Привет, Хаброжители!
Мы живем в эпоху космологической революции. Открытие в 2015 году гравитационных волн от слияния множества черных дыр звездных масс закрывает проблему «темной материи», существование которой не могли объяснить более полувека. Это открытие привело к созданию модели осциллирующей Вселенной, в динамике которой гравитационное излучение и черные дыры играют ключевую роль.
Стивен Хокинг считал, что ничто до Большого взрыва не может повлиять на нас. Мы полагаем, что он ошибался: история Вселенной до Большого взрыва имеет важное значение для нашего космологического цикла, и реликты прошлых циклов в изобилии рассеяны вокруг. Главными реликтовыми объектами являются массивные черные дыры.
В данной книге впервые описывается циклическая космология, объясняющая физический механизм Большого взрыва и современного ускорения расширения Вселенной (феномен положительной космологической постоянной, или «темной энергии»).
Популярное изложение ключевых проблем космологии и их разрешение с помощью теории осциллирующей Вселенной доступно самому широкому кругу читателей, интересующихся данной темой. В приложении содержится исчерпывающее математическое описание осциллирующей Вселенной с переменной гравитационной массой.
Кризис квантовой модели Вселенной
Во что веришь по-настоящему, это и существует.
Джеймс Джойс. «Улисс»
Учитывая правдоподобие вечной инфляции, я считаю, что скоро любая космологическая теория, не ведущая к вечному размножению вселенных, будет считаться невероятной, как вид бактерий, которые не могут размножаться.
Алан Гус (1997)
Подытожим вышесказанное. С начала 1980-х годов активно развивается концепция, по которой Вселенная является квантовым объектом, динамика которого, с самого рождения до настоящего времени, определяется такими гипотетическими квантовыми феноменами, как поле инфлатона, элементарные частицы ВИМПы и отрицательное давление вакуума. Все используемые в квантовой космологии сущности были введены без каких-либо серьезных теоретических или экспериментальных обоснований, но с большой надеждой на их получение в будущем. Прошло сорок лет после «взрывного» распространения этой инфляционной концепции, так что уже можно подвести определенный итог ее обоснованности.
ВИМПы для темной материи: не найдены
Интенсивные поиски WIMP большим количеством подземных экспериментов могут привести к их обнаружению в ближайшие годы или практически исключить существование этих частиц…
Ю. Куденко. «Троицкий вариант» (13 сентября 2011)
Гипотеза, что черные дыры — это темная материя, не исключена, но сейчас столбовая дорога по объяснению существования темной материи — новые частицы.
— Какой массы они могут быть?
— Любой.
Академик И. Ткачев отвечает на вопросы Б. Штерна
(«Троицкий вариант», 7 декабря 2021)
Следуя предсказаниям квантовых космологов (так как они были очень неконкретными — фактически «любыми», то их вернее назвать предчувствиями), уже несколько десятилетий подряд физики повсюду ищут ВИМПы — неуловимые частицы темной материи.
В разных странах организовано около десятка подземных лабораторий, которые спускают многотонные детекторы в шахты на глубины до двух километров в надежде зарегистрировать там загадочные частицы. Но ничего не получается. Детекторы темных частиц запускаются на воздушных шарах над Антарктидой и выводятся в космос — как в ходе кратковременных экспедиций, так и в качестве постоянных приборов. В 2011 году для поиска частиц темной материи на Международной космической станции был установлен бочкообразный альфа-спектрометр AMS-02 весом в 7,5 тонны и стоимостью два миллиарда долларов, что примерно в три раза больше, чем цена гравитационного детектора LIGO. Увы, в отличие от LIGO, постройка которого привела к грандиозному успеху (см. раздел 9.2), поиск частиц темной материи на AMS-02 оказался безрезультатным. Главная причина этого очевидна: если эксперимент LIGO был основан на теоретических расчетах и предсказаниях хорошо проверенной теории Эйнштейна, то все эксперименты по поиску элементарных частиц темной материи опирались лишь на многочисленные, но очень шаткие гипотезы.
Ученые проводили эксперименты по поиску темных частиц и на Большом адронном коллайдере (БАК) в Европе, бурно реагируя на любые признаки отклонения от Стандартной теории. В декабре 2015 года группа ученых, работавшая на БАК, сообщила о признаке существования новой частицы, которая не укладывалась в Стандартную теорию элементарных частиц. Результат имел невысокую статистическую достоверность, и в августе 2016 года эта же группа сделала вывод, что никакой новой частицы нет — приборы просто показали статистическую флуктуацию. Но для объяснения существования этой несуществующей частицы теоретиками за восемь месяцев было опубликовано 600 научных статей, включая публикации в самых престижных физических журналах. Был ряд подобных «темных» фальстартов на других инструментах, но все они закончились разочарованием.
В 2017 году я участвовал в конференции о «темной Вселенной» на французском острове Гваделупа. Сообщество сторонников темных частиц, собравшихся на конференции, впечатляло. Участники конференции были практически поголовно искателями частиц темной материи (ВИМПов, аксионов и других частиц). Они их искали везде — в подземных лабораториях, в космосе и на ускорителях. Мировую карту с десятком лабораторий гордо показывал каждый второй докладчик. Они искали эти темные частицы уже тридцать лет с нулевым успехом, но с большим бюджетом. От безрыбья они хватались за любую соломинку — например, загадочные годовые вариации в показаниях каких-то европейских приборов были объявлены возможными вариациями потока частиц темной материи из центра Галактики, хотя ежу понятно, что годовые вариации атмосферы тоже вызывают вариации локального мюонного потока — да мало ли сезонных факторов можно найти, которые могут повлиять на показания сверхчувствительных приборов. Отмечу, что попытки найти эти годовые вариации на аналогичных приборах, специально построенных для этой цели в других странах, оказались безуспешными. Эти неудачи вызвали скандальные сомнения в корректности методики оригинальных наблюдений, которая не отличается прозрачностью из-за каких-то секретных патентованных технологий.
На дискуссии в Гваделупе раздался робкий юный голос: что же нам делать, если уже все возможности для обнаружения WIMP исчерпаны? На что бодрые голоса постарше ответили, что далеко не все возможности испробованы, просто нужны новые эксперименты с лучшей чувствительностью. Детектор с тремя тоннами ксенона ничего не дает? Тогда нужно построить детектор в триста тонн! Будущие перспективы были усыпаны эпитетами: exciting, fascinating, amazing («волнующие, захватывающие, удивительные»). Было очевидно, что решение проблемы темной материи вне квантовой парадигмы (или вне концепции «темных» элементарных частиц) будет катастрофой для этих людей. Один докладчик начал свое выступление с категоричного заявления: «Я не собираюсь обсуждать, почему мы верим в темную материю из элементарных частиц». Действительно, альтернативы ВИМПам практически не рассматривались. Очевидно, что никакие научные доводы не изменят предубеждений фанатичных искателей темных частиц, которые даже не собираются рассматривать альтернативные варианты. Это сообщество будет существовать, пока есть питающий его денежный поток.
Обоснование квантовой космологии: отсутствует
Физики обсуждают разные типы гипотетических легких полей, энергия которых могла бы выступать в качестве темной энергии. В наиболее простом с теоретической точки зрения варианте плотность энергии нового поля убывает со временем. Для поля такого типа употребляют термин «квинтэссенция». Не исключена, однако, и обратная возможность, когда плотность энергии растет со временем; поле такого типа называют фантомом.
Академик В. Рубаков
Неизвестные эффекты контролируют вакуумную энергию, неизвестные поля создают квинтэссенцию, неизвестные эффекты связывают квинтэссенцию с плотностью материи во Вселенной.
Описание современной космологии по Кори Пауэлл
За последние 40 лет ни одна из основных гипотез квантовой космологии не получила своего обоснования. Как следует из обсуждения в предыдущем параграфе, элементарные частицы, которые отвечали бы за темную материю, не были найдены, при этом области возможных (еще не исследованных) значений масс и сечений рассеяний для ВИМПов кардинально сузились. Природа «заданного руками» инфлатона, ответственного за Большой взрыв, осталась такой же загадочной, как и в момент его сотворения. Хотя мощное начальное ускорение Вселенной решало проблему ее однородности и изотропии, впоследствии выяснились очень неприятные особенности такого решения. Например, «проблема начальных значений»: для получения современной Вселенной начальные условия в момент начала расширения должны быть заданы с точностью 10–79. Если начальная плотность отклонится от нужного значения на величину 10–79, то Вселенная станет совершенно иной: или разлетится практически в бесконечность к настоящему моменту, или (при отклонении в сторону чуть большей плотности) уже сколлапсирует. Стивен Хокинг пишет о проблеме начальных значений: «Если бы через секунду после Большого взрыва скорость расширения оказалась бы на одну сто-тысяча-миллион-миллионную меньше, то произошло бы повторное сжатие Вселенной, и она никогда бы не достигла своего современного состояния» (Хокинг С. «От большого взрыва до черных дыр», 1990).
Эта неприятность заставила инфляционистов генерировать огромное количество вселенных (фигурируют числа в 10500 миров и даже гораздо больше) — для получения хотя бы некоторых вселенных с приемлемыми условиями для жизни. Это использование антропного принципа5 в космологии выглядит очень спорно, как убедительно показано в работе M. Frankel «Fine Tuning», January 2022 (Foundational Questions Institute). Автор известного астрономического учебника Петер Шнайдер выразился иронично: антропный принцип можно рассматривать как «объяснение», но можно и как «капитуляцию».
Н. Турок и П. Стейнхардт пишут об инфляционной теории: «Инфляция была лидирующим сценарием ранней Вселенной в течение двух десятилетий и стала привычным элементом общепринятой космологической модели. Однако до сих пор теория не решила многих проблем.… Великая космологическая головоломка, начальная сингулярность — начало времени и образование наблюдаемого мира — остается столь же загадочной, как и всегда».
Гипотезе об отрицательном вакуумном давлении, которое должно объяснить наблюдаемую величину, космологическую постоянную и современное ускорение расширения Вселенной, уже больше 20 лет. Но не появилось никаких прорывных результатов, которые бы обосновали это антидавление вакуума. Надежды на теоретическое получение космологической постоянной из квантовых флуктуаций вакуума не оправдались: квантовая теория поля приводит или к нулевому значению космологической постоянной, или к значению, которое на 120 порядков превосходит наблюдаемое значение. Это известно как «самое плохое теоретическое предсказание в истории физики».
Трудной является и «проблема совпадения» (иногда ее называют проблемой Нэнси Кэрриган, по имени литературной героини, которую волновали схожие вопросы, хотя и не в области космологии). Согласно квантовой космологии, такие сущности, как темная энергия и темная материя, являются физически не связанными феноменами, которые определяются совершенно разными полями и сортами частиц. И тогда возникает вопрос: почему они совпадают по порядку величины?
Отсутствие теоретического обоснования мало смущает квантовых космологов: они часто утверждают, что их модели прекрасно согласуются с наблюдениями. Это, безусловно, миф. В настоящее время все космологические наблюдения хорошо описываются Стандартной космологической моделью, которая предполагает плоскую Вселенную с шестью свободными параметрами (например, барионная плотность, плотность темной материи и величина космологической постоянной), которые подбираются так, чтобы модель совпадала с наблюдениями. Эта модель основана на классических уравнениях Фридмана, и параметры этой модели носят феноменологический характер. Стандартную модель часто называют LCDM (Lambda-Cold Dark Matter) моделью. Она включает в себя плотность темной материи и величину космологической постоянной, но не делает никаких предположений о природе этих феноменов. Предположение о квантовой природе Вселенной не играет существенной роли в LCDM-модели — к ней могут приводить космологические теории разных типов.
Инфляционисты часто приводят наблюдаемый спектр флуктуаций реликтового излучения (см. рис. 2 и цветную илл. 7) в качестве своих достижений и подтверждения своих моделей. Но, как пишут в 2016 году в обзоре по космологиям отскока Р. Бранденбергер и П. Петер, «успешные предсказания, сделанные инфляцией для спектра космологических возмущений, не являются специфическими для инфляции. Фактически, за десятилетие до развития инфляционной космологии Сюняевым и Зельдовичем («Small-scale fluctuations of relic radiation», Astrophysics and Space Science, 1970), а также Пиблзом и Ю («Primeval adiabatic perturbation in an expanding universe», ApJ, 1970) было осознано, что приблизительный масштабно-инвариантный спектр адиабатических возмущений, которые присутствуют во времена равенства материи и излучения в суперхаббловских масштабах, приведет к масштабно-инвариантной асимптотике Сакса — Вольфа на больших углах и к акустическим колебаниям на шкале нескольких градусов в угловом спектре мощности реликтового излучения; это приведет к масштабно-инвариантному спектру мощности первичных флуктуаций плотности и наложенным барионным акустическим колебаниям малой амплитуды: все эти особенности сейчас наблюдаются».
Максимально упрощенное высказывание Бранденбергера — Петера означает следующее: все пики и провалы в распределении неоднородностей реликтового излучения, показанные на рис. 2, связаны с классической физикой акустических колебаний и т. д. Гипотезы квантовой инфляции влияют только на самые крупные флуктуации реликтового излучения (плато, отмеченное прямоугольником на графике рис. 2).
Современная квантовая космология — это дом без единого кирпича в фундаменте. Этот дом парит в воздухе лишь одной силой убежденности. Ученые, получившие университетское образование в последние десятилетия, выросли в атмосфере веры (не побоимся этого слова), что инфлатон, ВИМПы и прочие квантовые космические чудеса — это реальные и доказанные вещи. Ведь в этой области работают тысячи ученых, а бюджеты квантово-космологических исследований исчисляются миллиардами! Могут ли все они ошибаться? Да! Примеров массовой ошибочной увлеченности в истории науки — масса (например, теория эфира). У инфляционной модели столько свободных параметров (или вариантов модели), что позволяет подгонять эту теорию практически под любой набор эмпирических данных.
Рис. 2. Спектр флуктуаций реликтового излучения как функция мультипольного момента и углового масштаба. Данные взяты из инструментов WMAP (2006), Acbar (2004), Boomerang (2005), CBI (2004) и VSA (2004). Сплошная линия соответствует теоретическому расчету в рамках космологии ΛCDM (НАСА/Научная группа WMAP). Другие космологические модели обычно дают несколько различающиеся предсказания лишь для самых крупных флуктуаций в десятки градусов (эта зона отмечена прямоугольником) и в пределах интервала ошибок
Сабина Хоссенфельдер пишет: «Теоретики вводят одно или несколько новых полей и потенциалов, которые управляют динамикой Вселенной… Существующие наблюдательные данные не позволяют сделать выбор между моделями. И если даже обнаруживаются новые данные, все еще остается бесконечно много моделей, о которых можно писать статьи. По моим оценкам, сейчас в литературе описано несколько сот таких моделей. Для каждого выбора инфляционных полей и потенциалов можно вычислять наблюдаемые величины и затем двигаться к следующим полям и потенциалам. Вероятность того, что любая из этих моделей описывает реальность, бесконечно мала — это рулетка на бесконечно большом столе. Но согласно существующим критериям качества, это первоклассная наука. Такой же поведенческий синдром возник в астрофизике, где теоретики придумывают поля для объяснения космологической постоянной… и предлагают все более сложные “невидимые сорта”» частиц, которые — может да, а может нет — составляют темную материю».
Главная проблема инфляционной космологии в том, что под ней нет базисной теории. Теория струн, которую рассматривают как самую перспективную для создания «теории всего», включая квантовую теорию гравитации, вводит сразу несколько новых пространственных размерностей (доводя общее число измерений пространства до 10 или 26). Это позволяет по-новому интерпретировать многие наблюдаемые реалии, включая элементарные частицы. Струнная теория рассматривается многими как наиболее перспективный подход и к космологии. Тем не менее теория струн, над которой уже пятьдесят лет работают сотни теоретиков, еще далека от объяснения существующих элементарных частиц, построения квантовой гравитации, а также решения проблем сингулярности или Большого взрыва. Напомним, что Эйнштейн построил ОТО за пять лет практически в одиночку. Кип Торн в книге «Будущее пространства-времени» (2002) делает следующие предсказания о теории струн: «К 2020 году физики будут понимать законы квантовой гравитации, которые будут найдены как вариант теории струн. К 2040 году мы, используя эти законы, получим достоверные ответы на многие глубокие и интригующие вопросы, включая:
- Какова истинная природа сингулярности Большого взрыва, в которой родились пространство, время и Вселенная?
- Что было до сингулярности Большого взрыва или здесь даже не было такой вещи, как “до”?
- …
- Какова истинная природа сингулярностей внутри черных дыр?»
Увы, к 2024 году, спустя 22 года после предсказаний Торна, теория струн так же далека от построения квантовой теории гравитации, как и в 2002 году, что ставит под сомнение и другие прогнозы о ней. Р. Пенроуз ввел следующую градацию гравитационно-космологических теорий («Новый ум короля», 2003):
- превосходные теории (единственный пример Пенроуза: теория гравитации Эйнштейна);
- полезные теории (единственный пример Пенроуза: теория Большого взрыва);
- пробные (неверные).
Примеров неверных теорий Пенроуз не привел, отметив, что не хочет терять друзей. Но очевидно, что к третьей категории относятся все гравитационно-космологические теории и модели, кроме ОТО и концепции Большого взрыва.
В квантовой космологии и теории струн сложилась необычная ситуация. Эти теории вытеснили всех конкурентов и обеспечили себе практически монопольное положение. Так как эти теории весьма слабо связаны с наблюдениями (как теория струн) или имеют множество параметров или версий (как теория инфляции), которые позволяют подогнать теорию под любые наблюдения (если надо — то и задним числом), то трудно надеяться на то, что эти теории рухнут под напором новых фактов. Они держатся на самоуверенности и многочисленности тех, кто работает в этих областях.
В западном бизнесе и рекламе часто применяются принципы, которые отражены в афоризмах: «Fake it until you make it» («Притворяйся, пока не сделаешь») или «Act as if you already have it» («Действуй так, как будто оно у тебя уже есть»). Судя по всему, эти принципы глубоко проникли и в некоторые области современной науки.
Питер Войт, математик из Колумбийского университета (Нью-Йорк), бескомпромиссно критикует теорию струн, написав книгу «Not even wrong» («Даже не неправильно»). Он приводит мнение некоторых профессионалов, которые знают ситуацию в фундаментальной физике «изнутри».
Шэлдон Глэшоу, нобелевский лауреат 1979 года, один из создателей единой теории поля и Стандартной теории элементарных частиц, в 1988 году сказал о теории струн (цитируется по книге П. Войта): «Но физики-суперструнщики еще не доказали, что их теория действительно работает. Они не могут продемонстрировать, что Стандартная теория является логическим результатом теории струн. Они даже не могут быть уверены, что их формализм включает описание таких вещей, как протоны и электроны. И они еще не сделали ни одного крошечного экспериментального предсказания». Далее Глэшоу задает «неудобные» вопросы:
«Если люди не могут интерпретировать наблюдаемые свойства реального мира, то они просто не занимаются физикой. Следует ли университетам платить им и разрешать развращать впечатлительных студентов? Смогут ли молодые доктора философии, чьи знания ограничены теорией суперструн, найти работу, если и когда струна лопнет? Может, струнные идеи больше подходят для факультетов математики или даже для богословских школ, чем для факультетов физики?»
За последующие десятилетия, которые последовали за этими жесткими заявлениями Глэшоу, теория струн так и не смогла получить ни одного экспериментального подтверждения или вывести из своих уравнений Стандартную теорию элементарных частиц как предельный случай. Но струнные теоретики не только не были изгнаны из кафедр физики к абстрактным математикам, а наоборот — разрослись так, что практически вытеснили всех остальных физиков-теоретиков из университетов.
Питер Войт насчитал в 2006 году в США примерно тысячу струнных теоретиков, которые захватили все командные высоты в ведущих университетах и определяли политику распределения должностей и грантов. Близкая ситуация сложилась и в области космологии, где тон стали задавать квантовые инфляционисты, активно пропагандирующие теорию множества вселенных. Мы имеем дело с феноменами научного «расцвета», которые не связаны ни с экспериментальными прорывами, ни с теоретическими успехами, а с монопольным положением самой популярной теории и доминированием ее сторонников.
Альберт Эйнштейн окончил университет в 1900 году в возрасте 21 года, но не смог найти работу в науке из-за его независимости и нестандартного мышления. Два года, до июля 1902-го, Эйнштейн был безработным и буквально голодал. Друзья устроили его сотрудником Бюро патентов, где он и проработал более семи лет — до октября 1909 года. За это время он написал более 10 научных статей, в том числе ключевые работы по специальной теории относительности и квантовой теории фотоэффекта (за которую он получит позже Нобелевскую премию), а также диссертацию, став в 1906 году доктором наук (PhD). Только в конце 1909 года Эйнштейн в возрасте 30 лет попал в научно-академическую среду и стал зарабатывать преподаванием физики в университете, а не анализом технических патентов.
С тех пор ситуация в фундаментальной физике еще больше ухудшилась: независимость молодых исследователей от общепринятой научной парадигмы стала практически невозможна. Видный ученый Ли Смолин предупреждает современных молодых ученых: «Идти по пути Эйнштейна — значит рисковать заплатить цену, которую он заплатил: безработица, несмотря на могучий талант и навыки в области теоретической физики». В своей книге 2006 года Смолин, который тоже знает ситуацию «изнутри», пишет: «Для меня поразительно то количество различных ученых, кто, кажется, не в состоянии принять возможность того, что как теория струн, так и гипотеза хаотической мультивселенной являются ложными». «Первая вещь, которую замечает сторонний наблюдатель по поводу сообщества теории струн, это потрясающая самоуверенность. Как свидетель первой суперструнной революции в 1984, я вспоминаю ощущение триумфа, с которым приветствовали новую теорию. Дэн Фридэн, одна из молодых звезд этой области, сообщил мне: “Все совершится в течение следующих двенадцати или восемнадцати месяцев. Вам лучше войти в тему, пока в теоретической физике останутся хоть какие-то задачи”. Это было лишь одно из многих утверждений, что все места скоро будут заняты. Конечно, этого не произошло. Но через все последующие взлеты и падения многие струнные теоретики продолжали быть в высшей степени уверенными как в истинности теории струн, так и в их превосходстве над теми, кто не может или не хочет ею заниматься. Для многих струнных теоретиков, особенно для молодых, не помнящих физику, которая была до них, является непостижимым, что талантливые физики, получив шанс, могут выбрать что-нибудь другое вместо того, чтобы быть струнным теоретиком. Эта позиция, конечно, вызывает отвращение физиков в других областях. Вот мысли из блога физика Джоэнн Хьюитт, занимающейся частицами в Стэнфордском линейном ускорительном центре: «Я нахожу высокомерие некоторых струнных теоретиков поразительным даже по стандартам физиков. Некоторые искренне уверены, что все не струнные теоретики являются учеными второго сорта. Это повсюду в их рекомендательных письмах друг другу, и некоторые из них на самом деле говорили это мне в лицо».
Смолин откровенно отмечает: «Доминирующая группа таких самоуверенных теоретиков, не стесняясь, отбирает деньги и работу у представителей альтернативных теорий, пользуясь своей многочисленностью». Джоэнн пишет о нравах в среде струнных теоретиков: «Теория струн считается настолько важной, что ее следует развивать за счет всех других теорий. Есть два проявления этого: теоретики струн нанимаются на должности преподавателей на непропорционально высоком уровне, который необязательно соизмерим со способностями, и более молодой теоретик струн обычно плохо образован в физике элементарных частиц. Некоторым буквально сложно назвать элементарные частицы, существующие в природе».
Смолин приводит следующую историю: «Высокомерие, которое описала доктор Хьюитт, стало свойством сообщества струнных теоретиков с самого начала. Субрахманьян Чандрасекар, возможно, величайший астрофизик двадцатого столетия, любил рассказывать историю визита в середине 1980-х в Принстон, где он чествовался за недавнее награждение Нобелевской премией. За завтраком он оказался рядом с важным молодым человеком. Поскольку физики часто идут на неформальное общение, он спросил своего напарника по завтраку: “Над чем вы работаете в эти дни?” Ответ был: “Я работаю над теорией струн, которая является самым важным достижением в физике двадцатого столетия”. Молодой человек посоветовал Чандре прекратить то, что он делал, и переключиться на теорию струн, или он рискует стать столь же ненужным, как те, кто в 1920-е немедленно не принял квантовую теорию. “Молодой человек, — ответил Чандра, — я знал Вернера Гейзенберга. Я гарантирую вам, что Гейзенберг никогда не был столь груб, чтобы сказать кому-нибудь, чтобы тот оставил то, что делает, и занялся квантовой теорией. И он определенно никогда не был столь неучтив, чтобы сказать кому-нибудь, кто получил своего доктора философии пятьдесят лет назад, что он близок к тому, чтобы стать ненужным”. Любой, кто имеет дело со струнными теоретиками, регулярно сталкивается с этим видом крайней самонадеянности. Не имеет значения, какая проблема обсуждается, единственный вариант, который никогда не возникает (кроме случаев, когда он вводится сторонним наблюдателем), это что теория может просто быть неправильной».
Питер Войт в своей книге «Даже не неправильно» приводит невероятную (или наоборот — вполне вероятную?) историю о двух братьях-близнецах из Франции, которые получили математическое образование, а потом стали шоуменами и телеведущими научно-популярных передач. В возрасте около пятидесяти лет они решили обзавестись научными степенями и опубликовали в ведущих журналах несколько статей по квантовой космологии на основе теории струн, после чего каждый из них получил докторскую степень. Темы их диссертаций были весьма «высоконаучны»: «Квантовые флуктуации метрической сигнатуры по шкале Планка» и «Топологическое состояние пространства-времени в нулевом масштабе».
Через некоторое время разразился скандал: несколько физиков выступили с заявлениями, что эти статьи и диссертации — мистификация, они представляют собой бессмысленный набор утверждений. Но лишь спустя несколько лет Национальный центр научных исследований Франции признал, что работы братьев не представляют научной ценности (что, впрочем, не помешало братьям продолжать писать популярные книги о космологии). Впечатляют затруднения, с которыми столкнулись физики в попытке доказать мистификацию этих аферистов. Вот что пишет очевидец из Гарварда (цитируется по книге Войта), где после шума в интернете стали обсуждать работы и диссертации близнецов из Франции: «Никто из группы физиков-струнщиков в Гарварде не может сказать, настоящие эти статьи или поддельные. Сегодня утром сказали, что это мошенничество, — и все смеялись над тем, насколько это очевидно. После обеда сказали, что они настоящие профессора и что это не мошенничество, и все заговорили: ну, может быть, это настоящая наука».
Суть этих затруднений понятна, потому что остальные работы по квантовой космологии, в которых масса математики и фантастики, но практически нет физики и наблюдений, трудноотличимы от «трудов» французских близнецов.
Несомненно, легко найти множество противоположных утверждений видных авторитетов, которые объявляют теорию струн и инфляционное размножение вселенных высочайшими достижениями человеческого разума. Но обсуждение достоверности теории струн, квантовой гравитации или концепции «мультиверса» выходят за рамки данной книги. Заинтересовавшиеся читатели могут обратиться к книгам Ли Смолина, Питера Войта, Сабины Хоссенфельдер и к материалам знаменитой дискуссии 2017 года, вызванной статьей Иджас, Стейнхардта и Лоеба в «Сайентифик Американ». Со своей стороны отметим лишь, что, согласно базисным принципам научных исследований, теоретики, чьи модели еще не подтверждены на практике, должны вести себя скромно и осторожно, как бы они ни были довольны друг другом и какие бы блестящие перспективы перед ними, с их точки зрения, ни сияли. Сияние чистого разума всегда должно подкрепляться приземленными и прочными фактами. Нарушение этого базисного правила науки грозит растраченными зря силами и личными катастрофами.
Вышесказанное позволяет трезво отнестись к реалистичности квантовой космологии. Наступило время новой космологической революции, которая на наших глазах создает убедительную модель Вселенной на основе доказанных фундаментальных теорий, в первую очередь — на основе общей теории относительности. Более того, динамика современной Вселенной управляется слабыми гравитационными полями, для которых эйнштейновские тензорные уравнения переходят в скалярные уравнения Ньютона. Следовательно, основная пружина динамической модели Вселенной может быть описана не только в рамках теории Эйнштейна, но и на языке ньютоновского гравитационного потенциала. Признаки правильности новой космологической модели должны быть очевидны:
- она будет базироваться на доказанных теориях и не будет вводить ни одного нового поля, или фундаментальной константы, или квантовой субстанции, или сорта частиц, или нового измерения;
- она должна объяснить все основные факты наблюдательной космологии;
- она сделает конкретные предсказания, которые можно будет проверить наблюдениями.
Просто ведь, правда?
Об авторе
Николай Горькавый — советский и российский астрофизик, писатель, доктор физико-математических наук (1990). Лауреат Государственной премии СССР (1989) за предсказание системы новых спутников Урана на основе созданной теории коллективных и столкновительных процессов в кольцах планет. Соавтор двух детских астрономических энциклопедий: “Энциклопедия для детей. Том 8. Астрономия” и “Большая детская энциклопедия. Вселенная”. Горькавый — автор свыше ста научных работ и монографии “Физика планетных колец: Небесная механика сплошной среды”. Автор нескольких фантастических романов, лауреат премий “Странник” (2009 г., в номинации “Образ будущего”), “Бегущая по волнам” (2010 г., за лучший женский образ в художественном произведении) и Литературной премии им. А. Беляева (за научно-популярные сборники “Звездный витамин”, “Небесные механики”, “Создатели времен”, 2021 г.). С 1998 года живет и работает в США, является директором и старшим научным сотрудником частного Гринвичского научно-технологического института (Greenwich Institute for Science and Technology, GIST) в штате Вирджиния.
Оформить предзаказ можно на сайте издательства:
