Традиционно считается, что жизнь может сформироваться только в похожей на нашу Вселенной, где есть три пространственных и одно временное измерение. Однако работа американского физика Джеймса Скаргилла доказывает, что есть и другие варианты.
В последние десятилетия физики задались вопросом, почему мы живем во Вселенной с именно таким соотношением измерений? Может ли существовать сложная жизнь в мире, где, скажем, два измерения пространства и два времени? И пришли к выводу, что комбинация 3+1 – единственно возможная. Это стало так называемым антропным принципом – Вселенная должна обладать свойствами, позволяющими возникнуть наблюдателю.
Однако, Джеймс Скаргилл из Калифорнийского университета в Дэвисе смог доказать, что Вселенная с измерениями 2+1 способна поддержать и гравитацию, и сложную форму жизни.
Его работа подрывает антропный принцип космологов и философов, которым придется найти другой аргумент, почему Вселенная приняла именно такую форму, пишет MIT Technology Review.
Ученые пока не могут дать ответ на вопрос, почему законы физики так хорошо приспособлены для существования жизни. К примеру, числовое значение постоянной тонкой структуры кажется случайным, однако если бы оно было чуть другим, атомы и более сложные объекты не смогли бы сформироваться. В такой вселенной жизнь не смогла бы появиться.
Антропный принцип утверждает: если постоянная тонкая структура приняла бы иное значение, не было бы наблюдателя, способного ее измерить. В 1990 физик Макс Тегмарк высказал схожий аргумент о числе измерений во Вселенной. Он утверждал, что если бы у нас было более одного временного измерения, законы физики не обладали бы свойствами, необходимыми для появления наблюдателя.
В мире с четырьмя пространственными измерениями законы Ньютона оказались бы крайне чувствительными к мельчайшим возмущениям. Не смогли бы сформироваться стабильные орбиты, не возникла бы Солнечная система.
Но в случае Вселенной с меньшим количеством измерений все оказывается не так категорично. Один из аргументов против существования 2D-мира – в нем не может быть гравитации. Но у Скаргилла другая точка зрения. Он доказал, что в такой Вселенной возможно более простое, чисто скалярное гравитационное поле, и его было бы достаточно для стабильных орбит и обоснованной космологии.
Но более важно в его работе то, что он показал, как в мире 2+1 может возникнуть сложность.
Скаргилл подошел к своей проблеме с точки зрения биологической нейронной сети. Она может характеризоваться различными особыми свойствами, которые должны быть воспроизводимы любой двухмерной системой. К таким качествам относится граф «мир тесен», а также способность мозга оперировать в режиме шаткого равновесия между высокой и низкой активностью. А это возможно только в сетях с модульной иерархией, где подсети образуют крупные системы.
Скаргилл задается вопросом, существуют ли 2D-сети, обладающие всеми этими качествами? На первый взгляд кажется, что нет, потому что в двухмерных графах узлы соединены пересекающимися гранями. Тем не менее, ученый показывает, что 2D-сети можно построить по модульному типу, и они будут обладать свойством «мир тесен». Также он доказывает, что эти сети могут работать в критическом режиме, балансируя между двумя видами поведения.
Таким образом, 2D-сети, по его мнению, могут поддерживать поразительно сложное поведение.
Конечно, этого недостаточно, чтобы доказать, что вселенная 2+1 может поддерживать жизнь. Требуется провести больше исследований, чтобы понять, способны ли описанными им сети к сложному поведению, присущему живым существам. Но Скаргилл точно и убедительно опроверг тезис о том, что в мирах 2+1 невозможно существование жизни.