Почему мы живем во Вселенной с тремя пространственными и одним временным измерением — 3 + 1, как сказали бы космологи? Почему именно такая комбинация, а не 4 + 2 или 2 + 1? За последнее десятилетие физики много раз исследовали этот вопрос, задумывая другие вселенные с другими свойствами, чтобы понять, могла бы в них существовать сложная жизнь или нет.
И неизбежно приходили к выводу, что она не могла бы существовать во вселенной с четырьмя пространственными измерениями или с двумя временными. Так что люди неизбежно окажутся (и оказались) во вселенной с измерениями 3 +1, – пишет Hi-news.
Таков антропный аргумент: мысль о том, что вселенная должна обладать свойствами, необходимыми для выживания наблюдателей.
Как выглядит двухмерная вселенная?
Но как быть с более простыми вселенными, например, 2 + 1? Физики предположили, что два пространственных измерения не могут обеспечить достаточной сложности для поддержания жизни. Они также считают, что гравитация не будет работать в двух измерениях, поэтому объекты типа солнечной системы не смогут образоваться. Но так ли это на самом деле?
Джеймс Скаргилл из Калифорнийского университета в Дэвисе, вопреки всем ожиданиям, показал, что 2+1-мерная вселенная могла бы поддерживать как гравитацию, так и сложную жизнь. Его работа подрывает антропный аргумент для космологов и философов, которым придется искать другую причину, по которой Вселенная принимает форму, которую принимает.
Сперва немного предыстории. Одна из великих научных загадок заключается в том, почему законы физики кажутся заточенными (или тонко настроенными) на жизнь. Например, числовое значение постоянной тонкой структуры кажется произвольным (около 1/137), и все же разные физики указывали, что если бы оно даже немного отличалось, атомы и более сложные объекты не могли бы образоваться. В такой вселенной жизнь была бы невозможна.
Антропный подход заключается в том, что если бы постоянная тонкой структуры принимала какое-либо другое значение, не было бы наблюдателей, которые могли бы ее измерить. Вот почему она обладает значением, которое мы измеряем.
В 1990-х годах Макс Тегмарк, ныне физик Массачусетского технологического института, разработал аналогичный аргумент для числа измерений вселенной. Он утверждал, что если бы существовало более одного временного измерения, законы физики не обладали бы свойствами, необходимыми наблюдателям для прогнозирования. Это определенно исключило бы существование физиков и, возможно, самой жизни.
Теперь перейдем к свойствам вселенных с четырьмя пространственными измерениями. В таком космосе законы движения Ньютона были бы очень чувствительны к крошечным возмущениям. Одним из следствий этого является то, что устойчивые орбиты не смогли бы образоваться, поэтому не было бы солнечных систем или других подобных структур. «В пространстве с более чем тремя измерениями не может быть традиционных атомов и, возможно, стабильных структур», говорит Тегмарк.
Таким образом, условия для жизни кажутся маловероятными во вселенных с большим количеством измерений, чем у нас. Но аргумент состоит в том, что вселенные с меньшим количеством измерений менее безопасны.
Напомним, ученые выяснили, что некоторые квантовые частицы могут регенерировать после своего распада.
