Интересно, что физики, которые во взглядах на науку и природу полностью придерживаются модельно-зависимого реализма, склонны выражать, по другим причинам и, возможно, в более сильных формах, ту же позицию, что и (антинаучные) философы-постмодернисты: «глобальные картины» (метанарративы) считаются полностью неуместными (или, по меньшей мере, не рассматриваются как часть науки). Я полагаю, что такая позиция распространяет скептицизм так далеко, что становится нереалистичной и непродуктивной для развития науки. Более сильная форма реализма, чем та, что принята в модельно-зависимой версии, особенно важна в областях науки, которые являются частично историческими, – тех, где речь идет о событиях, невоспроизводимых в прямых экспериментах, из которых некоторые вполне могут быть уникальными (по крайней мере, в наблюдаемой части Вселенной). Мы изучаем эволюцию не только ради конкретных предсказаний, сколь бы они ни были важны, но, скорее, чтобы получить некое «понимание» истории жизни и ее фундаментальных тенденций, тех, что могут быть неотъемлемо присущи жизни в целом и снова проявятся в других реализациях жизни, если таковые будут когда-либо обнаружены.
Философ сэр Карл Раймунд Поппер, основатель парадигмы фальсифицируемости (опровержимости) в эпистемологии, был изначально настроен чрезвычайно скептически по отношению к теории Дарвина из-за ее очевидной нефальсифицируемости, настолько, что объявлял дарвинизм «ненаучным». Позднее, однако, Поппер изменил свою позицию и предположил, что, хотя дарвинизм не является фальсифицируемой теорией сам по себе, он является метафизической программой, способной породить великое множество фальсифицируемых гипотез. В этом контексте Поппер не использовал слово «метафизический» в качестве уничтожающей характеристики; напротив, он считал эту программу плодотворной и продуктивной, и даже необходимой. Он только имел в виду, что дарвиновская концепция эволюции в целом не является фальсифицируемой (и, вероятно, неверифицируемой). Поппер был довольно красноречив на этот счет, хотя его понимание эволюционной биологии было скорее поверхностным:
«Но все же теория бесценна. Я не вижу, как без нее наше знание могло бы вырасти настолько, как это случилось после Дарвина. При попытках объяснить эксперименты с бактериями, которые адаптируются, например, к пенициллину, становится ясно, что теория естественного отбора может нам сильно помочь. Хотя она является метафизической, теория проливает свет на очень конкретные и практические исследования. Она позволяет нам рационально изучать адаптации к новым условиям окружающей среды (таким как среды, загрязненные пенициллином): она предполагает существование механизма адаптации и даже позволяет изучать его в деталях. И это единственная теория на настоящий момент, которая все это делает» (Popper, 1982).
Я полагаю, в позиции Поппера есть значительные достоинства. И относительно «современной синтетической теории» эволюционной биологии, и относительно дарвиновской теории одинаково верно, что фальсификация всех их концептуальных основ или всех их утверждений едва ли возможна. Однако, если не обращать внимание на ее метафизический характер как целого, эта теория порождает множество конкретных фальсифицируемых утверждений, особенно учитывая быстро увеличивающийся объем данных в геномике и системной биологии. Более того, я думаю, что рассмотрение процессов эволюции с дополнительных ракурсов (см. гл. 13) может привести нас настолько близко к пониманию эволюции, как она «на самом деле» происходила, и жизни, как она «в действительности» развивалась, насколько это вообще возможно.
Приложение II. Эволюция космоса и жизни: вечная инфляция, теория «мира многих миров», антропный отбор и грубая оценка вероятности возникновения жизни[150]
Краткое введение в инфляционную космологию для неспециалистов
Теория «мира многих миров» (МММ), принципиально важная для космологического взгляда на происхождение жизни, представленного в главе 12, является следствием инфляционной космологии. В конце XX века она заменила собою классическую модель Большого взрыва. Инфляция – период начального, экспоненциально быстрого расширения Вселенной (Guth, 2001, 1998b). Алан Гут разработал инфляционную модель, чтобы объяснить некоторые ключевые астрономические факты, необъяснимые в рамках космологии Большого взрыва:
• плоскую геометрию наблюдаемой части Вселенной (метагалактики);
• крупномасштабную однородность космического реликтового излучения;
• локальные неоднородности реликтового излучения;
• отсутствие наблюдаемых магнитных монополей.
В самых правдоподобных, самосогласованных инфляционных моделях инфляция вечна, с бесконечным количеством островных (дочерних) вселенных (далее просто вселенных), возникающих при распаде небольших областей первичного «океана» ложного (высокоэнергичного) вакуума и составляющих вместе бесконечную мультивселенную (Guth, 2001; Vilenkin, 2007). Предсказания, полученные на основе инфляционных моделей, находятся в превосходном количественном согласии с указанными выше фактами (Guth and Kaiser, 2005). Более того, версия теории струн с населенным ландшафтом независимо приводит к похожей модели мультивселенной (Bousso, 2006; Bousso and Polchinski, 2004; Susskind, 2003, 2006a)[151]. Таким образом, хотя модель вечной инфляции не может считаться доказанной, на данный момент она является наиболее предпочтительным сценарием космической эволюции. Наблюдателям, находящимся внутри, их вселенная кажется замкнутой и бесконечной, и она содержит в себе бесконечное число не связанных между собой областей (метагалактик). Для таких наблюдателей (вроде нас) их вселенная расширяется из сингулярности (Большой взрыв), которая соотносится с концом инфляции в данной части мультивселенной.
Модель МММ утверждает, что все макроскопические, «крупнозернистые» последовательности событий, которые не запрещены физическими законами сохранения, уже произошли (или произойдут) где-то в бесконечной мультивселенной (и даже в одной из островных вселенных) – и при этом не единожды, а бесконечное число раз (Garriga and Vilenkin, 2001; Vilenkin, 2007). Например, существует бесконечное число (макроскопически) точных копий Земли, включая все, что на ней находится, хотя вероятность, что конкретная наблюдаемая область вселенной (далее Н-область) содержит такую копию, будет бесконечно малой. Такая картина абсолютно противоречит интуиции, но является прямым следствием вечной инфляции (Guth, 2001; Linde, 1986; Vilenkin, 1983).
Гаррига и Виленкин показали, что за конечное время содержимое каждой Н-области может принять конечное количество состояний; соответственно, у любой Н-области может быть конечное, хотя и невероятно большое (порядка 10 в степени 10150) число уникальных, макроскопических, «крупнозернистых» историй (Garriga and Vilenkin, 2001). В сущности, конечность числа крупнозернистых историй является следствием квантовой неопределенности (принципа Гейзенберга; Carroll, 2010; Vilenkin, 2007). Такой же вывод независимо получается при совершенно другом подходе: через так называемый голографический предел, устанавливающий максимальное количество энтропии, которое может содержаться в любой конечной области вселенной(‘t Hooft, 1993; Bousso, 2006; Carroll, 2010; Garriga and Vilenkin, 2001). Все это – вечная инфляция, конечность числа уникальных крупнозернистых историй и неизбежные квантовые флуктуации в момент Большого взрыва (точка отсчета для каждой вселенной) – ведет к простому, но поразительному заключению, что каждая история, допустимая физическими законами сохранения, повторяется бесконечное число раз в мультивселенной и, более того, в каждой из бесконечного числа бесконечных (островных) вселенных (Bousso, 2006; Vilenkin, 2007).
Теория МММ тесно связана с антропным принципом (антропным отбором), спорной, но все более популярной среди космологов концепцией. Согласно антропному принципу, единственной «причиной», по которой нашей метагалактике присущи ее индивидуальные свойства, является то, что иначе не существовало бы наблюдателя, который бы мог видеть Вселенную (Barrow and Tipler, 1988; Livio and Rees, 2005; Rees, 2001). Следует особо подчеркнуть, что я обсуждаю здесь только так называемый «слабый» антропный принцип, единственную форму этой концепции, сколь-нибудь приемлемую для научного рассмотрения. «Сильный» антропный принцип – это телеологическая идея, согласно которой наше (человеческое) существование есть, в некотором таинственном смысле, цель эволюции Вселенной (Barrow and Tipler, 1988); в таком виде эту концепцию невозможно отнести к науке. Похоже, антропный принцип может быть реалистически определен только в контексте огромной (или бесконечной) мультивселенной (Susskind, 2006b). В частности, в теории МММ у антропного отбора есть прямая интерпретация: свойства нашей метагалактики отобраны среди огромного числа наборов параметров, существующих в мультивселенной (каждый в виде бесконечного числа копий), поскольку они благоприятны для возникновения и развития сложных форм жизни.
