Вселенная сама может нарушать законы физики

Альберт Эйнштейн и Стивен Хокинг пытались отыскать единый закон, объясняющий устройство мира в масштабах атома и в масштабах галактик. Но сейчас две теории рассказывают разные истории о фундаментальной природе реальности. Теперь найти уравнение, описывающее все происходящее во Вселенной, пытаются в Брауновском университете (США).

Физики Университета Брауна в соавторстве со специалистами по машинному обучению представили проблему с несколько иной точки зрения и задались вопросом, почему физический мир управляется одними законами, а не другими. Ученые выдвинули гипотезу, что все законы физики, которые мы можем увидеть или измерить сегодня, — это законы, которые выработались постепенно.

Физики объединили две теории — стандартную модель и общую теорию относительности Эйнштейна — с позиции теории струн, и попытались переосмыслить некоторые частицы как одномерные объекты (струны). Этот подход привел их к огромному количеству законов, существование которых математически возможно. Сюда входит и стандартная модель, и общая теория относительности, и еще большое количество правил, которые могут описать наш физический мир, хотя они существуют в слишком маленьком масштабе, чтобы их можно было проверить.

Согласно теории струн, физические свойства объекта — это результат того, как струна вибрирует во многих измерениях, в том числе в гипотетических, существующих в очень малых масштабах. Определение формы этих измерений стало бы ключом к пониманию того, как эти струны составляют физическую реальность, но математика здесь не дает четкого ответа. Список математически возможных форм вырос до миллионов, затем до миллиардов и продолжил расти.

Теория струн не отвечает на вопрос «Почему?» — в ней отсутствует механизм выбора нашей Вселенной из огромного числа возможных. Поэтому идея авторов исследования заключается в том, что физический мир, каким мы его знаем сегодня, не является единственной истинной реальностью. Это результат многих итераций Вселенной, пытающихся установить законы, которые не сработали. То есть в процессе эволюции наша Вселенная приобрела характеристики многих возможных вселенных, в конце концов оказавшись в стабильной конфигурации, которая смогла последовательно развиваться.

Представим раннюю версию Вселенной, где, например, гравитационное притяжение между объектами было более примитивной концепцией. В этом случае закон тяготения Ньютона еще не может быть правдой. Сегодня этот закон объясняет, почему гравитация на поверхности Луны составляет примерно одну шестую от силы гравитации на Земле. Но в той более простой версии Вселенной, возможно, гравитация была более статичной концепцией, и сила притяжения на Луне и на Земле была одинаковой.

По мнению авторов работы, если Вселенная может выполнять вычисления с заданным набором алгоритмов, то она может быть способна на то же самое, что мы сейчас наблюдаем в искусственном интеллекте: есть системы, которые сами себя обучают новым правилам. А под правилами в космологии подразумеваются законы физики.

Как это может быть возможно? Ученые предполагают, что существует некий «метазакон», существовавший задолго до законов физики. Общая теория относительности и Стандартная модель появились позднее, когда Вселенная обрела стабильность. То есть законы физики, известные нам в нынешнем виде, могут подчиняться законам Вселенной более высокого порядка, которые их контролируют и которые мы даже не можем понять.

Авторы работы не утверждают, что открыли физический эквивалент эволюции. Напротив, они сами признают, что они пытаются лишь продвинуться к формированию новой теории. Главная идея сочетает в себе космологию с основными идеями искусственного интеллекта, но в то же время она спекулятивна и радикальна. Однако теоретическая физика нуждается в радикальных идеях: важно предложить формальную версию теории, чтобы увидеть, выдержит ли она эмпирическую и теоретическую проверку.