Наша Вселенная идеально настроена для существования жизни

С физической точки зрения наша Вселенная кажется удивительно совершенной. Логично предположить, что если бы это было не так, то жизнь, какой мы ее знаем - и планеты, и атомы, и все остальное - не существовала бы.

Теперь три физика из США, Франции и Кореи предложили новое объяснение того, почему жизнь, Вселенная и все, что в ней есть, имеет такую прекрасную возможность для существования жизни.

По какой-то причине количество энергии - или, точнее, массы, которой она равна, - и ускоряющееся расширение Вселенной так хорошо сбалансированы, что за последние 13 миллиардов лет или около того появилось достаточно возможностей для развития нескольких интересных процессов.

Несколько величин в любую сторону, и непреодолимая гравитация склеила бы расширение пространства-времени лучше, чем ириска во рту... или была бы настолько слабой, что быстро расширяющаяся Вселенная не оставила бы после себя ничего интересного.

Такой кажущийся почти идеальный баланс может быть следствием так называемой тонкой настройки - процесса в физике, когда характеристики системы обязательно совпадают или отменяются с такой точностью. Если бы это было не так, система просто не выглядела бы так, как она выглядит.

Например, наша Вселенная имеет нейтральный заряд. По какой-то причине в ней имеется почти одинаковое количество протонов, чтобы уравновесить заряд каждого электрона; добавьте еще несколько электронов, и заряд станет отрицательным, заставляя сгустки материи отталкиваться друг от друга.

С другой стороны, это может быть следствием того, что называется "естественностью". Например, почти идеальное закрытие Луной Солнца во время солнечного затмения не обусловлено жесткими законами астрономии. Размеры Луны, Солнца и наша перспектива на них не нуждаются в дополнительных объяснениях, чтобы иметь смысл.

Физики вообще не любят апеллировать к неясным совпадениям при наблюдении за Вселенной. Если две характеристики системы кажутся невероятно хорошо сочетающимися, возникает сильное желание покопаться в своде правил в поисках более глубокого объяснения.

Для электронов и протонов решение может прийти с объяснением того, почему существует дисбаланс материи над антиматерией.

Что касается невероятного отражения энергии и расширения Вселенной, то здесь нет недостатка в умных и творческих идеях. Однако большинство из них, как правило, делятся на две категории.

Первая основана на так называемом антропном принципе, который гласит, что только вселенная, способная породить мыслящий мозг, подобный нашему, может задавать философские вопросы, такие как "почему я здесь?".

Это может означать, что существуют и другие вселенные. Возможно, их бесконечное множество, большинство из которых либо разрушаются в момент рождения, либо взрываются от бесконечной скуки. Наша просто оказалась одной из хороших! Хотя думать об этом забавно, без какого-либо способа установить существование мультивселенных это не то предложение, которое могло бы принести научные плоды.

Что касается второй категории, то существует вероятность того, что мы упускаем какой-то важный фрагмент физического пазла, например, новые поля или симметрии, которые могут разрушиться при определенных условиях.

Тот факт, что масса покоя бозона Хиггса - частицы, представляющей поле, которое придает массу многим фундаментальным частицам, - оказалась неожиданно легкой, может свидетельствовать о наличии пробела в нашем понимании сил и частиц.

Он сам по себе является результатом еще одной загадки тонкой настройки, будучи результатом странно точной отмены других физических явлений. Например, похоже, что существует некая таинственная тонкая настройка между массой бозона Хиггса и космологической постоянной - плотностью энергии в вакууме пространства.

Последнее предположение объединяет идею неизвестной физики, стоящей за шокирующе крошечной массой бозона Хиггса, со своего рода эффектом квантовой мультивселенной, который на этот раз может быть проверен.

Их модель ставит частицу Хиггса в центр объяснения тонкой настройки. Соединяя бозон с другими частицами таким образом, что его малая масса эффективно "запускает" наблюдаемые нами события в физике, она обеспечивает связь между силами и массой.

Далее авторы показывают, как слабо взаимодействующие переменные в поле могут влиять на различные виды пустого пространства, в частности, на участки небытия с различной степенью расширения. Это потенциально демонстрирует связь между бозонами Хиггса и космологической постоянной.

Это в некотором смысле мультивселенная, поскольку триггеры, возникающие в различных участках бесконечного расширяющегося пространства, могут привести к возникновению, хорошо сбалансированной Вселенной, подобной нашей.

Их математика предполагает, что эти триггеры будут ограничены несколькими возможностями, и даже есть место для объяснения темной материи. Что еще лучше, она также предсказывает существование множества частиц Хиггса различной массы, причем все они меньше той, которую мы уже наблюдали. Это дает гипотезе хоть что-то, что можно проверить.

До тех пор это останется одной из многих интересных идей, которые могут однажды объяснить жутко хорошо согласованное перетягивание каната, которое позволило развернуться сложному космосу. Место, которое мы полюбили как нашу Вселенную.

Это исследование было опубликовано в журнале Physical Review D.