Леонард Сасскинд - Космический ландшафт. Теория струн и иллюзия разумного замысла Вселенной

Антропный принцип может звучать так же глупо. «Законы Физики должны допускать существование жизни, потому что если бы они не допускали существования жизни, то не существовало бы никого, кто мог бы задать вопрос, почему Законы Физики допускают существование жизни». Критики правы – это звучит глупо, это простая констатация очевидного факта (мы существуем, поэтому законы природы должны допускают наше существование) без описания какого-либо механизма, влияния выбора Законов Физики на наше существование. Но если воспринимать антропный принцип как стенографическую запись истории существования фантастически богатого ландшафта и описание механизма его заселения (см. главу 11) карманными вселенными, то он уже не выглядит тривиальным. В нескольких последующих главах я представлю вам доказательства того, что наша лучшая математическая теория предоставляет нам именно такой ландшафт.

Огромное количество счастливых совпадений, описанное в предыдущих главах, включая невероятно тонкую настройку космологической постоянной, даёт нам веские основания прислушаться к антропным аргументам, по крайней мере не отвергать их с порога. Но одни упомянутые совпадения не убедили бы меня занять решительную позицию по этому вопросу. Успех инфляционной теории (инфляция подразумевает гигантскую Вселенную) и открытие небольшой плотности энергии вакуума сделали антропный принцип привлекательным, но лично для меня «соломинкой, сломавшей спину верблюда» было осознание того, что теория струн двигалась в, казалось бы, порочном направлении. Вместо приближения к единой уникальной системе физических законов она породила постоянно растущую свалку машин Руба Голдберга. Я чувствовал, что цель достижения единого уникального струнного мира постоянно отступает подобно миражу и что теоретики, ищущие такой уникальный мир, обречены на неудачу.

Но я ощущал экстраординарную возможность извлечь пользу из приближающейся катастрофы: теория струн могла бы дать нам своего рода технический каркас, в котором антропный принцип обрёл бы смысл. Единственная проблема состояла в том, что хотя теория струн и предоставляла массу возможностей, она не была достаточной теорией. Я спрашивал своих друзей: «Уверены ли вы, что число многообразий Калаби – Яу составляет лишь несколько миллионов?» Если отойти от математического жаргона, то суть моего вопроса сводилась к следующему: «Уверены ли вы, что количество различных вариантов вакуума в теории струн (или, что то же самое, количество различных долин Ландшафта) исчисляется несколькими миллионами?» Несколько миллионов возможностей, когда вы пытаетесь объяснить сокращение 120 десятичных знаков, – это меньше, чем капля в море.

Но все изменилось в 2000 году, когда молодой «пост-док» Рафаэль Буссо из Стэнфордского университета вместе со своим старым другом Джо Полчински из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре опубликовали статью, в которой объясняли, как количество возможных вакуумов может стать настолько большим, что легко покроет все варианты подгонки 120-значного числа. Вскоре мои стэнфордские коллеги Шамит Качру, Рената Каллош, Андрей Линде и индийский физик Сандип Триведи подтвердили этот вывод. Это-то мне и было нужно. Я пришёл к выводу, что исключительно рациональное объяснение тонкой настройки природы при помощи теории струн и некоторых антропных аргументов вполне возможно. Я написал статью под названием «Антропный ландшафт теории струн», чем разворошил осиное гнездо, которое гудит до сих пор. Итак, я начинаю первую из трёх глав (7, 8 и 10), посвящённых рассказу о теории струн.

«Три кварка для мистера Марка», – писал Джеймс Джойс. «Три кварка для протона, три кварка для нейтрона и кварк с антикварком для мезона», – заявил Марри Гелл-Ман. Марри, носившийся со словами как с фетишами, обогатил словарь физики высоких энергий такими терминами, как «кварк», «странность», «квантовая хромодинамика», «алгебра токов», «восьмеричный путь» и другие. Я не уверен, принадлежит ли ему также и термин «адрон». [70]Первоначально адроны определялись как нечто, сочетающее в себе некоторые свойства нуклонов (протонов и нейтронов). Сегодня же мы имеем точное определение адрона как частицы, состоящей из кварков и глюонов. Другими словами, это частицы, которые являются предметом описания квантовой хромодинамики (см. главу 1).

Что же означает слово адрон ? Слово ἁδρός в переводе с греческого означает «мускулистый» или «крепкий». При этом слово «крепкий» относится не к самой частице – разбить протон гораздо проще, чем, например, электрон, – а к силам, действующим между адронами. Одним из наиболее ранних достижений физики элементарных частиц было обнаружение четырёх типов взаимодействий между ними. Основным различием этих взаимодействий является сила, с которой частицы действуют друг на друга. Самым слабым типом взаимодействий между частицами является гравитационное . Следующим по силе идёт так называемое слабое взаимодействие , затем – давно знакомое нам электромагнитное и, наконец, сильное взаимодействие , называемое иногда ядерным .