У нас нет теории, которая могла бы объяснить, почему заряды и массы частиц таковы, каковыми они являются. С теоретической точки зрения эти параметры представляются произвольными. Но если бы их величины отличались от реальных хоть на йоту, нас попросту бы не существовало. Хокинг сказал следующее: «Если принять во внимание все возможные константы и законы, которые могли бы иметь место в пространстве, то можно понять, что шансы возникновения Вселенной, способной породить жизнь, были ничтожно малы».
В своей попытке объяснить, как образовалась породившая жизнь Вселенная, само возникновение которой имело крайне низкую вероятность, Хокинг пришел к антропному принципу. Биограф Хокинга Китти Фергюсон пишет:
Хокинг следующим образом поясняет антропный принцип: представьте себе множество различных, удаленных друг от друга вселенных или изолированных участков одной Вселенной. Условия в большинстве их неблагоприятны для возникновения разумной жизни. Однако в некоторых появились предпосылки для возникновения звезд, галактик и солнечных систем, на которых возникли разумные существа, спрашивающие: почему Вселенная такова, какой мы ее видим? Согласно антропному принципу, ответ может быть один: если бы Вселенная была другой, нас бы в ней не было и некому было бы задать этот вопрос.
Многие физики не любят антропный принцип, потому что он ничего не объясняет, давая лишь тривиальный ответ: порядок вещей таков, каков он есть, потому что он не может быть иным. Кроме того, антропный принцип – не самая удачная замена Бога. Можно сказать, что существует лишь одна Вселенная и Бог сотворил ее именно такой, с нужными параметрами и силами, подходящей для возникновения разумной жизни. Постулировать бесконечное множество вселенных и антропный принцип, «выбирающий» ту из них, где мы должны жить, – это очень расточительный и к тому же не слишком научный способ построения модели жизни. Хокинг и многие другие физики надеются, что настанет день, когда универсальная «теория всего» объяснит значимость всех параметров Вселенной, упразднив, таким образом, антропный принцип.
Несмотря на то что антропный принцип не имеет никакой научной ценности и не может правдоподобно объяснить реальность, новые атеисты с радостью за него ухватились в качестве аргумента, заменяющего необходимость творца. В своей книге «Бог как иллюзия» Ричард Докинз посвящает 30 страниц этому принципу и даже весьма любопытным способом связывает его с естественным отбором: «Естественный отбор работает, потому что это дорога с односторонним движением, накапливающая удачные изменения. Повезти должно только в самом начале, и это “миллиардам планет” обеспечивает именно антропный принцип». Заметив, что антропный принцип «ненавистен большинству физиков», Докинз продолжает: «Я не могу понять почему. Думаю, что он просто прекрасен. Возможно, я так считаю, потому что мое сознание было воспитано Дарвином».
Роджер Пенроуз, на самом деле, отходит от антропного принципа. Пенроуз считает, что Вселенная обязана своим происхождением либо «божественному акту творения», либо причине, которую мы обнаружим, когда будет создана «окончательная физическая теория». Подобно мультивселенной, антропный принцип – это своего рода принудительный аргумент, не имеющий глубокого теоретического обоснования.
Антропная идея существует в нескольких вариантах. Слабый антропный принцип занимается конкретными переменными, например отвечает на вопрос: почему мы живем на Земле, а не на Венере? На Венере слишком жарко, поэтому мы находимся здесь, а не там. Мы должны жить в «обитаемой зоне» нашей Солнечной системы, удовлетворяющей требованиям Златовласки – не слишком жарко и не слишком холодно. В этой зоне вода должна существовать в жидком агрегатном состоянии, чтобы сделать возможным существование жизни.
Сильный антропный принцип применяют ко всему: к массам и зарядам элементарных частиц, к космологическим константам, к энтропии нашего участка Вселенной, к величинам всех природных сил и прочему. Сильный антропный принцип гласит, что все природные величины такие просто потому, что если бы они были иными, то нас бы здесь не было.
У антропного принципа интересная история. В начале 1960-х годов принстонский физик Роберт Дикке воспользовался антропными аргументами для того, чтобы объяснить возраст Вселенной, который, по его мнению, должен быть совместим с эволюцией жизни и с разумными сознательными существами. Во Вселенной, слишком юной для того, чтобы на ней могла развиться жизнь, таких существ просто не было бы. Однако сам термин антропный принцип был придуман в 1973 году австралийским физиком Брендоном Картером. Впервые он сказал о нем в Кракове, в речи на конгрессе, посвященном пятисотлетию со дня рождения Коперника.
За прошедшие десятилетия аргумент Дикке распространили и на другие численные величины, характеризующие свойства наблюдаемой Вселенной. Ученые задавали следующие вопросы. Почему масса протона в 1836,153 раза больше массы электрона? Почему электрические заряды верхних и нижних кварков равны 2/3 и –1/3 соответственно? И почему на той же шкале заряд электрона в точности равен –1? Почему гравитационная постоянная Ньютона равна 6,67384 × 10–11?
Есть еще один вопрос, занимающий умы физиков с 1916 года. Почему постоянная тонкой структуры так соблазнительно близка к величине 1/137, обратной простому числу? (Теперь мы знаем эту постоянную с куда большей точностью – 1/137,035999.)
Ричард Фейнман однажды написал: «Это одна из величайших проклятых загадок физики: магическое число, пришедшее к нам неизвестно откуда. Можно сказать, что его “начертала божественная рука”, но мы не знаем, что “двигало карандашом”». Астроном Артур Эддингтон (доказавший теорию Эйнштейна об искривлении пространства-времени вблизи массивных объектов) построил вокруг этого числа множество нумерологических гипотез, ни одна из которых, впрочем, так и не была доказана. (Правда, Эддингтон полагал, что эта константа равна 1/136.) Есть даже анекдот о том, что австрийский физик и один из первопроходцев квантовой механики Вольфганг Паули, который всю жизнь был одержим числом 137, умирая, попросил Бога разъяснить ему эту загадку (между прочим, Паули в то время лежал в больнице, в палате номер 137) и вознесся на небо, где Бог вручил ему толстый конверт и сказал: «Прочти мой препринт, там я объяснил все».
Если отвлечься от забавных историй и анекдотов, то надо признать, что все физические константы, описанные выше, пока не поддаются анализу и разумному объяснению. Одним из физиков, пытавшихся понять их, был Стивен Вайнберг, который часто опережал свое время. В 1998 году, буквально за несколько месяцев до публикации поразительного астрономического открытия об ускоряющемся расширении Вселенной, приведшего к выводу о существовании «темной энергии», пронизывающей пространство и распирающей Вселенную, Вайнберг и его коллеги из Техасского университета опубликовали статью о гипотетической темной энергии. Авторы утверждали, что если такая энергия существует, то ее величина может колебаться в очень узких пределах, приведенных в статье. В противном случае энергия будет или слишком велика для того, чтобы галактики могли сливаться под действием сил гравитации, или слишком мала, и тогда может произойти гравитационный коллапс до того, как успеет развиться жизнь.
Вайнберг и его коллеги пришли к выводу, что величина космологической постоянной должна основываться (в определенных границах) исключительно на антропном принципе. Он позволил предсказать значение неизвестного параметра, но при этом была использована неудовлетворительная методология, так как она не выявила никаких оснований для величины космологической константы, за исключением все того же аргумента: «Если мы здесь и наблюдаем это, то оно должно находиться в таком-то диапазоне величин».
Конечно, то же самое можно сказать и по поводу постоянной Ньютона, масс и зарядов кварков и электрона, константы тонкой структуры, параметров, управляющих сильными и слабыми ядерными силами, и т. д. Силы природы чрезвычайно точно подогнаны под то устройство Вселенной, какое мы наблюдаем. С точки зрения антропного принципа, если мы здесь, то параметры должны быть именно такими, какими они являются в реальности.
Сила тяжести, несмотря на то что именно ее действие мы ощущаем больше всего, является самой слабой из всех четырех природных сил. Гравитация на сорок порядков слабее сил электромагнитного поля. Можете провести наглядный эксперимент: положите на стол небольшую скрепку. Она будет лежать на месте, удерживаемая полем тяготения всей расположенной под столом планеты. Теперь возьмите маленький магнит и постепенно приближайте его сверху к скрепке. Когда магнит приблизится на достаточное расстояние, она подпрыгнет вверх и прилипнет к нему. Это показывает, что даже крошечный магнит, обладающий электромагнитными силами, может преодолеть силу притяжения всей необъятной Земли.
