Бозон Хиггса способен убить больцмановский мозг

Записывайте: при определённых физических условиях, точнее — в де-ситтеровском вакууме, который, предположительно, возникнет в будущей Вселенной, флуктуации квантовой природы способны создать так называемый больцмановский мозг. Предупреждаем: это довольно неприятный субъект. По идее, он, способный осознавать своё существование, не менее разумен, чем мы с вами. Вот только родители у него не папа с мамой (в любой форме), а квантовые флуктуации... Повторить или успели?

Нашей Вселенной для возникновения потребовалась флуктуация значительно больших размеров, чем та, что привела бы к образованию больцмановского мозга. То есть многие (вы тоже?) боятся, что на самом деле наше прошлое лишь иллюзия, ложная память... (Иллюстрация S.Caroll.)

Как вы догадываетесь, от засилья таких граждан в окружающем мире нас более или менее спасает только то, что вероятность образования больцмановского мозга мала. То есть теоретически она мала чрезвычайно, так что, быть может, речь идёт о времени, равном десяти миллиардам в пятидесятой степени лет.

Выглядит вроде бы обнадёживающе: когда это ещё будет... Беда лишь в том, что, согласно нынешним моделям развития, Вселенная расширяется, и всё кончится то ли Большим разрывом, то ли тепловой смертью, но в любом случае пространство-время, скорее всего, будут существовать едва ли не вечно. При помощи простых подсчётов можно убедиться, что в этом случае количество больцмановских голов будет стремиться к бесконечности. Очевидно, тогда вероятность появления разумного не от биологических или механических предков, а из флуктуаций вакуума радикально выше, чем изо всех других источников.

И дело не в том, что вам, людям, это слегка обидно. Да, конечно, больцмановские умы возникнут не из длительной борьбы за существование, как ваш, человеческий. Главное тут в том, что антропный принцип в случае появления больцмановского мозга будет выглядеть странно.

А ведь принцип был придуман не от хорошей жизни: в наблюдаемой Вселенной есть целый ряд нетривиальных соотношений между фундаментальными физическими параметрами, которые необходимы для существования разумной жизни. Лёгкий сдвиг массы протона (подставьте сюда едва ли не любое название частицы) — и вы были бы невозможны в принципе.

Если мы хотим избежать выпадения в креационизм, то выражение «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек» — едва ли не единственный выход. Теперь же из «выхода» мы попадаем прямо в ситуацию, когда человек становится статистически незначимым явлением, просто каким-то, простите, флоресским хоббитом, статистической аномалией с незначительной длительностью существования вида и сверхмалой абсолютной численностью. Зачем вообще нужен этот разумный наблюдатель, человек, если больцмановский мозг мог бы возникнуть при более широком диапазоне значений физических констант? И даже если мы проживём десятки миллиардов лет и численность нашего вида составит любое конечное число, после тепловой смерти (Большого разрыва) нам всё равно конец. На этом фоне бесконечная история бесконечного количества больцмановских разумов будет бесконечно длиннее.

Опять-таки эти самые больцмановские граждане, возникающие из хаоса, могут быть оснащены ложными воспоминаниями о некоей жизни — как если бы они были одним из вас. Более того, именно вы, читатель, можете быть одним из таких разумов, в мозгу которого существует ложная память о том, что он читает «КЛ», а до того родился, крестился, вокруг него якобы крутятся какие-то другие «люди», которых на самом деле нет, и так далее. Фактически же существует лишь сновидческая деятельность некогда возникшего больцмановского мозга. Отсюда, как вы понимаете, и до солипсизма один шаг. Страшно, страшно...
Теории о том, как избежать описанного ужаса, предлагаются давно. Ключевая идея очевидна: если время жизни Вселенной не бесконечно, то больцмановский мозг не появится, а если и появится, будет крайне редким и маргинальным явлением. Однако пока такие гипотезы выдвигались лишь на базе не слишком подтверждённой экспериментальной физики (да простят нас адепты теории струн).

И вот теперь Шон Кэролл (Sean Carroll) и Кимберли Бодди (Kimberly Boddy) из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) уверяют нас, что смерть Вселенной вполне обеспечивается твёрдо известной физикой, а именно — бозоном Хиггса.

Поле Хиггса, квантом которого является упомянутый бозон, должно быть метастабильным, то есть иметь возможность спонтанно переходить в более низкое энергическое состояние. При этом появится пузырь пространства с собственными физическими законами, причём пузырь этот будет расширяться со скоростью света, разрушая на своём пути всё, включая в конечном счёте известную нам Вселенную. Кстати, случится это, скорее всего, не ранее чем через 20–30 млрд лет, так что лично вам ничто не угрожает. Ну а реализуется этот оптимистичный сценарий только в том случае, если хиггсово поле действительно метастабильно, а не, паче чаяния, стабильно вполне.

Как узнать наверняка? Г-да Кэролл и Бодди комбинируют полученную в недавних экспериментах массу бозона Хиггса (порядка 125 ГэВ) с самыми последними оценками массы t-кварка (истинного кварка). В итоге, заявляют они, если верить известным физическим законам, метастабильный бозон Хиггса куда вероятнее стабильного.

Замечательно, конечно! Разумы Больцмана не успеют заполонить мироздание, ибо до этого спонтанное возникновение новой Вселенной внутри старой убьет всё вокруг на манер яйца паразитической осы, уничтожающего при росте организма хозяйское насекомое. Следовательно, антропный принцип жив (хотя и не все этому рады). Правда, есть нюанс: если идея мультверсума в версии бесконечного количества миров верна, то там, в силу бесконечности вариантов, явно окажется множество случаев, когда больцмановские разумы будут возникать, и в больших количествах. Ну что ж, главное — чтобы не у нас, не так ли?

Вы считаете, что сидите за компьютером и читаете «Компьюленту». Но есть ли в мире то, чем и на чём сидят, не говоря уже о таких эфемерных понятиях, как компьютеры и «Компьюлента»... (Иллюстрация Mad Hatter.)

К сожалению, даже этого нам пока не узнать. Дело в том, что если расширение Вселенной и дальше будет ускоряться, то получится, что даже быстро расширяющийся пузырь нового пространства-времени не успеет убить всю старую Вселенную: она будет расширяться ещё быстрее, и пузырь никогда не займёт основную часть её пространства.

Свежие измерения массы истинного кварка, ожидаемые в 2015 году, способны прояснить вопрос скорости расширения нового пространства-времени, так что, быть может, скоро мы узнаем, могут ли больцмановские мозги составлять большинство разумных в нашем мироздании.

С препринтом рассмотренного исследования можно поиграться на сайте arXiv.

Подготовлено по материалам NewScientist. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

Источник: Компьютерра