в связи с первым присуждением премии Мильнера, среди лауреатов которой были классики теории струн. Оно опубликовано в «Троицком варианте» в августе 2012 года и цитируется в слегка адаптированном виде.

Борис Штерн: Что касается струн, то там уже никаким экспериментом ничего не докажешь, но они тоже, видимо, имеют огромное мировоззренческое значение.

Валерий Рубаков: Не только. Еще огромное значение для математики. Суперструны наплодили большое количество интересных математических объектов, до которых сами математики не додумались. Да и просто для развития мозгов имеют немалое значение.

Суперструны вначале вводятся аналогично частицам в релятивистской квантовой механике — уравнение вроде Клейна — Гордона для свободных частиц, только объекты имеют вид струн — открытых или замкнутых, где есть квантовые уровни разных мод колебаний. Эти возбуждения можно ассоциировать с частицами. Далее сразу применяется теория возмущений, есть аналог диаграмм Фейнмана, только вместо линий там трубы, которые могут сливаться подобно штанинам брюк, ну и дополнительные интегралы надо брать.

Б. Ш.: Когда появились струны?

В. Р.: В первом варианте еще в 1960-х — начале 1970-х в попытке описать взаимодействия адронов. Поначалу теория давала неприятный артефакт — тахионы, двигающиеся быстрее света и нарушающие причинность. Потом появились суперструны, избавившие теорию от тахионов. Потом самосогласованные теории суперструн без всяких внутренних противоречий вообще. Причем они возможны только в пространстве большего числа измерений, минимум 10. Я очень хорошо помню, как в Москву приезжал Виттен, кажется в 1985 году. Выступая на семинаре в ФИАН, он заявил типа: друзья, всё, теория сформулирована! Есть две и только две самосогласованные модели — они должны описать всё. Остались технические трудности, но, осилив их, мы выжмем всё, мы сможем из первых принципов получить такие вещи, как заряд и массу электрона.