Борис Штерн - Прорыв за край мира

Допустим, инфляция идет в некоем конкретном суперструнном вакууме, сформировавшемся на самом ее старте на планковском масштабе. Вспомним, что при инфляции плотность энергии вакуума местами «лезет» вверх за счет квантовых флуктуаций. Где-то она приближается к планковским значениям, при этом вакуум может перестроиться, всё изменится вплоть до числа измерений. То есть и при вечной инфляции «игра в кости» продолжается.

Мы писали о применении антропного принципа для объяснения значений констант, единственная специфика которых заключается в их благоприятности для жизни (например, энергия резонанса ядра углерода). Здесь данный принцип выглядит естественным и не вызывает отторжения. А следует ли его применять для объяснения каких-либо выделенных значений? Например, если какой-то параметр строго равен единице (две величины в точности равны друг другу). Или какой-то другой параметр неотличим от нуля. Если близость одного параметра к единице, а другого к нулю являются условием нашего существования, следует ли нам объяснять эту близость антропным принципом?

Как отмечено выше, в 1970-х годах люди не понимали, почему так идеально подогнаны начальные условия Большого взрыва, в частности, почему плотность так близка к критической ( Ω ~ 1), что предполагало равенство с точностью до 10 -60в начале Большого взрыва на околопланковских масштабах. А ведь если бы они не были подогнаны так точно, то и нас не было: Вселенная бы уже сколлапсировала или расширялась так быстро, что не успели бы образоваться галактики и звезды. Не возникает ли соблазн привлечь для объяснения факта антропный принцип? Если знать основное содержание этой книги — соблазна не возникает. Но в 1970-х годах никто этого не знал, и время от времени такая идея всплывала: ну, требуется попадание с вероятностью 10 -60, но кто мешает предположить, что «попыток сотворения» вселенных было куда больше, чем 10 60? Владимир Лукаш отметил в своем интервью, что упование на антропный принцип считалось в школе Зельдовича моветоном. И это правильно: если величина близка к выделенному значению, надо искать рациональное объяснение, а привлекать антропный принцип лишь в самую последнюю очередь, когда всё исчерпано. И в том случае правило сработало: вскоре была сформулирована концепция космологической инфляции, давшая рациональное объяснение близости Ω к единице.

Но осталась другая фундаментальная загадка: близость плотности энергии вакуума к нулю. Сейчас мы знаем, что есть темная энергия с плотностью около 10 -8эрг/см 3, или, если выражать в единицах массы, 10 -29г/см 3. Возможно, это и есть плотность энергии вакуума. Мы не имеем рационального объяснения, почему она столь мала. Опять антропный принцип? Мы уже упоминали выше именно эту точку зрения.

Если считать, что плотность энергии ваккума равновероятна от планковского до минус планковского значений, то вероятность получить столь малую величину, 10 -123, гораздо меньше, чем случайно получить вселенную с современной плотностью материи, столь близкой к критической. Впрочем, где 10 60вселенных, там и 10 123найдется, чтобы в одной из них вакуум оказался столь слабо тяготеющим, чтобы там смогли возникнуть мы. И есть люди, которые вполне серьезно именно это и утверждают. Но есть и те, кто считает такой подход моветоном и готовы бросить навсегда занятие наукой, если антропный принцип в данном случае окажется единственным возможным объяснением. Автор очень хорошо понимает вторых, но есть одно обстоятельство, которое вроде бы поддерживает точку зрения первых.

Механизм космологической инфляции, ответственный за близость плотности к критической, сделал свое дело гораздо точнее, чем необходимо с точки зрения антропного принципа. Мы бы могли появиться при современном значении параметра Ω ~ 0,1 или Ω = 2. Если бы этот параметр выпадал случайно, мы бы, скорее всего, обнаружили его где-то в этих пределах, заметно отличающимся от 1. Но измерения показывают, что Ω отличается от единицы не более, чем на 0,01. И мы понимаем, это потому, что есть механизм, обеспечивающий равенство Ω = 1 с огромной точностью. Скорее всего, отличие Ω от единицы на много порядков меньше.

А в случае с плотностью энергии вакуума? Антропный принцип требует, чтобы она по абсолютной величине была не больше 10 -28г/см 3(число дано весьма приблизительно), иначе из-за ускоренного расширения не смогли бы образоваться галактики и звезды поколения Солнца. А на самом деле, если трактовать темную энергию как плотность энергии вакуума, то она составляет ~10 -29г/см 3. От механизма, обеспечивающего малую плотность вакуума, мы были бы вправе ждать гораздо меньшей величины. А тут подозрительно близко к тому, что требуется для обитаемости вселенной. Достаточно малая величина, чтобы мы смогли появиться, но не более того: всего порядок разницы. Наводит на мысль, что это действительно может быть результатом случая. И некоторые серьезные ученые принимают этот аргумент. Соблазн при этом довольно велик: отпадает необходимость искать причину малой плотности вакуума: это просто случай, выпавший с вероятностью 10 -123в бесконечном числе вселенных. И над странным энергетическим масштабом темной энергии, никак не связанным с известными масштабами взаимодействий, не надо ломать голову: случай!