|
Существуют ли множественные Вселенные
|
|
|
|
Вселенная там, где была всегда и будет всегда. По крайней мере, так нам сказали и так следует из самого слова «Вселенная». Но какой бы ни были истинная природа Вселенной, наша способность собирать о ней информацию фундаментально ограничена. С момента Большого Взрыва прошло 13,8 миллиарда лет, и скорость, с которой путешествует информация — предельная скорость, скорость света — ограничена. Поэтому, хотя вся Вселенная может быть воистину безгранична, наблюдаемая Вселенная — нет.
|
|
|
|
Согласно ведущим идеям теоретической физики, наша Вселенная может быть одним небольшим регионом огромных множественных вселенных, которых может быть бесконечно много. Некоторые из этих идей действительно научны, а некоторые — сугубо спекулятивные, выдающие желаемое за действительное. Давайте научимся их разделять. Но сперва немного предыстории.
|
|
|
Современная Вселенная предлагает нам несколько интересных фактов, которые очень легко наблюдать и проверить, во всяком случае, при помощи научных объектов мирового класса. Мы знаем, что Вселенная расширяется: мы можем измерить свойства галактик, узнать их расстояние и скорость удаления от нас. Чем дальше они, тем быстрее удаляются. В контексте общей теории относительности, это означает, что Вселенная расширяется.
|
|
|
|
И если Вселенная расширяется сегодня, это означает, что в прошлом она была меньше и плотнее. Если углубиться достаточно далеко в прошлое, можно обнаружить, что она была также более однородной (потому что гравитации потребовалось время, чтобы собрать все по кучкам) и более горячей (потому что меньшие длины волн света означают более высокие энергии и температуры). Это возвращает нас к Большому Взрыву.
|
|
|
|
Но Большой Взрыв не был самым началом Вселенной. Мы можем заглянуть в прошлое только до определенного момента во времени, за которым прогнозы Большого Взрыва перестают сбываться. Есть несколько наблюдений вещей во Вселенной, которых Большой Взрыв не объясняет, однако объясняет теория космической инфляции.
|
|
|
|
В 1980-х годах было разработано довольно много теоретических последствий инфляции, включая:
|
|
|
|
как должен выглядеть посев крупномасштабных структур;
|
|
что флуктуации температуры и плотности должны существовать в масштабах, превышающих космический горизонт;
|
|
что все регионы космоса, даже с флуктуациями, должны обладать постоянной энтропией;
|
|
должен быть максимум температуры, достигнутый Большим Взрывом.
|
|
|
|
В 1990-х, 2000-х и 2010-х эти четыре предсказания были наблюдательно подтверждены с высокой точностью. Космическая инфляция побеждает.
|
|
|
|
Инфляция говорит нам, что до Большого Взрыва Вселенная не была наполнена частицами, античастицами и излучением. Вместо этого она была наполнена энергией, присущей самому пространству и эта энергия приводила к тому, что пространство расширялось быстро, неумолимо и экспоненциально. В определенный момент инфляция закончилась и вся (или почти вся) эта энергия оказалась преобразованной в материю и энергию, положив начало горячему Большому Взрыву. Конец инфляции положил начало Большому Взрыву. То есть, Большой Взрыв был, но не в самом начале.
|
|
|
|
Если бы это была полная история, у нас в руках оказалась бы одна чрезвычайно большая Вселенная. Ее свойства были бы везде одинаковыми, законы одни и те же, а части, которые были за пределами видимого горизонта, были бы похожи на то место, где мы находимся, однако назвать их множественными вселенными было бы нельзя.
|
|
|
|
То есть, нельзя было бы до тех пор, пока вы не вспомните, что все существующее физически должно быть квантовым по природе. Даже инфляция со всеми неизвестными, ее окружающими, должна быть квантовым полем.
|
|
|
|
Если же вам нужно, чтобы инфляция обладала свойствами квантовых полей:
|
|
|
|
в ее свойствах должны быть неопределенности, им присущие;
|
|
поле должно описываться волновой функцией;
|
|
значения поля растягиваются со временем;
|
|
|
|
тогда вы придете к необычному выводу.
|
|
|
|
Инфляция не закончилась всюду одновременно, а скорее в отдельных, выбранных, независимых местах, в то время как пространство между ними продолжало раздуваться. Должно быть несколько огромных областей пространства, где инфляция заканчивается и начинается Большой Взрыв, но они никогда не встретятся, потому что разделены регионами раздувающегося пространства. После начала инфляция будет продолжаться гарантированно и бесконечно, по крайней мере, в некоторых местах.
|
|
|
|
Когда инфляция заканчивается, мы получаем Большой Взрыв. Та часть Вселенной, которую мы наблюдаем, это лишь часть региона, в котором инфляция завершилась, за пределами которого много ненаблюдаемой Вселенной. И существует огромное количество регионов, разделенных между собой, с точно такой же историей.
|
|
|
|
Такова идея множественных вселенных. Как видите, она основывается на двух независимых, хорошо установленных и широко принятых аспектах теоретической физики: квантовая природа всего и свойства космической инфляции. Не существует никакого способа измерить ее, как нет и способа измерить ненаблюдаемую часть Вселенной. Но эти две теории, которые лежат в ее основе, инфляция и квантовая физика, продемонстрировали свою состоятельность. Если они верны, множественные вселенные будут неизбежным следствием этого, а мы будем в них жить.
|
|
|
|
И что? Существует множество теоретических последствий, которые неизбежны, но о которых мы не можем знать наверняка, потому что не можем их проверить. Множественные вселенные — одно из таких последствий. Не то чтобы это было полезно, это просто интересное предсказание, которое вытекает из теорий.
|
|
|
|
Почему же так много физиков-теоретиков пишут работы на тему множественных вселенных? На тему параллельных вселенных и их связей с нашей собственной? Почему они утверждают, что множественные вселенные привязаны к струнам, космологической постоянной и тому факту, что наша Вселенная идеально настроена для жизни?
|
|
|
|
Да потому что лучше идей у них нет.
|
|
|
|
В контексте теории струн существует огромный список параметров, которые могут, в принципе, принимать практически любое значение. Эта теория не делает никаких предсказаний для них, поэтому мы вынуждены прикидывать их значения в контексте струнных вакуумов. Если вы слышали о невероятно больших числах, вроде знаменитых 10500, которые появляются в теории струн, они отсылают к возможным значениям струнных вакуумов. Мы пока не знаем, что они такое или почему обладают такими значениями. Никто не знает, как их рассчитывать.
|
|
|
|
Поэтому, вместо того, чтобы говорить: «Это множественные вселенные!», люди думают следующим образом:
|
|
|
|
Мы не знаем, почему фундаментальные постоянные обладают такими значениями, которыми обладают.
|
|
Мы не знаем, почему законы физики являются такими, какими являются.
|
|
Теория струн — это рамки, которые могли бы обеспечить наши законы физики нашими фундаментальными постоянными, а также дать нам другие законы или постоянные.
|
|
Следовательно, если у нас будут огромные множественные вселенные, в которых разные регионы будут обладать разными законами и постоянными, один из таковых может быть нашим.
|
|
|
|
Проблема в том, что все это не только сугубо спекулятивно, но и нет причин, учитывая инфляцию и квантовую физику, полагать, что у раздувающегося пространства-времени разные законы или постоянные в разных регионах.
|
|
|
|
Не нравится такой подход к рассуждению? Да и никому не нравится.
|
|
|
|
Как мы уже выяснили, множественные вселенные — это не научная теория сама по себе. Скорее, это теоретическое следствие законов физики в наиболее полном их понимании. Даже если у вас будет инфляционная Вселенная, управляемая квантовой физикой, вы будете к этому привязаны. Но — как и теория струн — она с проблемами: она не предсказывает ничего из того, что мы наблюдали и не смогли объяснить без нее, и она не предсказывает ничего конкретного, на что мы могли бы пойти и взглянуть.
|
|
|
|
В этой физической Вселенной важно наблюдать все, что мы можем, и собирать по крупицам любое знание, к которому есть доступ. Только из полного набора данных, которые, как мы надеемся, будут верными, можно будет извлечь научные суждения о природе Вселенной. Некоторые из этих выводов будут иметь последствия, которые мы не сможем измерить и доказать: существование множественных вселенных, например. Но когда люди рассуждают о фундаментальных постоянных, о законах физики, о значениях струнных вакуумов, они не занимаются наукой, они просто рассуждают. Можно сколько угодно судачить о множественных вселенных и приводить в пример видные работы таких теоретиков, но делать из этого научный взгляд — нет.
|
|
|
|
Источник
|
