Все формулы мира. Как математика объясняет законы природы

Во-вторых, инфляционная космологическая модель[73] дает нам еще один тип мультивселенных. Кроме нашего крайне раздувшегося «пузырька», должно быть бесчисленное количество других. Вот это уже настоящие другие миры (там бог играет не только в кости, но и где-то в шахматы, а где-то – в лапту). Согласно, например, теории струн, в них могут реализовываться разные физические законы. Современная физика не видит способа путешествовать между такими мирами (вероятнее всего, таких путей и нет). Тем не менее мы можем пытаться строить физические модели для них, основываясь на наших знаниях.

В-третьих, мультивселенные возникают в так называемой эвереттовской интерпретации квантовой механики[74]. В данной модели каждый раз, когда, например, электрон в известном опыте проходит через одну или другую щель, реализуются оба варианта, но лишь один из них – в нашей вселенной. Такую интерпретацию квантовой механики называют многомировой, потому что можно сказать, что в результате мы оказались в мире, где электрон прошел через правую щель. При этом существует и мир, где он прошел через левую. В разных мирах действуют одинаковые законы, и в них одинаковые наборы фундаментальных констант. Просто «мы с разных сторон смотрим на кубики, брошенные богом».

Среди трех перечисленных вариантов первый – самый банальный, последний – самый спорный. Наконец, четвертый из числа обсуждаемых Тегмарком сценариев еще более необычен. Здесь речь идет уже о «другой математике». Его мы отложим до следующей главы.

Из всей троицы вариантов лишь второй соответствует вселенным с разными физическими законами[75]. На настоящий момент наиболее весомую аргументацию для него предоставляет теория струн. Особенностью современных версий этого сценария является великое множество вариантов так называемого ложного вакуума. Именно вакуум конкретной реализации теории определяет базовые свойства мира. Математика, на которой базируется теория струн (многообразия Калаби – Яу), предсказывает гигантское количество возможностей, доходящее до 10⁵⁰⁰. Это невообразимо большое число, если сравнивать хоть с чем-то соразмерным нашему миру. Скажем, если объем видимой части вселенной выразить в планковских единицах, то мы получим «всего лишь» число порядка 10¹⁸⁶, а количество частиц обычного вещества (протонов, нейтронов, электронов) в ней составляет около 10⁸¹. Таким образом, теория струн (являющаяся пока лишь одной из нескольких конкурирующих моделей) предсказывает гигантское количество возможных вселенных с разными свойствами.

Какие-то из множества мультимиров струнной космологии будут отличаться от нашего не сильно, какие-то – радикально. В каких-то возможна жизнь земного типа, в каких-то она может существовать, лишь будучи принципиально отличной от известной нам, а какие-то вовсе необитаемы. В моделях вечной инфляции все эти варианты могут реализоваться. И, если окажется, что теория струн является правильной моделью в нашей вселенной, а, кроме того, теория космологической инфляции получит окончательные наблюдательные подтверждения, у нас будут сильные аргументы в пользу существования фантастически большого числа других вселенных, которые мы сможем изучать, скорее всего, лишь теоретически, т. е. лишь решая уравнения и строя компьютерные модели.

Наши эксперименты и астрономические наблюдения могут позволить проверить предсказания теории струн и инфляционной модели в пределах метагалактики. Допустим, что и та и другая гипотезы пройдут эту проверку. Таким образом, мы установим, что они верно описывают свойства нашего мира. Из правильности этих двух теорий автоматически должно следовать существование определенного типа мультивселенных. Математика будет говорить нам об этом. Однако прямые эксперименты или наблюдения других миров могут оказаться невозможными. Значит, мы окажемся в довольно интересном положении: у нас появится уверенность, основанная на теоретических выводах, но не будет возможности провести решающие тесты. Зато деятельность по построению теоретических описаний других вселенных станет более осмысленной и оправданной.

Итак, работа физика-теоретика нередко связана с исследованием гипотетических возможностей, согласующихся в первую очередь с математическими правилами. Чаще всего обсуждаются вероятные свойства нашего мира. Хотя в некоторых случаях речь идет о том, как в принципе могут быть устроены разные вселенные. Возникает образ нашей Метагалактики, являющейся крохотной частью гигантской (не исключено, что и бесконечной) структуры возможных миров. Теоретические физические модели иногда выглядят как «одежда для несуществующих существ» в кодексе Серафини. Это одежда, сделанная если не из той же ткани, то по крайней мере из тех же нитей, что и наша. А можем ли мы представить себе другие нити?