Стивен Вайнберг - Мечты об окончательной теории - Физика в поисках самых фундаментальных законов природы

Далеко не все ученые согласятся с моим мрачным взглядом на окончательные законы. Я не знаю никого, кто бы прямо заявлял, что есть научные свидетельства существования Бога, но ряд ученых настаивает на особом статусе разумной жизни в природе. Конечно, всем понятно, что на практике биология и психология должны изучаться по-особому, используя свой язык, отличный от языка физики элементарных частиц, но это не признак какого-то особого статуса жизни или разума; это же верно для химии или гидродинамики. Если, с другой стороны, мы обнаружим в окончательных законах, в точке соединения всех стрелок объяснений особую роль разумной жизни, мы с полным основанием сможем заключить, что Создатель, установивший эти законы, был как-то особенно заинтересован в нашем существовании.

Джон Уилер поражен тем фактом, что, согласно стандартной копенгагенской интерпретации квантовой механики, невозможно точно сказать, что физическая система обладает определенными значениями таких величин, как координата, энергия или импульс, пока эти величины не измерены прибором какого-то наблюдателя. С точки зрения Уилера, чтобы придать смысл квантовой механике, необходим какой-то тип разумной жизни. Недавно Уилер пошел еще дальше и высказал гипотезу, что разумная жизнь не только обязана была появиться, но должна продолжать распространяться на всю Вселенную, чтобы рано или поздно каждый бит информации о физическом состоянии Вселенной стал бы доступен наблюдению. Выводы Уилера представляются мне хорошим примером тех опасностей, которые связаны со слишком серьезным отношением к доктрине позитивизма, утверждающей, что наука должна иметь дело только с теми вещами, которые можно наблюдать. Другие физики, и я в том числе, предпочитают иную, реалистическую точку зрения на квантовую механику, основанную на понятии волновой функции, описывающей не только атомы и молекулы, но и лаборатории, и наблюдателей в них, причем законы, которыми управляется эта функция, не зависят от существования наблюдателей.

Некоторые ученые придают особый смысл тому факту, что значения ряда фундаментальных констант кажутся специально подобранными для того, чтобы во Вселенной могла возникнуть разумная жизнь. До конца не ясно, есть ли что-то содержательное в этих наблюдениях, но даже если это так, отсюда нельзя сделать вывод о действии Божественной силы. В ряде современных космологических теорий так называемые константы природы (например, массы элементарных частиц) на самом деле меняются от места к месту или от одного момента времени к другому, более того, от одного слагаемого в волновой функции Вселенной к другому. Если это было бы так, то, как мы видели, все ученые, изучающие законы природы, должны были бы жить в той части Вселенной, где константы природы имеют значения, приемлемые для эволюции разумной жизни.

Приведем аналогию. Пусть существует планета Земля-штрих, во всех отношениях совпадающая с нашей Землей, кроме одного: человечество на этой планете развило физику, ничего не зная об астрономии. (Можно представить, например, что поверхность Земли-штрих всегда затянута облаками.) Студенты Земли-штрих, как и студенты Земли, имеют на обложках своих учебников таблицы физических констант. В них перечислены скорость света, масса электрона и т.д., а также еще одна «фундаментальная» константа, равная 1,99 калории в минуту на один квадратный сантиметр, выражающая количество энергии, достигающей поверхности Земли-штрих от некоторого неизвестного источника. На Земле эта константа называется солнечной постоянной, так как мы знаем, что эта энергия приходит от Солнца, но на Земле-штрих никто не может сказать, откуда берется эта энергия, и почему она имеет такое численное значение. Некоторые физики на Земле-штрих могут заметить, что наблюдаемое значение этой константы удивительным образом приспособлено к возникновению жизни. Если бы Земля-штрих получала много больше или много меньше энергии, чем 2 калории в минуту на один квадратный сантиметр, то вода в океанах была бы либо льдом, либо паром, так что на Земле-штрих не было бы воды или другой подходящей среды, в которой могла бы развиться жизнь. Физик мог бы прийти к выводу, что эта константа – 1,99 калории в минуту на 1 см 2– специально подобрана Богом для блага человечества. Более скептически настроенные физики на Земле-штрих доказывали бы, что все константы когда-нибудь найдут свое объяснение в окончательных законах физики, и что их приемлемость для существования жизни – просто случайность. На самом деле, и те, и другие были бы не правы. Когда обитатели Земли-штрих обрели бы наконец знание астрономии, они поняли бы, что их планета получает 1,99 калории в минуту на 1 см 2просто потому, что она, как и Земля, находится на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца, излучающего за минуту 5,6 · 10 15калорий тепловой энергии. Они поняли бы также, что есть и другие планеты, находящиеся ближе к Солнцу, на которых слишком жарко для существования жизни, и есть еще больше далеких планет, на которых слишком холодно, чтобы там могла существовать жизнь. Несомненно, существует еще бесчисленное количество планет, вращающихся вокруг других звезд, и только малая часть из них приспособлена для жизни. Узнав достаточно об астрономии физики-скептики на Земле-штрих поняли бы наконец, что они живут в мире, получающем примерно 2 калории в минуту на 1 см 2, просто потому, что ни в одном другом мире они не могли бы жить. Мы в нашей части Вселенной напоминаем жителей Земли-штрих до того, как они открыли астрономию, только вместо других планет от нас скрыты другие части Вселенной.