Частица на краю Вселенной

На первый взгляд, при таком подходе любые попытки сделать проверяемые предсказания в принципе невозможны. Однако сторонники концепции множественной вселенной утверждают, что надежда еще не потеряна. Во многих частях множественной вселенной, мультивселенной, – утверждают они – условия совершенно не подходят для разумной жизни, и она не может возникнуть либо потому, что нет соответствующие сил, либо потому, что энергия вакуума настолько велика, что из-за быстрого расширения этой вселенной отдельные атомы разорвутся на части. Проблема в том, что мы не очень хорошо понимаем условия, при которых может появиться жизнь. Однако оптимисты продолжают надеяться на то, что если мы преодолеем такие нашу земную зашоренность, то сможем представить, что в действительности типичные наблюдатели в множественной вселенной должны были бы наблюдать. Другими словами, даже если мы не видим другие «вселенные» непосредственно, мы могли бы использовать идею множественной вселенной, чтобы делать проверяемые предсказания. Один из основных принципов космологии – «антропный принцип»[15] – говорит о том, что на нас действует сильный эффект отбора, ограничивающий условия, которые мы можем наблюдать, только теми, которые соответствуют нашему существованию.

Это амбициозная гипотеза, и, возможно, проверить ее не удастся. Но ученые пытаются продвинуться в этом направлении, и, в частности, они применили антропный принцип к определению свойств бозона Хиггса. Это коварная область: еще в 1990 году Михаил Шапошников и Игорь Ткачев, пытаясь предсказать значение массы бозона Хиггса при некоторых антропных предположениях, пришли к выводу, что масса частицы должна быть равна 45 ГэВ. Как мы теперь понимаем, это значение явно не согласуется с экспериментальными данными, так что в тех предположениях что-то было неправильным. В 2006 году другая группа уже при других предположениях предсказала значение 106 ГэВ, что ближе к правильному значению, но все еще далеко. Теперь, когда нашли бозон Хиггса при 125 ГэВ, маловероятно, что многие другие прогнозы, в которых по той или иной причине не удавалось получить это значение, будут опубликованы.

Ради справедливости мы должны упомянуть самый впечатляющий успех антропного принципа – предсказание величины энергии вакуума. В 1987 году – более чем за десять лет до открытия ускорения Вселенной – Стивен Вайнберг заметил, что очень высокая (или большая и отрицательная) энергия вакуума будет мешать образованию галактик. Таким образом, большинство наблюдателей в мультивселенной должно увидеть небольшое, но отличное от нуля значение энергии вакуума. (Ноль допускается, но ненулевых чисел больше чем чисел, равных нулю.) Значение, которое мы видим (или думаем, что видим), вполне согласуется с предсказанием Вайнберга. Конечно, Вайнберг неявно представлял такую мультивселенную, в которой только значение энергии вакуума меняется от места к месту, а если мы позволим и другим параметрам изменяться, согласие становится гораздо менее впечатляющим.

Несмотря на пессимистичный и даже ворчливый тон, в котором написан этот раздел, я считаю сценарий мультивселенной на самом деле довольно правдоподобным. (В книге «Из вечности в сегодня», я предположил, что эта концепция может быть использована для объяснения малого значения энтропии в ранней Вселенной.) Если теория струн или какая-либо другая теория квантовой гравитации допускает различные проявления локальных законов физики в различных областях пространства-времени, множественная вселенная может быть реальной, независимо от того, способны ли мы наблюдать ее или нет. Я всегда серьезно отношусь к разным правдоподобным теориям, однако на данном уровне развития мы очень далеки от того, чтобы превратить концепцию мультивселенной в предсказательную теорию физики элементарных частиц. Мы не можем позволить нашим личным антипатиям повлиять на оценку космологических сценариев, но мы также не можем позволить своему излишнему энтузиазму помешать их критическому осмыслению.

Двигаемся дальше

В микромире еще многое предстоит изучить, и еще много проблем физики элементарных частиц остается за пределами Стандартной модели. Почему во Вселенной оказалось больше материи, чем антиматерии? В нескольких сценариях происхождения такой асимметрии используется гипотеза о космологической эволюции поля Хиггса, так что более глубокое понимание его свойств, возможно, приведет к новому пониманию проблемы материи и антиматерии. Есть также интересные модели типа «техницвета», в соответствии с которой бозон Хиггса является составной частицей, как и протон, а не чем-то фундаментальным.