Nejaušais visums

Piektajā gadsimtā p.m.ē. filozofs Dēmokrits izteica domu, ka visa matērija sastāv no sīkiem un tālāk nedalāmiem dažādu izmēru un tekstūru atomiem; daži no tiem ir cieti, citi – mīksti, daži ir gludi, bet citi – dzelkšņaini. Atomus viņš uzskatīja par kaut ko pašu par sevi saprotamu. 19. gadsimtā zinātnieki atklāja, ka atomu ķīmiskās īpašības periodiski atkārtojas (un, lai atspoguļotu šo faktu, sastādīja elementu periodisko tabulu), taču šīs sakarības cēloņi palika noslēpumā tīti. Tikai 20. gadsimtā zinātnieki saprata, ka atoma īpašības atkarīgas no tā, cik elementārdaļiņu – elektronu – riņķo ap tā kodolu un kā tās izvietotas. Un tagad mēs zinām, ka visi atomi, kas smagāki par hēliju, radušies zvaigžņu kodolsintēzes krāsnīs.

Uz zinātnes vēsturi var paraudzīties kā uz stāstu par to, kā parādības, kas savulaik uzskatītas par nejaušām, atklājušās jaunā gaismā – kā fenomeni, ko iespējams izskaidrot ar fundamentālām cēloņsakarībām un principiem. Varam papildināt sarakstu ar lietām, kuras jau izdevies pilnībā izprast: debesu krāsa, planētu orbītas, pa ezeru braucošas laivas ķīļūdens leņķis, sniegpārslu sešstūra forma, lidojošas lielās sīgas svars, ūdens vārīšanās temperatūra, lietuslāšu izmērs, saules apaļā forma. Par visām šīm un daudzām citām parādībām senāk domāja, ka tās vai nu radītas jau tieši tādas pašos laika pirmsākumos, vai arī vēlāk ieguvušas savas īpašības gluži nejaušu notikumu dēļ; taču pamazām kļuvis skaidrs, ka tās nepieciešami izriet no fundamentāliem dabas likumiem – likumiem, kurus atklājuši cilvēki.

Šai ilgajai un patīkamajai tendencei tagad var pienākt gals. Dramatiski jauniegūti dati kosmoloģijas jomā un pavērsieni ar to saistītajos uzskatos likuši vairākiem pasaules vadošajiem fiziķiem izteikt pieņēmumu, ka mūsu Visums ir tikai viens no milzīga radikāli atšķirīgu visumu skaita un ka dažas mūsu konkrētā Visuma pamatiezīmes tik tiešām nav nekas vairāk kā vienkāršas nejaušības – uz labu laimi izmestu kosmisko kauliņu spēles rezultāts. Un šādā gadījumā mums nav ne mazāko cerību jebkad izskaidrot sava universa īpašības ar kādu fundamentālu cēloņsakarību un principu palīdzību.

Droši vien nav iespējams pateikt, cik tālu cits no cita šie visumi varētu atrasties un vai tie eksistē vienlaicīgi. Dažiem var būt zvaigznes un galaktikas – kā mūsējam. Dažiem tādu var nebūt. Daži var būt ierobežoti izmērā. Citi – bezgalīgi. Fiziķi šādu visumu kopumu sauc par “multiversu”. Kosmoloģiskās domāšanas pionieris Alans Gūts saka, ka “vairāku visumu ideja nopietni ierobežo mūsu cerības izprast pasauli, skaidrojot to ar fundamentāliem principiem”. Un zinātnes filozofiskais etoss līdz ar to tiek atrauts no savām saknēm. Kā man nesen teica Nobela prēmijas laureāts fiziķis Stīvens Veinbergs, cilvēks, kurš pret vārdu izvēli izturas tikpat rūpīgi kā pret saviem matemātiskajiem aprēķiniem: “Savā ceļā, pa kuru virzāmies, mēģinot saprast dabas likumus, mēs esam nonākuši vēsturiskā sazarojuma punktā. Ja multiversa ideja ir pareiza, fundamentālās fizikas pieeja radikāli mainīsies.”

Visvairāk šis Veinberga “sazarojuma punkts” satrauc teorētiskos fiziķus. Teorētiskā fizika ir dziļākā un tīrākā zinātnes nozare. Tas ir zinātnes priekšpostenis, kas atrodas vistuvāk robežai ar filozofiju un reliģiju. Eksperimentālie fiziķi nodarbojas ar kosmosa novērošanu un mērīšanu – ar centieniem noskaidrot, kādas lietas vispār eksistē, lai cik dīvainas tās arī būtu. Turpretim teorētiskie fiziķi neapmierinās ar vienkāršu Visuma novērošanu. Viņi grib saprast visus “kāpēc”. Viņi vēlas izskaidrot visas Visuma īpašības ar nelielas pamatprincipu un pamata parametru saujiņas palīdzību. Un šie pamatprincipi savukārt aizved pie “dabas likumiem”, kas diktē visas matērijas un enerģijas uzvedību. Fizikā šāda pamatprincipa piemērs ir apgalvojums, ko pirmais 1632. gadā izteica Galilejs, bet tālāk 1905. gadā izvērsa Einšteins: visiem novērotājiem, kuri pārvietojas telpā ar ātrumu, kas ir nemainīgs attiecībā citam pret citu, jākļūst par lieciniekiem identiskiem dabas likumiem. No šī principa Einšteins atvasināja savu speciālo relativitātes teoriju. Pamatparametra piemērs ir elektrona masa; elektronu uzskata par vienu no apmēram pārdesmit “elementārdaļiņām”. Pēc fiziķu domām, jo mazāk pamatprincipu un pamata parametru, jo labāk. Viņu centienu pamatā vienmēr bijusi cerība un ticība, ka šie pamatprincipi ir tik ierobežojoši, ka iespējams tikai viens nepretrunīgs visums – kā krustvārdu mīkla ar vienu vienīgu atrisinājumu. Un šis Visums, protams, ir tas, kurā mēs dzīvojam. Teorētiskie fiziķi ir platoniķi. Vēl pirms nedaudz gadiem viņi bija vienisprātis, ka Visums – šis vienīgais Visums – ir atvasināts no pavisam nedaudzām matemātiskām patiesībām un simetrijas principiem, varbūt piejaucot klāt vēl kādu sauju parametru, tādu kā elektrona masa. Likās, ka mēs arvien noteiktāk tuvojamies tādam skatījumam uz mūsu Visumu, kurā pilnīgi visu iespējams aprēķināt, prognozēt un saprast.

Tomēr divas fizikas teorijas, bezgalīgā inflācija un stīgu teorija, tagad vedina domāt, ka tie paši pamatprincipi, no kuriem izriet dabas likumi, var aizvest pie secinājuma, ka pastāv daudzi un dažādi nepretrunīgi visumi, kuriem ir daudzas un dažādas īpašības. Tas būtu tikpat kā aiziet uz apavu veikalu, palūgt, lai jums izmēra kāju, un tad atklāt, ka jums der 36. izmērs, taču derētu arī 39. un gluži labi būtu piemērots arī 42. Tik izplūduši rezultāti teorētiskajiem fiziķiem liek justies gauži nelaimīgiem. Dabas pamatlikumi acīmredzot nepaģēr tikai viena absolūti unikāla visuma eksistenci. Saskaņā ar daudzu mūsdienu fiziķu uzskatiem mēs dzīvojam vienā no milzum daudziem Visumiem. Mēs dzīvojam nejaušā visumā. Mēs dzīvojam Visumā, kuru zinātne nespēj aprēķināt.

Alans Gūts saka: “70. un 80. gados valdīja pārliecība, ka mēs esam tik gudri – ka mēs esam aizdomājušies līdz gandrīz pilnīgi visam.” Proti, fiziķi bija aizdomājušies līdz ļoti precīzām teorijām par trim no četriem dabas fundamentālajiem spēkiem: stipro mijiedarbību, kas satur kopā atoma kodolu, vājo mijiedarbību, kas atbildīga par dažām radioaktīvās noārdīšanās formām, un elektromagnētisko spēku, kas darbojas starp elektriski lādētām daļiņām. Un bija arī zināmas cerības, ka teoriju, kas pazīstama kā kvantu fizika, izdosies saplūdināt ar Einšteina teoriju par ceturto spēku, gravitāciju, tādējādi apvienojot to visu vienā veselumā, ko fiziķi iesauca par Visa teoriju jeb Galīgo teoriju. Šīm 70. un 80. gadu teorijām bija nepieciešams konkretizēt kādus pārdesmit parametrus, kas atbilstu dažādo elementārdaļiņu masai, un vēl pārdesmit citu parametru, kas atbilstu fundamentālo spēku stiprumam. Tad nākamais solis būtu atvasināt vairuma elementārdaļiņu masu no vienas vai divām fundamentālajām masām un definēt visu fundamentālo spēku stiprumu pēc viena vienīga fundamentālā spēka.

Bija pilnīgs pamats domāt, ka fiziķi ir gatavi spert šo nākamo soli. Nenoliedzami – jau kopš Galileja laikiem fizika ar lieliskiem panākumiem citu pēc cita atklājusi principus un likumus, kuriem ir arvien mazāk brīvu parametru un kuri arī tuvu atbilst reāli novērotajiem pasaules faktiem. Teiksim, novēroto Merkura orbītas elipses rotāciju, kas ir 0,012 grādi gadsimtā, zinātnieki veiksmīgi aprēķināja, izmantojot vispārīgo relativitātes teoriju, bet novēroto elektrona magnētisko spēku, kas ir 2,002319 magnetoni, ieguva, pielietojot kvantu elektrodinamikas teoriju. Fizikā vairāk nekā jebkurā citā zinātnē ik uz soļa vērojama ārkārtīgi precīza saskaņa starp teoriju un eksperimentu rezultātiem.

Lūk, šādā saulainā zinātnes pasaulē Gūts savulaik sāka savu fiziķa karjeru. Tagad 64 gadus vecajam Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta profesoram bija nedaudz pāri trīsdesmit, kad viņš piedāvāja būtiski pārskatīt Lielā sprādziena teoriju, ieviešot tajā parādību, ko sauc par kosmisko inflāciju jeb izplešanos. Mūsu rīcībā tagad ir ievērojams daudzums liecību, kas vedina domāt, ka mūsu Visums sācis savu eksistenci pirms apmēram 14 miljardiem gadu kā ārkārtīgi augsta blīvuma un temperatūras kunkulis, kurš visu šo laiku turpinājis izplesties, izretināties un atdzist. Inflācijas teorija pieņem, ka brīdī, kad mūsu Visums bija tikai sekundes triljonās daļas triljonās daļas triljono daļu vecs, īpaša tipa enerģija kosmosam likusi ļoti strauji izplesties. Tikai nelielu sekundes daļiņu vēlāk universs atkal atgriezies nesteidzīgākā izplešanās tempā, kas atbilst Lielā sprādziena standarta modelim. Inflācijas teorija kosmoloģijā atrisināja veselu rindu ieilgušu problēmu, teiksim, paskaidroja, kāpēc Visums lielos mērogos liekas tik homogēns.

Kādā vēsā maija dienā apciemoju Gūtu viņa Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta trešā stāva kabinetā – es zinātnieku tik tikko ieraudzīju aiz papīru grēdas un tukšu diētiskās kokakolas pudeļu rindas uz viņa rakstāmgalda. Vēl citas papīru kaudzes un desmitiem žurnālu mētājās uz grīdas. Izrādās, ka pirms dažiem gadiem Gūts bija uzvarējis laikraksta The Boston Globe sponsorētajā konkursā par pilsētas nekārtīgāko darba kabinetu. Balva bija profesionālas biroja darba organizētājas pakalpojumi uz vienu dienu. “Patiesībā no viņas bija vairāk ļaunuma nekā labuma. Viņa paņēma no grīdas aplokšņu kaudzes un sāka tās šķirot pēc izmēra.” Gūts nēsā aviatora stila brilles un garus matus un bez mitas dzer diētisko kokakolu. “Teorētiskajai fizikai es pievērsos tāpēc, ka man patika doma, ka visu – tas ir, Visumu – iespējams izskaidrot ar matemātikas un loģikas palīdzību,” viņš stāsta. Gūts rūgti iesmejas. Mūsu sarunas tēma ir multiverss.

Apstrīdot teorētisko fiziķu platonisko sapni, multiversa ideja vienlaikus izskaidro kādu mūsu Visuma aspektu, kas jau gadiem satraucis dažus zinātniekus: dažādi aprēķini norāda, ka gadījumā, ja dažu mūsu Visuma fundamentālo parametru vērtības būtu tikai nedaudz lielākas vai nedaudz mazākas, dzīvība nebūtu varējusi rasties. Piemēram, ja kodolspēks būtu par dažiem procentpunktiem spēcīgāks, visi ūdeņraža atomi jaundzimušajā universā būtu saplūduši pāros, veidojot hēliju, un pāri nebūtu palicis ne drusciņas ūdeņraža. Un, ja nav ūdeņraža, nav arī ūdens. Lai gan mums ne tuvu nav droši zināms, kādi apstākļi nepieciešami dzīvībai, vairums biologu tomēr uzskata, ka ūdens tai ir nepieciešams. No otras puses, ja kodolspēks būtu ievērojami vājāks nekā tagad, tad bioloģijai nepieciešamie sarežģīti būvētie atomi vienkārši neturētos kopā. Vēl viens piemērs – ja attiecība starp gravitācijas un elektromagnētisko spēku nebūtu tuva tagadējai, tad kosmosā nebūtu zvaigžņu, kas eksplodē, izšļācot izplatījumā dzīvības nodrošināšanai nepieciešamos ķīmiskos elementus, vai citu zvaigžņu, kas rada planētas. Lai rastos dzīvība, nepieciešamas abu veidu zvaigznes. Liekas, ka fundamentālo spēku stiprums un zināmi citi fundamentālie parametri mūsu Visumā precīzi noregulēti tā, lai būtu iespējama dzīvības pastāvēšana. Tieši doma par šo “noregulētību” pamudināja fiziķi Brandonu Kārteru formulēt tā saukto antropisko principu – apgalvojumu, ka Visumam nepieciešami jāpiemīt tā esošajiem parametriem, jo mēs eksistējam un varam to novērot. Patiesībā apzīmējums “antropisks” – no grieķu vārda, kas nozīmē “cilvēks”, – ir maldinošs: ja šie fundamentālie parametri ievērojami atšķirtos no esošajiem, ne tikai cilvēki neeksistētu. Nepastāvētu pilnīgi nekādas dzīvības formas.

Ja šie secinājumi ir pareizi, galvenais jautājums, protams, ir: kāpēc visi šie fundamentālie parametri tik ērti iekļaujas tieši tajā diapazonā, kāds nepieciešams dzīvības pastāvēšanai? Vai Visumam rūp dzīvība? Viena no iespējamām atbildēm ir tāda, ka pasauli radījis augstāks saprāts. Tiešām, krietns skaits teologu, filozofu un pat daži zinātnieki šo precīzo noregulētību un antropisko principu izmantojuši par pierādījumu Dieva eksistencei. Piemēram, 2011. gada Kristīgo zinātnieku konferencē Peperdaina Universitātē Frānsiss Kolinss, viens no vadošajiem ģenētiķiem un Nacionālo veselības institūtu aģentūras direktors, izteicās: “Lai iegūtu mūsu Visumu ar visu tā sarežģītības potenciālu vai jebkādu potenciālu veidot jebkādas dzīvības formas, visam jābūt definētam precīzi uz šī neticamības naža asmens… Jāierauga radītājs, kura rokas noregulējušas parametrus tieši šādi, jo šo radītāju interesējis kaut kas mazliet sarežģītāks par nejaušām daļiņām.”

Tomēr augstāka saprāta radīts plāns nav tāds precīzās noregulētības skaidrojums, kas ietu pie sirds daudziem zinātniekiem. Multiverss piedāvā citu atbildi. Ja pastāv neskaitāmi un atšķirīgi universi ar dažādām īpašībām – teiksim, daži, kuros kodolspēki ir daudz spēcīgāki nekā mūsu universā, un daži, kuros tie ir ievērojami vājāki –, tad daži no šiem universiem pieļaus dzīvības rašanos, bet citi – ne. Daži no šiem universiem būs nedzīvi matērijas un enerģijas blāķi, bet citi pieļaus šūnu, augu, dzīvnieku un saprāta rašanos. No visa plašā teoriju prognozētā iespējamo universu klāsta, neapšaubāmi, tikai niecīgā daļā pastāv dzīvība. Taču tas nav svarīgi. Mēs dzīvojam vienā no universiem, kas pieļauj dzīvības pastāvēšanu, jo citādi mūsu te nebūtu un mēs nevarētu uzdot šo jautājumu.

Izskaidrojums ir līdzīgs atbildei uz jautājumu, kāpēc tā gadījies, ka mēs dzīvojam uz planētas, kura piedāvā tik daudz jauku lietu, lai mēs varētu te ērti eksistēt: skābekli, ūdeni, temperatūru, kas ir starp ūdens sasalšanas un vārīšanās punktiem, un tā tālāk. Vai šī laimīgā sagadīšanās ir tīrā veiksme, likteņa pirksts vai kas cits? Nē, mēs gluži vienkārši nevarētu dzīvot uz planētām, kurām šādu īpašību nebūtu. Ir daudz planētu, kuras nav tik viesmīlīgas pret dzīvību, teiksim, Urāns, kur temperatūra ir –224 °C, vai Venera, kur līst sērskābes lietus.

Multiverss šai precīzās noregulētības problēmai piedāvā skaidrojumu, kas neprasa, lai pasauli būtu radījis kāds augstāks saprāts pēc sava plāna. Citējot Stīvenu Veinbergu: “Gadsimtu gaitā zinātne vājinājusi reliģijas ietekmi – ne jau pierādot, ka Dieva nav, bet gan apgāžot argumentus par labu Dieva eksistencei, kuri balstās uz to, ko novērojam dabas pasaulē. Tam, kāpēc mēs dzīvojam visumā, kas piemērots dzīvības pastāvēšanai, multiversa ideja piedāvā skaidrojumu, kura pamatā nav radītāja labvēlība, un, ja tā izrādīsies pareiza, atbalsts reliģijai mazināsies vēl vairāk.”

Daži fiziķi paliek skeptiski noskaņoti pret antropiskā principa izmantošanu un vairāku visumu ideju, ar kuru izskaidrot fizikas fundamentālo parametru vērtības. Citi, tajā skaitā Veinbergs un Gūts, tomēr negribīgi pieņēmuši domu, ka antropiskais princips un multiversa ideja, kopā ņemti, sniedz pašu labāko skaidrojumu mūsu novērotajiem faktiem.

Ja multiversa ideja ir pareiza, tad fizikas vēsturiskā sūtība – izskaidrot visas mūsu Visuma īpašības ar fundamentālu principu palīdzību, izskaidrot, kāpēc mūsu Visuma īpašībām nepieciešami jābūt tieši tādām, izrādās pilnīgi bezjēdzīga; tas ir skaists filozofisks sapnis, kas gluži vienkārši neatbilst patiesībai. Mūsu Visums ir tāds, kāds tas ir, tāpēc, ka šeit dzīvojam mēs. Šo situāciju varētu salīdzināt ar stāstu par baru saprātīgu zivju, kuras kādā jaukā dienā sāk prātot, kāpēc viņu pasaule ir viscaur piepildīta ar ūdeni. Daudzas no zivīm – teorētiķes – cer pierādīt, ka visam kosmosam nepieciešami jābūt pildītam ar ūdeni. Ilgus gadus tās lauzījušas galvu, pūloties atrisināt šo uzdevumu, taču līdz galam tā arī nav spējušas savu apgalvojumu pierādīt. Un tad pulciņš vecu un grumbainu zivju izsaka pieņēmumu, ka varbūt teorētiķes pašas sevi māna – varbūt pastāv daudz citu pasauļu, varbūt dažas no tām ir pilnīgi sausas un vēl citās ir vērojami visi pārējie iespējamie varianti.

Pārsteidzošākais mūsu Visuma precīzās noregulētības piemērs, kuru būtībā nav iespējams izskaidrot, nepieļaujot multiversa eksistenci, ir negaidītā tumšās enerģijas (kā to nosaukuši zinātnieki) atklāšana. Mazliet vairāk nekā pirms 10 gadiem, izmantojot Arizonā, Čīlē, Havaju salās un kosmosā izvietotus robotteleskopus, kas vienas nakts laikā spēj “izķemmēt” gandrīz miljons galaktiku, astronomi konstatēja, ka Visuma izplešanās paātrinās. Kā jau iepriekš minēju, kopš 20. gadsimta 20. gadiem ir zināms, ka Visums izplešas; šī īpašība ir visa Lielā sprādziena modeļa pamatā. Kosmoloģijas ortodoksālā skola apgalvoja, ka izplešanās pakāpeniski palēninoties. Galu galā, gravitācija ir pievilkšanas spēks – tā savelk masas ciešāk kopā. Un 1998. gadā kā liels pārsteigums nāca divu astronomu komandu paziņojums, ka, pēc visa spriežot, kāds nezināms spēks ar pilnu jaudu spiež kāju uz kosmiskā akseleratora pedāļa. Izplešanās paātrinās. Galaktikas traucas prom cita no citas, it kā tās atgrūstu antigravitācijas spēki. Roberts Kēršners, viens no astronomu komandas, kurai pieder šis atklājums, saka: “Tas vairs nav jūsu tēvu Visums.” (2011. gada oktobrī abu komandu zinātnieki saņēma Nobela prēmiju fizikā.)

Parādību, kas saistīta ar šo kosmoloģisko spēku, fiziķi nosaukuši par tumšo enerģiju. Neviens nezina, kas īsti tas ir. Tumšā enerģija ne tikai ir neredzama, bet, pēc visa spriežot, slēpjas tukšā telpā. Un tomēr novērotais izplešanās paātrinājums liek domāt, ka tumšā enerģija veido veselas trīs ceturtdaļas no Visuma kopējā enerģijas apjoma. Tumšā enerģija ir metaforiskais zilonis zinātnes istabā – tiešām neredzams.

Aprēķināts, ka tumšās enerģijas daudzums, precīzāk, tumšās enerģijas daudzums katrā Visuma kubikcentimetrā, ir viena simtmiljonā daļa (10–8) erga uz kubikcentimetru. (Salīdzinājumam – no jostasvietas augstuma nomesta centa monēta triecas pret grīdu ar enerģiju, kas līdzinās aptuveni 300 000 – tas ir, 3 × 105 – ergiem.) Iespējams, tas neliekas nekas īpašs, taču milzīgajos kosmosa plašumos kopā salasās diezgan daudz. Šo skaitli astronomiem izdevās noteikt, izmērot Visuma izplešanās ātrumu dažādos laikmetos: ja tā paātrinās, tad pagātnē šis ātrums bijis mazāks nekā tagad. Pēc paātrinājuma lieluma astronomi var aprēķināt Visumā sastopamās tumšās enerģijas daudzumu.

Teorētiskajiem fiziķiem ir vairākas hipotēzes par to, kas ir šī tumšā enerģija. Tā var būt kaut kādu spokainu elementārdaļiņu enerģija; iespējams, ka šādas daļiņas uz mirkli parādās no nekurienes, tad pašanihilējas un atkal atgriežas vakuumā. No kvantu fizikas viedokļa tukša telpa ir īsta haosa valstība, pa kuru šurpu turpu traucas milzums elementārdaļiņu, kuras tūdaļ atkal izgaist, pirms kāds tās paguvis ieraudzīt. Tumšā enerģija var būt saistīta arī ar pagaidām nenovēroto spēka lauku, ko sauc par Higsa lauku; to reizēm piesauc, lai izskaidrotu, kāpēc zināmiem matērijas veidiem ir masa. (Teorētiskie fiziķi mēdz lauzīt galvu par lietām, kas citus cilvēkus neuztrauc.) Un stīgu teorijas piedāvātajos modeļos tumšo enerģiju var saistīt arī ar to, kā telpas papildu dimensijas – neskaitot augstumu, platumu un garumu – tiek saspiestas līdz izmēriem, kas daudz mazāki par atomu, un tāpēc paliek mums nepamanāmas.

Šīs atšķirīgās hipotēzes piedāvā fantastiski plašu universā sastopamās tumšās enerģijas teorētiski iespējamā daudzuma spektru, no apmēram 10115 līdz –10115 ergiem uz kubikcentimetru. (Negatīva tumšās enerģijas daudzuma vērtība nozīmētu, ka tā darbojas Visuma izplešanās samazināšanas virzienā, tātad tieši pretēji novērotajam.) Un tādējādi, runājot absolūtos lielumos, mūsu Visumā reāli atrodamās tumšās enerģijas daudzums ir vai nu ļoti, ļoti niecīgs, vai arī ļoti, ļoti liels salīdzinājumā ar to, kāds tas varētu būt. Šis fakts pats par sevi ir ārkārtīgi pārsteidzošs. Ja tumšās enerģijas teorētiski iespējamās pozitīvās vērtības atzīmētu uz lineāla, kas sniedzas no šejienes līdz Saulei, ar nulles atzīmi vienā un 10115 ergiem uz kubikcentimetru – otrā galā, tad mūsu Visumā reāli atrastās tumšās enerģijas daudzuma vērtība (10–8 ergi uz kubikcentimetru) būtu tuvāk nullei nekā atoma izmērs.

Par vienu fiziķi ir vienisprātis: ja Visumā sastopamās tumšās enerģijas daudzums būtu tikai nedaudz citāds, dzīvība nebūtu varējusi rasties. Vēl mazliet, un Visuma izplešanās paātrinātos tik strauji, ka matērija šajā jaunajā kosmosā nebūtu varējusi savākties vienkop, lai veidotu zvaigznes un tātad arī sarežģīti būvētos atomus, kas tajās rodas. Un, nonākot līdz tumšās enerģijas negatīvajām vērtībām, vēl nedaudz mazāk, un Visums samazinātu ātrumu tik strauji, ka atkal saruktu līdz sākotnējiem apmēriem, pirms vēl būtu paguvis izveidot pašus vienkāršākos atomus.

Te nu mūsu priekšā ir nepārprotams precīzās noregulētības piemērs: no visiem iespējamajiem tumšās enerģijas daudzumiem, kādi varētu būt sastopami mūsu Visumā, reālais apjoms ietilpst tajā niecīgajā, šaurajā spektra strēmelītē, kas pieļauj dzīvības pastāvēšanu. Par šo jautājumu īpaši nestrīdas neviens. Tas nav atkarīgs no pieņēmumiem par to, vai dzīvībai nepieciešams ūdens šķidrā agregātstāvoklī, skābeklis vai kādi īpaši bioķīmiski procesi. Taču, tāpat kā iepriekš, nākas uzdot jautājumu: kāpēc novērojama šāda precīza noregulētība? Un atbilde, kuru tagad izvēlas daudzi fiziķi, skan: multiverss. Iespējams, ka pastāv milzīgs skaits dažādu visumu ar visdažādākajām tumšās enerģijas daudzuma vērtībām. Mūsu konkrētais Visums ir viens no tiem, kuros šī vērtība ir neliela, un tas padarījis iespējamu dzīvības rašanos. Mēs eksistējam, tātad mūsu Visumam jābūt vienam no tādiem. Mēs esam nejaušība. Kosmiskajā loterijā no cepures, kurā sabērti miljonu miljoni dažādu visumu, mums gadījies izvilkt tādu, kurš pieļauj dzīvības pastāvēšanu. No otras puses, ja mums nebūtu laimējies izvilkt tieši šādu lozi, mūsu te nemaz nebūtu un mēs nevarētu lauzīt galvu par to, cik lielas ir šādas izredzes.

Multiversa ideja ir pārliecinoša ne tikai tāpēc, ka atrisina precīzās noregulētības problēmu. Kā jau iepriekš minēju, multiversa iespējamību prognozē mūsdienu fizikas teorijas. Viena no šādām teorijām, saukta par mūžīgo inflāciju, ir jauns Gūta inflācijas teorijas variants, ko 80. gadu sākumā un vidū izstrādājuši Andrejs Linde, Pols Stainharts un Aleksandrs Viļenkins. Parastajā inflācijas teorijā ārkārtīgi straujo jaundzimušā Visuma izplešanos izraisa kāds enerģijas lauks, piemēram, tumšā enerģija, kas uz laiku ieslodzīta stāvoklī, kurš neatbilst zemākajam iespējamajam Visuma kopējās enerģijas līmenim – kā stikla lodīte, kas iegūlusies mazā iedobītē uz galda virsmas. Lodīte var palikt savā vietā, taču, ja to pagrūdīs, tā izripos no iedobes, pārripos pāri galdam un tad nokritīs uz grīdas (kas atbilst zemākajam iespējamajam enerģijas līmenim). Mūžīgās inflācijas teorijā tumšās enerģijas laukam dažādos telpas punktos ir dažādas vērtības – kā daudzas stikla lodītes, kas iegūlušās daudzās iedobēs pa visu kosmiskā galda virsmu. Turklāt, telpai strauji izplešoties, lodīšu skaits pieaug. Katru no šīm lodītēm grūsta kvantu mehānikai raksturīgie nejaušie procesi, un dažas no tām sāk ripot pa galdu un noripo uz grīdas. Katra lodīte aizsāk jaunu Lielo sprādzienu, būtībā – jaunu visumu. Tā sākotnējais Visums, strauji izplešoties, rada neskaitāmus jaunus visumus, un tas ir bezgalīgs process.

Arī stīgu teorija vērtē multiversa iespējamību. Tā radās 60. gadu beigās kā teorija par stipro mijiedarbību, taču drīz vien pārauga sākotnējos mērķus. Stīgu teorija postulē, ka matērijas sīkākās sastāvdaļas nav vis elementārdaļiņas, tādas kā elektroni, bet gan ārkārtīgi sīkas viendimensionālas enerģijas “stīgas”. Šīs fundamentālās stīgas var vibrēt dažādās frekvencēs, gluži kā vijoles stīgas, un atšķirīgās vibrācijas atbilst atšķirīgām elementārdaļiņām un elementārspēkiem. Papildus trim parastajām telpas dimensijām stīgu teorijas parasti paredz vēl septiņas citas, kuras saspiestas līdz tik niecīgiem izmēriem, ka mēs tās nekad nemanām – kā trīsdimensiju dārza šļūtene, kura no liela attāluma izskatās kā viendimensionāla līnija. Vēl vairāk, stīgu teorijā iespējami neskaitāmi dažādi veidi, kā šīs papildu dimensijas var tikt “savāztas”, un katrs no tiem atbilst kādam citam visumam ar citām fiziskajām īpašībām.

Sākotnēji valdīja cerība, ka, izmantojot stīgu teoriju un ieviešot tajā pavisam nedaudz papildu parametru, fiziķi varēs izskaidrot visus dabas spēkus un visas daļiņas: visa realitāte būtu šo fundamentālo stīgu vibrāciju izpausme. Stīgu teorija pilnībā īstenotu platonisko domu par pilnīgi izskaidrojamo kosmosu. Tomēr pēdējo gadu laikā fiziķi atklājuši, ka stīgu teorija sliecas nevis uz unikālu Visumu, bet lielu skaitu iespējamu visumu ar dažādām īpašībām. Aplēsts, ka “stīgu ainava” ietver 10500 dažādus iespējamus universus. Praktiskām vajadzībām to skaitu pieņem par bezgalīgu.

Te būtiski norādīt, ka ne mūžīgās inflācijas, ne stīgu teorijai nav ne tuvu tik liels eksperimentos iegūtu datu atbalsts kā daudzām citām līdzšinējām fizikas teorijām, teiksim, jau minētajai speciālajai relativitātes teorijai vai kvantu elektrodinamikai. Mūžīgā inflācija vai stīgu teorija (vai abas) var izrādīties kļūdainas. Un tomēr daži pasaules vadošie fiziķi šo teoriju izpētei veltījuši visu savu zinātnieka karjeru.

Atgriezīsimies pie saprātīgajām zivīm. Vecās, grumbainās zivis pieņem, ka bez viņējās pastāv daudz citu pasauļu – dažas ar sauszemi, bet dažas pildītas ar ūdeni. Daļa zivju nelabprāt, taču pieņem šo skaidrojumu. Dažas jūtas atvieglotas. Citām tagad liekas, ka viņu pārdomas visa mūža garumā bijušas pilnīgi bezjēdzīgas. Bet dažas vēl joprojām ir dziļi noraizējušās – jo šo pieņēmumu nav iespējams nekādā veidā pierādīt. Tieši tāda pati neziņa moka daudzus fiziķus, kuri tagad pielāgojas multiversa idejai. Nepietiek, ka mums jāsamierinās ar domu, ka mūsu Visuma pamatīpašības ir nejaušas un neaprēķināmas. Mums piedevām vēl jānotic daudzu citu visumu eksistencei. Taču mums nav nekādu reālu iespēju, kā novērot šos citus visumus, un mēs nevaram pierādīt to eksistenci. Tātad, lai izskaidrotu to, ko mēs novērojam pasaulē, un secinājumus, pie kuriem nonākuši mūsu prāti, mums vienkārši jātic tam, ko mēs nevaram pierādīt.

Izklausās pazīstami? Teologi ir pieraduši zināmos jautājumos paļauties uz ticību. Zinātnieki pie tā nav raduši. Mums atliek vienīgi cerēt, ka tās pašas teorijas, kas prognozē multiversa eksistenci, ļaus izteikt daudzus citus pieņēmumus, kurus mēs varēsim pārbaudīt tepat, savā Visumā. Tomēr paši daudzie visumi gandrīz pilnīgi noteikti paliks tikai varbūtība.

“Pirms tumšās enerģijas atklāšanas un multiversa idejas rašanās mēs savai intuīcijai uzticējāmies daudz vairāk,” saka Gūts. “Arī tagad vēl paliek daudz, ko mēģināt saprast, taču iespēja izskaidrot visu, izejot no pamatprincipiem, ir prieks, kas mums ies secen.”

Gribot negribot ienāk prātā: ja jaunais Alans Gūts savu zinātnieka karjeru sāktu šodien – diez vai viņš izvēlētos teorētisko fiziku?

Harper’s Magazine, 2011. gada decembrī

Tulkojusi Sabīne Ozola