Если идеи, которые я изложил, окажутся верными, то наш взгляд на мир расширится далеко за пределы глухой провинции у бескрайнего моря Мегаверсума к чему-то гораздо более грандиозному: большему пространству, большему промежутку времени и бо́льшим возможностям. Если всё правильно, то сколько времени займёт сдвиг парадигмы? Как пресловутый лес, смены парадигм лучше всего видны на расстоянии. В периоды смены принципов, на которые мы опираемся, всё выглядит слишком запутанным, вода становится слишком мутной, чтобы позволить ясно увидеть какую-либо перспективу хотя бы на несколько лет вперёд. В такие времена наблюдателю со стороны практически невозможно понять, чьи идеи заслуживают внимания, а чьи – пустые спекуляции. Это трудно предвидеть даже инсайдерам. Цель написания этой книги не в том, чтобы убедить читателя в правильности моей собственной точки зрения. Научными аргументами лучше всего сражаться на страницах научных журналов и в семинарских аудиториях. Моя цель в том, чтобы показать расстановку сил в войне новых идей, чтобы обычные читатели смогли почувствовать свою сопричастность к этой войне, посмотреть на неё изнутри, ощутить азарт сражения и радость открытия так, как ощущаю их я.

Меня всегда захватывали истории появления и развития новых научных идей. Я пытался понять, как великие мастера прошлого приходили к своим открытиям. Однако не все великие мастера мертвы. В настоящее время – прямо сейчас, в это чудесное время – живут и творят такие титаны, как Вайнберг, Виттен, ‘т Хоофт, Полчински, Малдасена, Линде, Виленкин… я счастлив, что могу наблюдать, как они сражаются за новую парадигму. Поскольку я сам являюсь непосредственным участником этих событий, я возьму на себя смелость воссоздать их образ мыслей. Начнём с физиков.

Стивен Вайнберг, пожалуй, более, чем любой другой физик, ответствен за открытие Стандартной модели физики элементарных частиц. Стив не склонен к скоропалительным суждениям, и я уверен, что он перепроверяет все доказательства так тщательно, как никто другой. Из его трудов и лекций очевидно, что он хотя и не принимает как истину в последней инстанции, но, по крайней мере, не отвергает возможность того, что некоторые из вариантов антропного принципа могут играть определённую роль в предопределении Законов Физики. Тем не менее отдельные его работы выражают сожаление о «потерянной парадигме». В своей книге «Мечты об окончательной теории», изданной в 1992 году, он пишет:

«Если благоприятное для нас значение космологической постоянной подтверждается наблюдениями, то будет разумно сделать вывод, что наше собственное существование играет важную роль в объяснении, почему Вселенная является именно такой. Чего бы это ни стоило, я надеюсь, что это не так. Как физик я хотел бы видеть, что мы способны делать точные предсказания, а не расплывчатые заявления о том, что некоторые константы должны лежать в диапазоне, который является более или менее благоприятным для жизни. Я надеюсь, что теория струн действительно послужит основой для окончательной теории и что эта теория будет обладать достаточной предсказательной силой, чтобы дать нам возможность вычислить значения всех фундаментальных констант, включая космологическую постоянную. Будущее покажет…»

Вайнберг написал эти слова под впечатлением открытия гетеротической теории струн и компактификации многообразий Калаби – Яу. Но теперь он знает, что теория струн не оправдала надежд на то, что она станет альтернативой антропному принципу.

Эд Виттен – один из величайших математиков в мире и пифагореец в душе. Он построил свою карьеру вокруг элегантной и красивой математики, которая родилась из теории струн. Его способность погружаться в математические глубины захватывает дух. Неудивительно, что он относится к тем моим коллегам, которые упорно не желают отказываться от поиска той магической математической «серебряной пули», которая убьёт произвол в выборе Законов Физики и свойств элементарных частиц. Если такая пуля и существует, то именно Виттен имеет все шансы её найти. Долгое время его поиски не имели успеха, несмотря на то что он сделал больше, чем кто-либо другой для создания математических инструментов, необходимых при изучении Ландшафта. Я не думаю, что ему вообще нравится текущее направление развития теории.

Если Виттен являлся движущей силой развития математического аппарата теории струн, то Джо Полчински был главным поставщиком «деталей» для этой гигантской машины. Вместе с блестящим молодым стэнфордским физиком Рафаэлем Буссо Джо предпринял первую попытку собрать из этих деталей модель Ландшафта с огромным дискретуумом вакуумов. В многих дискуссиях Джо настаивал, что альтернативы населённому Ландшафту не существует.

Мой старый товарищ по оружию Герард ‘т Хоофт всегда был настроен скептически в отношении претензий теории струн на роль «теории всего» и недавно написал мне:

На самом деле никто не может мне объяснить, что означает утверждение, будто теория струн содержит 10¹⁰⁰ вакуумных стран. Прежде чем сделать такое утверждение, вы должны сначала дать строгое определение, что такое теория струн, а у нас нет такого определения. И сколько вообще этих вакуумов: 10500 или 10^{10 000 000 000}? Поскольку такие «детали» все ещё висят в воздухе, я чувствую себя крайне неудобно перед антропными аргументами.

Нужно уточнить, что понимает ‘т Хоофт под дискретным антропным принципом. Это означает, что Ландшафт не должен содержать так много вакуумов, чтобы среди них можно было найти вакуум с любыми значениями физических констант. Иными словами, он готов частично примириться с антропными рассуждениями, если число различных возможностей окажется конечным.

Стоит отметить, что, несмотря на свой скептицизм, Герард не исключает антропного объяснения, но вместе с тем не предлагает и альтернативного объяснения для факта невероятно тонкой настройки космологической постоянной. Однако в своём скептическом отношении к окончательной «теории всего», я думаю, он прав.

Том Бэнкс – ещё один скептик. Том – один из глубоких мыслителей в мире физики, и его разум всегда открыт для новых идей. Его скептицизм, как и скептицизм ‘т Хоофта, относится не столько к антропной аргументации, сколько к определению Ландшафта, который даёт теория струн. Тому принадлежит множество важных вкладов в эту теорию, но по его же собственному мнению, Ландшафт метастабильного вакуума может оказаться иллюзией. Том утверждает, что теория струн и теория вечной инфляции ещё недостаточно хорошо поняты, чтобы с уверенностью утверждать, что Ландшафт – это математическая реальность. Если критерием является определённость, то я согласен с ним. Но Бэнкс чувствует, что математика теории струн может оказаться не только неполной, но и вообще ошибочной. Пока что его аргументы не выглядят убедительными, но они вызывают серьёзную озабоченность.

А что думают обо всём этом более молодые физики? В целом они открыты новым идеям. Хуан Малдасена в свои тридцать с небольшим лет оказал огромное влияние на всех теоретиков своего поколения. Его работа превратила голографический принцип в практический инструмент. Как и Виттена, его часто посещают великие математические озарения; как и Полчински, он оказал огромное влияние на физическую интерпретацию математических результатов. Относительно Ландшафта он однажды бросил: «Я надеюсь, что это неправда». Подобно Виттену, Малдасена надеется на единственность как Законов Физики, так и истории Вселенной. Однако же, когда я спросил его, питает ли он какую-нибудь надежду на то, что на самом деле никакого Ландшафта не существует, он ответил: «Нет. Боюсь, что нет».

В Стэнфордском университете – моём доме – существует более-менее единодушное, по крайней мере среди физиков, мнение, что Ландшафт существует. Мы должны стать его исследователями, научиться ориентироваться в нём и составить его карту. У нас есть два тридцатилетних лидера: Шамит Качру и Ева Сильверстейн. Оба заняты конструированием гор, долин и обрывов на Ландшафте. Если бы я захотел назвать кого-нибудь современным Рубом Голдбергом, то это, безусловно, был бы Шамит. Только не поймите меня неправильно. Я не хочу сказать, что он делает плохие машины. Напротив, Шамит лучше, чем кто-либо другой из струнных теоретиков, умеет приспосабливать сложные детали этих машин для конструирования моделей Ландшафта. А антропный принцип? Он идёт в комплекте с Ландшафтом. Он составляет неотъемлемую часть рабочей предпосылки для всех моих ближайших коллег в Стэнфордском университете, как молодых, так и старых.

На другом конце страны, в Нью-Джерси, находятся два величайших в мире центра теоретической физики: Принстон с его физическим факультетом и Институт перспективных исследований. Однако в двадцати милях к северу, в Нью-Брансуике, есть ещё один локомотив, тянущий физику вперёд, – Ратгерский университет. Одной из его достопримечательностей является звезда по имени Майкл Дуглас. Как и Виттен, Дуглас и гениальный физик, и серьёзный математик. Но для нашей истории гораздо более важно, что он ещё и отважный исследователь Ландшафта. Дуглас поставил перед собой задачу изучения статистики Ландшафта, вместо того чтобы исследовать свойства отдельных долин. Он использует методы математической статистики, чтобы оценить, какие свойства являются наиболее распространёнными, какой процент долин лежит на той или иной высоте, какова вероятность, что долина, экспоненциально стремящаяся к суперсимметричному состоянию, окажется пригодной для жизни. Несмотря на то что он предпочитает использовать термин «статистический подход» вместо термина «антропный принцип», справедливо будет сказать, что Дуглас находится на антропной стороне баррикады.

Космологи разделились по этому вопросу поровну. Джим Пиблс из Принстонского университета – патриарх американской космологии. Пиблс был пионером в каждом космологическом открытии. Ещё в конце 1980-х годов он одним из первых начал подозревать, что космологические данные свидетельствуют о существовании чего-то вроде ненулевой космологической постоянной. Напоминаю: это было в конце 1980-х годов! Обсуждая с ним космологические проблемы, я был поражён невинным признанием, что, по его мнению, многие черты Вселенной можно объяснить только с привлечением антропной аргументации.

Сэр Мартин Рис, британский Королевский астроном, – одержимый энтузиаст Ландшафта, Мегаверсума и антропного принципа. Мартин – ведущий европейский космолог и астрофизик. Многие аргументы, которые я использовал для обоснования антропного принципа, я узнал от него и от американского космолога Макса Тегмарка.

С Андреем Линде и Александром Виленкиным вы уже знакомы. Подобно Рису и Тегмарку, они принадлежат к лагерю сторонников антропного принципа. Линде так выразил своё мнение:

Стивен Хокинг работает вместе с Мартином Рисом в Кембридже, но у меня нет сомнений, что его взгляды очень во многом совпадают с моими. Вот цитата из лекции, прочитанной Стивеном в 1999 году:

Это говорит о том, что мы со Стивеном наконец-то хоть в чём-то сошлись во мнениях.

Но не все космологи с этим согласны. Среди наиболее известных в этой области американцев Пол Стейнхардт и Дэвид Спергель являются наиболее яростными противниками всего, что даже отдалённо пахнет антропным принципом. Стейнхардт, чьи чувства я более или менее представляю, утверждает, что он ненавидит Ландшафт и надеется, что эту гипотезу рано или поздно опровергнут. Но, как и Малдасена, он пока что не может придумать, как это сделать. Вот выдержка из работы Стейнхардта:

Отец инфляционной теории Алан Гут сохраняет нейтралитет. Алан истово верует в густонаселенный Ландшафт. Именно он придумал термин «карманная вселенная». Но не будучи струнным теоретиком, он всё же благожелательно относится к идее дискретуума. Другими словами, он менее привержен идее о том, что количество возможных вакуумных состояний экспоненциально велико. Что касается антропного принципа, то я подозреваю, что Алан – латентный верующий. Всякий раз, когда я его вижу, я спрашиваю, не определился ли он, на что он неизменно отвечает, что пока нет.

Напоследок я припас своего старого друга Дэвида Гросса. Мы с Дэвидом дружим больше сорока лет. Всё это время мы сражались друг с другом, споря до хрипоты, иногда отчаянно, но всегда с большим уважением к мнению друг друга. Я думаю, что когда мы станем двумя старыми несносными ворчунами, мы всё равно будем продолжать сражаться. Возможно, мы уже ими стали.

Без сомнения, Дэвид – один из величайших физиков в мире. Он наиболее известен как один из главных архитекторов квантовой хромодинамики, то есть динамики адронов. Но важно, что он уже давно занимает должность одного из наиболее высокопоставленных генералов в армии струнных теоретиков. В середине 1980-х, будучи профессором в Принстоне, Дэвид со своими коллегами Джеффом Харви, Эмилем Мартинеком и Райаном Ромом произвёл сенсацию, обнаружив гетеротическую теорию струн. Эта новая версия теории струн выглядела гораздо больше похожей на реальный мир элементарных частиц, чем любая предыдущая. Кроме того, в то же самое время Эд Виттен со своими сотрудниками Энди Строминджером, Гари Горовицем и Филиппом Канделасом изобрёл компактификацию многообразий Калаби – Яу (и тоже в Принстоне). Когда эти работы были обнародованы, мир физики ахнул: результаты выглядели настолько реалистичными, что казалось, лишь несколько месяцев отделяет нас от окончательной, завершённой, уникальной теории элементарных частиц. Мир затаил дыхание… и не дышит до сих пор… и уже посинел.

Судьба оказалась зла. Чем больше проходит времени, тем яснее становится, что энтузиазм принстонцев в лучшем случае оказался преждевременным. Но Дэвид никогда не лелеял надежды, что серебряная пуля, которая оправдает этот энтузиазм, будет быстро обнаружена. Что же касается меня, то я подозреваю, что в конце концов гетеротическая теория станет очень важной деталью для гигантской машины Руба Голдберга. Её сходство со Стандартной моделью впечатляет. Но я также думаю, что это не единственная необходимая деталь. Потоки, браны, сингулярности и другие фишки способны расширить гетеротический ландшафт до таких пределов, которые авторы первоначальной теории даже не представляли.

Гросс, как я уже сказал, является очень грозным интеллектуальным противником, и он очень резко возражает против антропного принципа. Хотя его резоны скорее идеологические, нежели научные, их следует обсудить. Его беспокоит аналогия с религией. Кто знает, не сотворён ли этот мир богом? Но учёные – реальные учёные – должны противостоять искушению объяснить природные явления, включая возникновение Вселенной, божественным вмешательством. Почему? Потому что как учёные мы понимаем, что у человека существует настоятельная необходимость в вере, необходимость в утешениях, которые легко затмевают разумные суждения. Очень легко попасть в соблазнительную ловушку утешительной сказки. Поэтому мы сопротивляемся всем попыткам объяснения мира, основанным на чём-либо ином, кроме Законов Физики, математики и вероятности.

Наряду со многими теоретиками Дэвид выражает опасение, что антропный принцип, как и религия, – слишком утешительное и простое объяснение. Он опасается, что если мы приоткроем дверь, даже самую щёлочку для антропного принципа, он совратит нас склониться к ложным убеждениям и отвратит будущих молодых физиков от поиска серебряной пули. Дэвид красноречиво цитирует обращение Уинстона Черчилля к ученикам его школы: «Никогда, никогда, никогда, никогда, никогда, никогда, никогда, никогда не сдавайтесь! Никогда не сдавайтесь! Никогда не сдавайтесь! Никогда не сдавайтесь!» Но бранное поле физики усеяно трупами упрямых стариков, которые не знали, когда надо сдаваться.

Озабоченность представляется мне вполне реальной, и я не хочу преуменьшать опасность, однако я всё же думаю, что всё не так плохо, как он утверждает. Я ни секунды не беспокоюсь о подрастающем поколении – им хватит моральной силы, чтобы избежать ловушки. Если идея населённого ландшафта окажется ошибочной, я уверен, они поймут это. Если аргументы, указывающие на существование 10⁵⁰⁰ вакуумов, неверны, молодые струнные теоретики и математики обнаружат это. Если теория струн ошибочна, возможно, из-за математической несогласованности, она останется валяться на обочине дороги, и вместе с ней будет выброшен и ландшафт теории струн. Но если это произойдёт, то мы останемся вообще без каких-либо рациональных объяснений иллюзии разумного замысла Вселенной.

С другой стороны, если теория струн верна и Ландшафт существует, мы сможем обосновать существование нашей долины при помощи новых и усовершенствованных математических или физических методов. Мы сможем узнать об особенностях соседних мест и изучить инфляционный обрыв, с которого мы упали. И наконец, мы сможем доказать, что строгое применение математических методов приведёт нас к открытию других долин, мало отличающихся от нашей, за исключением непригодной для жизни среды обитания. Дэвид не отвергает мои аргументы, но уклоняется от прямого ответа, потому что такой ответ противоречил бы нашим ранним надеждам, что тоже является своего рода религией.

У Гросса есть ещё один аргумент. Он спрашивает: «Разве не слишком высокомерно полагать, что жизнь может быть только такой, какой мы её знаем – на основе углерода, воды и т. д. Откуда мы знаем, что в совершенно чуждых нам условиях не может существовать совершенно чуждая нам жизнь?» Кто готов утверждать, что некоторые странные формы жизни не могли бы развиваться в межзвёздном пространстве, в космической пыли, в облаках межзвёздного газа, в атмосферах планет-гигантов, таких как Юпитер или Сатурн? В этом случае ихтиотропный принцип осетрологов потеряет всякий смысл. Аргумент, что для существования жизни необходима жидкая вода и узкий диапазон температуры, также окажется несостоятельным. Рассуждая в том же ключе, мы придём к выводу, что если жизнь может возникнуть без галактик, то и вайнберговское объяснение малости космологической постоянной тоже потеряет свою силу.

Я думаю, что правильный ответ на эту критику состоит в том, что существует некое предположение, являющееся неотъемлемой частью антропного принципа, которое гласит: «Жизнь – это чрезвычайно деликатная вещь, и она требует особых условий». Я не могу этого доказать. Это просто часть гипотезы, наделяющей антропный принцип объяснительной силой. Возможно, мы должны перевернуть аргумент и сказать, что успех предсказания Вайнберга подкрепляет гипотезу о том, что существование разумной жизни требует наличия галактик или по крайней мере звёзд и планет.

Какова альтернатива парадигмы населённого ландшафта? Моё мнение состоит в том, что как только мы устраняем сверхъестественного агента, не остаётся ничего, что могло бы объяснить удивительно тонкие настройки природы. Населённый ландшафт играет в физике и космологии ту же роль, которую дарвиновская эволюция играет в биологии. Случайные ошибки копирования и естественный отбор являются единственным естественным объяснением, как такой сложный орган, как глаз, может сформироваться из обычной материи. Населённый ландшафт и богатое разнообразие, предсказываемое теорией струн, – единственный естественное объяснение экстраординарных уникальных свойств нашей Вселенной, создающих условия для нашего существования.

Самое время остановиться и ответить на потенциальные критические замечания, которые могут быть высказаны в адрес этой книги, а именно на упрёки в однобоком освещении проблемы. Где альтернативные объяснения значения космологической постоянной? Разве не существует аргументов против существования гигантского ландшафта? Как насчёт других теорий помимо теории струн?

Заверяю вас, что я не игнорирую альтернативных точек зрения. На протяжении десятилетий многие люди, включая самых прославленных физиков, пытались объяснить, почему космологическая постоянная должна иметь очень малое или даже нулевое значение. Подавляющее большинство учёных сходится на том, что ни одна из этих попыток не увенчалась успехом. Мне просто нечего сообщить вам на этот счёт.

Что касается серьёзных математических попыток развенчать Ландшафт, то я знаю только одну. Автор этой попытки является блестящим математическим физиком, и, насколько я знаю, он по-прежнему уверен в справедливости своей критики ККЛТ-конструкции. Его возражение базируется на чрезвычайно сложном математическом исследовании особых многообразий Калаби – Яу. Некоторые авторы возражали против его критики, но теперь это уже несущественно. Майкл Дуглас и его коллеги обнаружили множество примеров, позволяющих избежать означенной проблемы. Тем не менее ради честной оценки ситуации мы не должны исключать возможность того, что Ландшафт является всего лишь математическим миражом.

Наконец, относительно альтернатив теории струн. Есть одна популярная теория, называемая «петлевой гравитацией». Это очень интересная теория, но она далеко не так хорошо развита, как теория струн. В любом случае, даже самый известный приверженец петлевой гравитации Ли Смолин считает, что она не является истинной альтернативой теории струн, а может рассматриваться лишь как альтернативная формулировка теории струн.

Как бы мне ни хотелось сбалансировать книгу, приводя альтернативные объяснения, мне попросту не удаётся их найти. Противные аргументы сводятся либо к органическому неприятию антропного принципа («я его ненавижу»), либо к идеологическим возражениям («он неприемлем»).

Два специфических аргумента стали предметом вышедших недавно научно-популярных книг хорошо известных физиков, но оба, на мой взгляд, потерпели неудачу. Я займу ещё немного вашего времени, чтобы объяснить почему.