Пять причин, почему параллельные вселенные существуют. Мультивселенная
Как часто вы задумываетесь о том, как бы был устроен наш мир сегодня, если бы результат каких-то ключевых исторических событий был другим? Какой была бы наша планета, если бы динозавры, например, не вымерли? Каждое наше действие, решение автоматически становится частью прошлого. По сути дела, настоящего нет: все, что мы делаем в данную минуту, уже не изменить, оно записано в памяти Вселенной. Однако существует теория, согласно которой существует множество вселенных, где мы живем абсолютно другой жизнью: каждое наше действие связано с определенным выбором и, делая этот выбор на нашей Вселенной, в параллельной – «другой я» принимает противоположное решение. Насколько оправдана такая теория с научной точки зрения? Почему ученые прибегли к ней? Попробуем разобраться в нашей статье.
Многомировая концепция Вселенной
Впервые теорию о вероятном множестве миров упомянул американский физик Хью Эверетт. Он предложил свою разгадку одной из главных квантовых загадок физики. Перед тем как перейти непосредственно к теории Хью Эверетта, необходимо разобраться, что это за тайна квантовых частиц, которая не дает покоя физикам всего мира уже не один десяток лет.
Представим себе обычный электрон. Оказывается, в качестве квантового объекта он может находиться в двух местах одновременно. Это его свойство называют суперпозицией двух состояний. Но магия на этом не заканчивается. Как только мы захотим как-то конкретизировать местоположение электрона, например, попытаемся его сбить другим электроном, то из квантового он станет обычным. Как такое возможно: электрон был и в пункте А, и в пункте Б и вдруг в определенный момент перепрыгнул в Б?
Хью Эверетт предложил свою интерпретацию этой квантовой загадки. Согласно его многомировой теории, электрон так и продолжает существовать в двух состояниях одновременно. Все дело в самом наблюдателе: теперь он превращается в квантовый объект и разделяется на два состояния. В одном из них он видит электрон в пункте А, в другом – в Б. Существуют две параллельные реальности, и в какой из них окажется наблюдатель – неизвестно. Деление на реальности не ограничено числом два: их ветвление зависит лишь от вариации событий. Однако все эти реальности существуют независимо друг от друга. Мы, как наблюдатели, попадаем в одну, выйти из которой, как и переместиться в параллельную, невозможно.
Octavio Fossatti / Unsplash.com
С точки зрения этой концепции легко объясняется и эксперимент с самым научным котом в истории физики – котом Шредингера. Согласно многомировой интерпретации квантовой механики, несчастный кот в стальной камере одновременно и жив, и мертв. Когда мы раскрываем эту камеру, то как бы сливаемся с котом и образуем два состояния – живое и мертвое, которые не пересекаются. Образуются две разные вселенные: в одной наблюдатель с мертвым котом, в другой – с живым.
Стоит сразу отметить, что многомировая концепция не предполагает наличия множества вселенных: она одна, просто многослойная, и каждый объект в ней может находиться в разных состояниях. Такую концепцию нельзя считать экспериментально подтвержденной теорией. Пока что это всего лишь математическое описание квантовой загадки.
Теорию Хью Эверетта поддерживают физик, профессор австралийского университета Гриффита Говард Уайзман, доктор Майкл Холл из Центра квантовой динамики университета Гриффита и доктор Дирк-Андре Деккерт из Университета Калифорнии. По их мнению, параллельные миры действительно есть и наделены разными характеристиками. Любые квантовые загадки и закономерности – это последствие «отталкивания» друг от друга миров-соседей. Возникают эти квантовые явления для того, чтобы каждый мир был не похож на другой.
Концепция параллельных вселенных и теория струн
Из школьных уроков мы хорошо помним, что в физике есть две главные теории: общая теория относительности и квантовая теория поля. Первая объясняет физические процессы в макромире, вторая – в микро. Если обе эти теории использовать на одном масштабе, они будут противоречить друг другу. Кажется логичным, что должна существовать некая общая теория, применимая к любым расстояниям и масштабам. В качестве таковой физики выдвинули теорию струн.
Дело в том, что на очень мелких масштабах возникают некие колебания, которые похожи на колебания от обычной струны. Эти струны заряжены энергией. «Струны» – это не струны в прямом смысле. Это абстракция, которая объясняет взаимодействие частиц, физические постоянные величины, их характеристики. В 1970-х годах, когда теория зародилась, ученые считали, что она станет универсальной для описания всего нашего мира. Однако оказалось, что эта теория работает только в 10-мерном пространстве (а мы живем в четырехмерном). Остальные шесть измерений пространства просто сворачиваются. Но, как оказалось, сворачиваются не простым способом.
В 2003 году ученые выяснили, что сворачиваться они могут огромным количеством методов, и в каждом новом способе получается своя вселенная с разными физическими константами.
Jason Blackeye / Unsplash.com
Как и в случае с многомировой концепцией, теорию струн достаточно трудно доказать экспериментально. Кроме того, математический аппарат теории настолько труден, что для каждой новой идеи математическое объяснение нужно искать буквально с нуля.
Гипотеза математической вселенной
Космолог, профессор Массачусетского технологического института Макс Тегмарк в 1998 году выдвинул свою «теорию всего» и назвал ее гипотезой математической вселенной. Он по-своему решил проблему существования большого количества физических законов. По его мнению, каждому набору этих законов, которые непротиворечивы с точки зрения математики, соответствует независимая вселенная. Универсальность теории в том, что с ее помощью можно объяснить все разнообразие физических законов и значения физических постоянных.
Тегмарк предложил все миры по его концепции разделить на четыре группы. К первой относятся миры, находящиеся за пределами нашего космического горизонта, так называемые внеметагалактические объекты. Во вторую группу входят миры с другими физическими константами, отличными от постоянных нашей Вселенной. В третью – миры, которые появляются в результате интерпретации законов квантовой механики. Четвертая группа – это некая совокупность всех вселенных, в которых проявляются те или иные математические структуры.
Как отмечает исследователь, наша Вселенная не единственная, так как пространство безгранично. Наш мир, где мы живем, ограничен пространством, свет из которого дошел до нас за 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва. Узнать о других вселенных достоверно мы сможем еще минимум через миллиард лет, пока свет от них достигнет нас.
Стивен Хокинг: черные дыры – путь в другую вселенную
Стивен Хокинг также является сторонником теории множества вселенных. Один из самых известных ученых современности в 1988 году впервые представил свое эссе «Черные дыры и молодые вселенные». Исследователь предполагает, что черные дыры – это дорога к альтернативным мирам.
Благодаря Стивену Хокингу мы знаем, что черным дырам свойственно утрачивать энергию и испаряться, выпуская при этом излучение Хокинга, получившее имя самого исследователя. До того, как великий ученый сделал это открытие, научное сообщество полагало, что все, что каким-либо образом попадает в черную дыру, исчезает. Теория Хокинга опровергает это предположение. По мнению физика, гипотетически любая вещь, предмет, объект, попавший в черную дыру, вылетает из нее и попадает в иную вселенную. Однако такое путешествие является движением в один конец: обратно вернуться никак нельзя.
Мультивселенная – научная концепция предполагающая наличие множества параллельных вселенных. Существует ряд гипотез, описывающих многообразие этих миров, их свойства и взаимодействия.
Успех квантовой теории неоспорим. Ведь она вместе с представляет все фундаментальные законы физики, известные современному миру. Несмотря на это квантовая теория все же ставит ряд вопросов, на которые до сих пор нет определенных ответов. Одним из них является известная «проблема кота Шредингера», которая наглядно демонстрирует зыбкий фундамент квантовой теории, что формируется на предсказаниях и вероятности того или иного события. Речь идет о том, что особенностью частицы, согласно квантовой теории, является существование ее в состоянии равном сумме всех ее возможных состояний. В таком случае если применить данный закон к квантовому миру, то окажется что кот – это сумма состояния живого и мертвого кота!
И хотя законы квантовой теории успешно используются при применении таких технологий как радары, радио, мобильные телефоны и интернет, приходится мириться с указанным выше парадоксом.
В попытке разрешить квантовую проблему была сформирована так называемая «копенгагенская теория», согласно которой состояние кота становится определенным, когда мы открываем коробку и наблюдаем его состояние, а до того оно неопределенное. Однако, применение копенгагенской теории, допустим, к , означает, что Плутон существует лишь с того момента как его открыл американский астроном Клайд Томбо 18 февраля 1930-го года. Только в этот день зафиксировалась волновая функция (состояние) Плутона, а остальные все схлопнулись. Но известно, что возраст Плутона значительно превышает отметку в 3,5 млрд лет, что указывает на проблемы копенгагенской интерпретации.
Множественность миров
Другой вариант решения квантовой проблемы предложил американский физик Хью Эверетт в 1957-м году. Он сформулировал так называемую «многомировую интерпретацию квантовых миров». Согласно ей каждый раз, когда объект переходит из неопределенного состояния в определенное – происходит расщепление этого объекта на количество вероятных состояний. Приводя в пример кота Шредингера, когда мы открываем коробку, появляется вселенная со сценарием, где кот мертв и появляется вселенная, где он остается жив. Таким образом, он находится в двух состояниях, но уже в параллельных мирах, то есть все волновые функции кота остаются действительными и никакая из них не схлопывается.
Именно эту гипотезу множество писателей фантастов использовали в своих научно-фантастических произведениях. Множественность параллельных миров предполагает наличие ряда альтернативных событий, из-за которых история приняла иной ход. К примеру, в каком-то мире непобедимая испанская армада не была разгромлена или Третий рейх победил во Второй мировой войне.
Более современная интерпретация этой модели объясняет невозможность взаимодействия с другими мирами отсутствием когерентности волновых функций. Грубо говоря, в какой-то момент волновая функция нашей перестала колебаться в такт с функциями параллельных миров. Тогда вполне возможно, что мы можем сосуществовать в квартире с «сожителями» из иных вселенных, не взаимодействуя с ними никоим образом, и, равно как и они, быть убежденными в том, что именно наша Вселенная настоящая.
На самом деле термин «многомировая» — не совсем подходящей для данной теории, так как она предполагает один мир с множеством вариантов событий, происходящих одновременно.
Большинство физиков-теоретиков согласны с тем, что данная гипотеза невероятно фантастическая, однако она объясняет проблемы квантовой теории. Впрочем, ряд ученых не считают многомировую интерпретацию научной, так как она не может быть подтверждена или опровержима при помощи научного метода.
В квантовой космологии
Сегодня гипотеза о множественности миров вновь возвращается на научную сцену, так как ученые намерены использовать квантовую теорию не для каких-либо объектов, а применить по отношению ко всей Вселенной. Речь идет о так называемой «квантовой космологии», которая, как может показаться с первого взгляда, несет абсурд даже в своей формулировке. Вопросы данной научной области связаны с Вселенной. Мизерные же размеры Вселенной на первых этапах ее формирования вполне согласуются с масштабами квантовой теории.
В таком случае, если размеры Вселенной были порядка , то применив к ней квантовую теорию, мы также можем получить неопределенное состояние Вселенной. Последнее подразумевает наличие других вселенных, находящихся в различных состояниях с разной вероятностью. Тогда состояния всех параллельных миров в сумме дают одну единственную «волновую функцию Вселенной». В отличие от многомировой интерпретации квантовые вселенные существуют раздельно.
Как известно, существует проблема тонкой настройки Вселенной, которая обращает внимание на то, что физические фундаментальные константы, задающие основные законы природы в мире, подобраны идеально для существования жизни. Будь масса протона немного меньше, формирование элементов тяжелее водорода было бы невозможным. Это проблема может быть решена при помощи модели мультивселенной, в которой реализуется множество параллельных вселенных с различными фундаментальными . Тогда вероятность существования некоторых из этих миров мала и они «умирают» вскоре после зарождения, например, сжимаются или разлетаются. Другие же, константы которых формируют не противоречивые законы физики, с большой вероятностью остаются стабильными. Согласно этой гипотезе, мультивселенная включает большое количество параллельных миров, большинство из которых являются «мертвыми», и лишь небольшое число параллельных вселенных позволяет им существовать длительное время, и даже дает право на наличие разумной жизни.
В теории струн
Одной из наиболее перспективных областей теоретической физики является . Она занимается описанием квантовых струн – протяженных одномерных объектов, колебание которых представляется нам в виде частиц. Первоначальное призвание данной теории состоит в том, чтобы объединить две фундаментальные теории: общую теорию относительности и квантовую теорию. Как оказалось позже, сделать это можно несколькими способами, в результате чего образовалось несколько теорий струн. В середине 1990-х годов ряд физиков-теоретиков обнаружили, что эти теории являются различными случаями одной конструкции, позже названой как «М-теория».
Ее особенность заключается в существовании некой 11-мерной мембраны, струны которой пронизывают нашу Вселенную. Однако мы живем в мире с четырьмя измерениями (три координаты пространства и одна временная), куда же деваются другие измерения? Ученые предполагают, что они замыкаются сами на себе в самых маленьких масштабах, которые пока не удается пронаблюдать, в силу недостаточного развития технологий. Из этого утверждения вытекает иная сугубо математическая проблема – возникает большое число «ложных вакуумов».
Простейшее объяснение этой свертки ненаблюдаемых нами пространств, а также наличие ложных вакуумов – мультивселенная. Физики, занимающиеся теорий струн, опираются на утверждение о том, что существует огромное число других вселенных, в которых не только другие физические законы, но также и иное количество измерений. Таким образом, мембрану нашей Вселенной в упрощенном виде можно представить как сферу, пузырь, на поверхности которого обитаем мы, и 7 измерений которого находятся в «свернутом» состоянии. Тогда наш мир вместе с другими вселенными-мембранами – что-то вроде множества мыльных пузырей, что плавают в 11-мерном гиперпространстве. Мы же, существуя в 3-хмерном пространстве, и не можем выбраться за его пределы, а потому и не имеем возможности взаимодействовать с иными вселенными.
Как уже упоминалось ранее, большинство параллельных миров, вселенных – мертвы. То есть в силу нестабильных или непригодных для жизни физических законов их вещество может быть представлено, например, лишь в виде бесструктурного скопления электронов и . Причиной тому разнообразие возможных квантовых состояний частиц, иные значения фундаментальных констант и другое количество измерений. Примечательно, что такое предположение не противоречит принципу Коперника, утверждающего, что наш мир не уникален. Так как хоть и в малом количестве, но могут существовать миры, физические законы которых, несмотря на свое отличие от наших, все же допускают формирование сложных структур и зарождение разумной жизни.
Состоятельность теории
Хотя гипотеза о мультивселенной и выглядит как сценарий для научно-фантастической книги, она имеет лишь один недостаток – ученым не представляется возможным доказать или опровергнуть ее при помощи научного метода. Но за ней стоит сложная математика и на нее опирается ряд значимых и перспективных физических теорий. Аргументы в пользу мультивселенной представлены следующим списком:
- Является фундаментом для существования многомировой интерпретации квантовой механики. Одной из двух передовых теорий (наряду с копенгагенской интерпретацией), решающих проблему неопределенности в квантовой механике.
- Объясняет причины существования тонкой настройки Вселенной. В случае с мультивселенной, параметры нашего мира – лишь один из множества возможных вариантов.
- Является так называемым «ландшафтом теории струн», так как решает проблему ложных вакуумов и позволяет описать причину, по которой определенное количество измерений нашей Вселенной сворачиваются.
- Поддерживается , которая наилучшим образом объясняет ее расширение. На ранних этапах формирования Вселенной, вероятнее всего она могла быть разделена на две вселенные и более, каждая из которых эволюционировала независимо от другой. На теории инфляции строится современная стандартная космологическая модель Вселенной — Лямбда-CDM.
Шведский космолог Макс Тегмарк предложил классификацию различных альтернативных миров:
- Вселенные, находящиеся за пределами нашей видимой Вселенной.
- Вселенные с иными фундаментальными константами и числами измерений, которые, к примеру, могут располагаться на других мембранах, согласно М-теории.
- Параллельные вселенные, возникающие согласно многомировой интерпретации квантовой механики.
- Конечный ансамбль – все возможные вселенные.
О дальнейшей судьбе теории о мультивселенной пока нечего сказать, но на сегодня она занимает почетное место в космологии и теоретической физике, и поддерживается рядом выдающихся физиков современности: Стивен Хокинг, Брайан Грин, Макс Тегмарк, Митио Каку, Алан Гут, Нил Тайсон и другие.
Миры параллельных Вселенных
Все чаще в теоретических работах космологов наша Вселенная, как в зеркалах, отражается в бессчетном рое себе подобных. Параллельные Вселенные множатся до бесконечности. Миры наших двойников, которые в других существованиях поддаются всем тем соблазнам, от которых мы отказались, – и наоборот. Вселенные, во всем не похожие на нашу: с абсолютно другими законами природы и физическими константами, со временем, текущем в другом направлении, с частицами, мчащимися со сверхсветовой скоростью.
«Идея параллельных Вселенных казалась ученым весьма подозрительной – таким себе прибежищем эзотериков, фантазеров и шарлатанов. Любой физик, надумавший рассуждать о параллельных Вселенных, сразу превращался в объект насмешек в глазах коллег и рисковал своей карьерой, ведь даже и сейчас нет ни малейшего экспериментального подтверждения их правоты.
Но со временем отношение к этой проблеме резко изменилось, и лучшие умы настойчиво пытаются решить ее», – говорит профессор Нью-Йоркского университета Митио Каку, автор книги «Параллельные Вселенные».
Совокупность Вселенных уже получила свое название: Мультивселенная, Мультиверс. Ей все чаще посвящаются серьезные научные книги. Автор одной из них, «Вселенная по соседству», астрофизик из Британии Маркус Чаун писал: «Наша Вселенная – не одна-единственная Вселенная, а всего лишь одна в бесконечной череде других, бурлящих в реке времени, подобно пузырькам пены. Там, за самыми дальними границами мироздания, видимыми в телескоп, существуют Вселенные, готовые соответствовать всем мыслимым математическим формулам».
Макс Тегмарк, автор исследований «Параллельные Вселенные», констатировал: «Природа самыми различными способами подсказывает нам, что наша Вселенная – только одна среди множества других Вселенных… В данное время мы еще не в состоянии увидеть, как эти части складываются в одну гигантскую картину… Конечно, многие простые люди находят подобное представление сумасбродным, и так же считают многие из ученых. Но это – эмоциональная реакция. Людям попросту не нравится весь этот хлам безжизненных мирозданий».
В стороне от этого наваждения не остаются и самые авторитетные физики нашего времени. Так, профессор Кембриджского университета Мартин Рис, королевский астроном Великобритании, уверен: «То, что мы привыкли называть “Универсумом”, в действительности может быть лишь одним-единственным звеном в целом ансамбле. Вполне допустимо существование бессчетных других Вселенных, где законы природы выглядят совсем по другому. Вселенная, в которой мы возникли, входит в необычное подмножество, где допускается зарождение сознания».
Такого рода идеи вписываются в современные представления физиков и астрономов. Так, наша Вселенная родилась 13,7 миллиардов лет назад в результате Большого взрыва. Ничто не говорит о том, что это было уникальное, единичное событие. Подобные взрывы могли происходить бессчетное число раз, неизменно порождая очередную чужую Вселенную. Они, словно кусочки паззла, составляют одну картину «Мира-в-Целом» – Мультиверса.
Такая идея чревата странными выводами. «Нас преследует одна и та же навязчивая картина, – иронизировал американский физик Фрэнк Вильчек, – мы видим бесконечное множество наших собственных копий, которые почти не отличаются друг от друга и которые ведут свою параллельную жизнь. И с каждым мигом появляется все больше наших двойников, которые проживают самые различные варианты нашего собственного будущего».
Вообще говоря, такого рода картины восходят к идее американского физика Хью Эверетта, изложенной более полувека назад, в 1957 г. Он интерпретировал квантовую теорию следующим образом: он предположил, что каждый раз, как только предстоит сделать выбор между несколькими возможными состояниями, наша Вселенная расщепляется на несколько параллельных Вселенных, очень похожих друг на друга. Таким образом, есть Вселенная, в которой сегодня вечером я встречусь с Еленой. Существует Вселенная, где встреча не состоится. И впредь каждая из них будет развиваться по-своему. Так что моя приватная жизнь – и впрямь только частный случай великого множества судеб, которые предстоит прожить summa summarum мне и всем моим двойникам.
Одновременно идея Эверетта – еще и блестящий способ разрешить неизбежные парадоксы, возникающие когда мы рассуждаем о «машине времени». Что если ее изобретатель, отправившись в прошлое, вдруг впадает в дикую тоску и решает наложить на себя руки? Он умрет в далекой юности; он не придумает машину, летящую сквозь даль времен; он не возвратится в свою юность; он не убьет себя; он будет жить долго, занимаясь техническим творчеством; он изобретет машину времени; он вернется в прошлое, убьет себя; он умрет в далекой юности… По этой логической цепочке скользишь, как по листу Мебиуса, не понимая, где перешел с лицевой стороны на оборотную.
1991 год — узел этого парадокса разрубил Дэвид Дойч из Оксфордского университета. В прошлое можно действительно путешествовать – и даже с пистолетом в руках, – но каждый раз, когда мы отправляемся в прошлое, мы попадаем не в нашу Вселенную, где никаких гостей из будущего пока видеть не видели и слышать не слышали, а в альтернативную Вселенную, которая рождается, как только машина времени приземлится. В нашем мире каркас причинно-следственных связей незыблем.
«Объект совершает путешествие из определенного времени, текущего в некоем мире, и попадает в другое время и другой мир. Но ни один объект не способен перенестись в прошлую эпоху того же самого мира», – так можно сформулировать этот опыт , который трансформировался в путешествие в параллельное пространство. Афоризм Мориса Метерлинка «Если нынче Иуда пустится в путь, этот путь его приведет к Иуде» не выдержал испытания космологическими воззрениями. Человек, пустившийся в прошлое, чтобы встретить себя, находит лишь своего двойника в чужом прошлом.
Странно? «Интерпретация Эверетта – это неизбежный вывод, который следует сделать, если рассматривать квантовую теорию как универсальное учение, применимое всегда и везде», – с подобным рассуждением согласятся многие физики. А другие уже занимаются картографированием мироздания, способного вместить не одну, а бесконечное множество Вселенных.
Мы, уникальные и неповторимые люди, множимся, будто копии фильмов на DVD-дисках, разобранных по разным квартирам. И если в эту минуту диск № 3234 пылится в коробке, то диск № 3235 кто-то как раз ставит в проигрыватель, а диск № 3236 кто-то вынимает, чтобы положить точно в такую же коробку, а диск №… В общем, с ними происходит все, что только может произойти.
Можно ли побывать в параллельной Вселенной?
Когда ученые говорят о параллельных Вселенных, они чаще всего говорят о различных предметах: об отдаленных областях мироздания, между которыми пролегли «сверхсветовые» – инфляционные – пропасти, о череде миров, что еще отпочкуются от нашей Вселенной, о гранях N-мерного мироздания, одну из которых образует знакомый нам космос.
По одним сценариям, плотность энергии вакуума может подчас спонтанно изменяться так, что это приводит к рождению «дочерней Вселенной». Подобные Вселенные разлетаются по Мультиверсу, как мыльные пузыри, выдутые ребенком. Согласно другим сценариям, новые Вселенные рождаются в недрах черных дыр.
Критики же считают спекулятивной саму гипотезу Мультивселенной. Ее нельзя по-настоящему ни обосновать, ни доказать. Другие Вселенные недоступны для наблюдения; мы не можем их увидеть воочию, как не видим день вчерашний или завтрашний. Так можно ли, опираясь на известные нам физические законы или факты, описать то, что лежит за горизонтом мироздания? Было бы самонадеянно утверждать, что «луны нет, пока ее никто не видит», – что других миров нет, раз их не увидеть. Стоит ли отвергать эту «умозрительную фантазию», если любая попытка описать то, что лежит за пределами нашего мира, по-своему фантастична?
Нам приходится иметь дело только с теоретическим основанием, на котором не возвести ничего, имеющего практическую ценность. Что же до экстравагантности, то квантовая теория, на взгляд стороннего наблюдателя, не менее фантастична, чем разговор о нескончаемом множестве Вселенных.
Постепенно в физике утвердился принцип: «Все, что не запрещено, неизбежно сбудется». В таком случае право следующего хода передается оппонентам. Это им надлежит доказывать невозможность той или иной гипотезы, а дело энтузиастов – их предлагать. Так что доля критиков – убеждать, что ни одна из множества Вселенных не имеет права на существование ни на одном парсеке n-мерности. И если бы они справились с доказательством, это было бы довольно странным. «Если бы существовала всего одна наша Вселенная, – пишет британский космолог Деннис Уильям Скьяма, – то трудно было бы объяснить, почему нет места множеству других Вселенных, в то время как одна эта все же имеется в наличии».
С воцарением идеи «множественности Вселенных» коперниковская революция, начавшаяся 5 столетий назад, подходит к своему логическому завершению. «Вначале люди верили, что Земля находится в центре Вселенной, – пишет Александр Виленкин. – Потом стало ясно, что Земля занимает примерно то же самое место, что и другие планеты. Трудно было смириться с тем, что мы не уникальны».
Сначала Земля была изгнана из центра мироздания, потом наша Галактика оказалась одним из небольших островков в космосе, а теперь и космос размножился, как песчинка в бесконечной анфиладе зеркал. Горизонты мироздания расширились – во все стороны, во все измерения! Бесконечность стала естественной реальностью в физике, непреложным свойством мира.
Итак, где-то вдали скрываются другие Вселенные. Возможно ли добраться до них? Пожалуй, в научной фантастике пришла пора сменить «машины времени», которые уже успели вдоволь полетать по мирам Прошлого и Будущего, на «машины пространства», которые помчатся сквозь наши звездные миры в неведомую даль запредельной геометрии. А что думают по этому поводу ученые?
2005 год — Американский институт аэронавтики и астронавтики удостоил награды в категории «полет будущего» австрийского физика Вальтера Дрешера и его немецкого коллегу Иоахима Хойзера. Если предложенные ими идеи верны, то до Луны можно добраться за несколько минут, до Марса – за два с половиной часа, ну а 80 дней хватит не только чтобы обогнуть Землю, но и перенестись к звезде, лежащей в десятке световых лет от нас. Такого рода предложения попросту не могут не появляться – иначе космонавтика зайдет в тупик. Другого выбора нет: или мы полетим когда-нибудь к звездам, или космические плавания – дело абсолютно бессмысленное, как попытка обойти земной шар, прыгая на одной ноге.
На чем же основывается идея Дрешера и Хойзера? Полвека назад немецкий ученый Буркхард Хайм попытались примирить две важнейшие теории современной физики: квантовую механику и общую теорию относительности.
В свое время Эйнштейн показал, что пространство в окрестностях планет или звезд сильно искривлено, а время течет медленней, чем вдали от них. Это трудно проверить, но легко пояснить при помощи метафоры. Пространство можно уподобить туго натянутому полотнищу из резины, а небесные тела – это россыпь металлических шариков, монотонно кружащих по нему. Чем массивнее шарик, тем глубже впадина под ним. Гравитация, говорил Эйнштейн, это пространственная геометрия, видимое искажение пространства-времени.
Хайм довел его идею до логического завершения, сделав предположение, что и другие фундаментальные взаимодействия также порождены особенностями пространства, в котором мы живем, – а живем мы, согласно Хайму, в шестимерном пространстве (включая время).
Его последователи, Дрешер и Хойзер, довели число размерностей нашего мироздания до восьми и даже описали, как можно проникнуть за грань привычных нам измерений (вот он, «полет будущего»!).
Их модель «машины пространства» такова: вращающееся кольцо и мощнейшее магнитное поле определенной конфигурации. По мере того как скорость вращения кольца возрастает, расположенный здесь звездолет словно бы растворяется в воздухе, становится невидим (те, кто смотрел фильм «Контакт» по роману Карла Сагана, хорошо помнят сцену, когда сферический корабль, бешено вращаясь на месте, исчезал за завесой тумана – переносился в «туннель-червоточину»).
Вот и звездолет Дрешера и Хойзера также ускользал в другое измерение, где, по гипотезе ученых, физические константы, в том числе скорость света, могут принимать вовсе иное значение, – к примеру, гораздо большее. Промчавшись по чужому измерению – по «параллельной Вселенной» – со сверхсветовой (по-нашему) скоростью, корабль мигом объявлялся у цели, будь то Луна, Марс или звезда.
Авторы работы честно пишут, что «этот проект содержит недостатки» и «математически небезупречен», в частности, не совсем ясно, как корабль проникает в параллельную Вселенную и тем более выберется из нее. Современная техника на это не способна. И вообще, предложенную теорию, сказано в комментарии журнала «New Scientist», трудно увязать с современной физикой, но она, возможно, является довольно перспективным направлением.
Что если наши единомышленники в одном из параллельных миров думают так же и, может, даже стараются проникнуть к нам?
Физик и астроном Стефан Фини из Университетского колледжа Лондона - одного из ведущих британских вузов - убежден, что следы таких столкновений можно заметить на картах реликтового излучения, которое, как считают, сохранилось с начальных этапов существования Вселенной и равномерно ее заполняет. Оно рассматривается как одно из главных подтверждений теории Большого взрыва.
На подобных картах представлены результаты измерения спектра реликтового излучения - более горячие области обозначены красными цветами, более холодные - синими. Пристально изучив круглые образования, имеющиеся на панораме, Фини и его коллеги пришли к выводу, что это и есть своего рода "космические выбоины", оставшиеся после столкновения параллельных вселенных.
Центр такого круга являет собой самую горячую область, тогда как ближе к периферии цвета спектра становятся все холоднее.
По предположениям ученых, в далеком прошлом в космосе шли настоящие "бои" между параллельными мирами, в которых участвовал и наш. "Пузырик-вселенная", в которой мы живем, по их словам, пережила не менее четырех подобных столкновений.
Многие космологи, впрочем, уже выступили с критикой, заявив, что подобным образом можно легко сделать множество других скороспелых выводов. Авторы исследования соглашаются, что еще многое предстоит перепроверить. Однако если теория "пузыриков" подтвердится будущими исследованиями, то человечество сможет впервые "заглянуть" в параллельные миры, не ограничиваясь только собственной вселенной, оптимистично говорят они.
Данное "открытие" по следам реликтового излучения сделано спустя месяц после того, как другая группа ученых на основе аналогичных данных поставила под сомнение теорию, согласно которой вселенную породил Большой взрыв. Они считают, что вселенная была и до него, а "большие взрывы" случаются периодически - по космическим меркам.
Профессор Оксфордского университета Роджер Пенроуз и профессор Ереванского государственного университета Ваге Гурзадян обнаружили на картах реликтового излучения 12 концентрических кругов, из них некоторые имеют в своем составе до пяти колец. Разделение круга на пять колец означает, что в период существования объекxtта, который отображает этот круг, было отмечено пять масштабных событий.
Космологи считают, что круги - это отпечатки волн мощнейшего гравитационного излучения, образованных в результате столкновения черных дыр в течение "предыдущей вечности" - космической эпохи, которая была до Большого взрыва.
В конечном счете черные дыры поглотят всю материю во Вселенной, считает профессор Пенроуз. С уничтожением материи останется лишь энергия. А она, в свою очередь, вызовет новый Большой взрыв и новую "вечность". Между тем, согласно нынешней теории Большого взрыва, Вселенная постоянно расширяется, и этот процесс будет длиться бесконечно. Некоторые астрономы считают, что в результате она превратится в холодную мертвую пустошь.
Параллельные вселенные - это теория или действительность? Многие ученые-физики бьются над решением этого вопроса далеко не первый год.
Существуют ли параллельные вселенные?
Является ли наша Вселенная одной из множества? Идея параллельных вселенных, ранее приписываемая исключительно научной фантастике, теперь становится все более уважаемой среди ученых - по крайней мере, среди физиков, которые обычно доводят любую идею до самых рамок того, что вообще можно предположить. В действительности существует огромное количество потенциальных параллельных вселенных. Физики предложили несколько возможных форм «мультивселенной», каждая из которых является возможной по тому или иному аспекту законов физики. Проблема, которая вытекает непосредственно из самого определения, заключается в том, что люди никогда не смогут посетить эти вселенные, чтобы убедиться в том, что они существуют. Таким образом, вопрос заключается в том, как другими методами проверить существование параллельных вселенных, которые невозможно увидеть или потрогать?
Зарождение идеи
Предполагается, что по крайней мере в некоторых из этих вселенных живут человеческие двойники, которые проживают похожие или даже идентичные жизни с людьми из нашего мира. Такая идея затрагивает ваше эго и пробуждает фантазии - именно поэтому мультивселенные, какими бы далекими и недоказуемыми они ни были, всегда получали такую широкую популярность. Наиболее наглядно вы могли увидеть идеи мультивселенных в таких книгах, как «Человек в высоком замке» Филиппа К. Дика, и в таких фильмах, как «Осторожно, двери закрываются». На самом деле, нет ничего нового в идее мультивселенных - это наглядно доказывает религиозный философ Мери-Джейн Рубенштейн в своей книге «Миры без конца». В середине шестнадцатого века Коперник спорил о том, что Земля не является центром Вселенной. Спустя несколько десятилетий телескоп Галилео показал ему звезды вне досягаемости, так человечество получило первое представление о необъятности космоса. Таким образом, в конце шестнадцатого века итальянский философ Джордано Бруно рассуждал о том, что Вселенная может быть бесконечной и содержать в себе бесконечное число населенных миров.
Вселенная-матрешка
Идея о том, что Вселенная содержит множество солнечных систем, стала довольно распространенной в восемнадцатом веке. В начале двадцатого века ирландский физик Эдмунд Фурнье Д’Альба даже предположил, что может существовать бесконечная регрессия «вложенных» вселенных разного размера, как больших, так и меньших. С этой точки зрения, отдельно взятый атом можно рассматривать как настоящую населенную солнечную систему. Современные ученые отрицают предположение о существовании мультивселенной-матрешки, но взамен они предложили несколько других вариантов, в которых могут существовать мультивселенные. Вот самые популярные среди них.
Лоскутная вселенная
Самая простая из этих теорий вытекает из идеи о бесконечности Вселенной. Невозможно знать наверняка, является ли она бесконечной, но и отрицать это невозможно. Если она все же бесконечна, то она должна быть разделена на «лоскуты»-регионы, которые не видны друг другу. Почему? Дело в том, что эти регионы находятся настолько далеко друг от друга, что свет не может преодолеть такую дистанцию. Возраст Вселенной составляет всего 13.8 миллиарда лет, так что любые регионы, находящиеся на расстоянии 13.8 миллиарда световых лет друг от друга, полностью отрезаны друг от друга. В соответствии со всеми данными, эти регионы могут считаться отдельными вселенными. Но они не остаются в таком состоянии навсегда - в конце концов свет переходит границу между ними, и они расширяются. И если Вселенная на самом деле состоит из бесконечного количества «островных вселенных», содержащих материю, звезды и планеты, то где-то должны быть и миры, идентичные Земле.
Инфляционная мультивселенная
Вторая теория вырастает из идей о том, как Вселенная зародилась. В соответствии с доминирующей версией о Большом Взрыве, она началась как бесконечно малая точка, которая невероятно быстро расширилась в раскаленном огненном шаре. Спустя долю секунды после начала расширения ускорение уже достигло такой огромной скорости, которая намного превышала скорость света. И этот процесс называется «инфляцией». Инфляционная теория объясняет, почему Вселенная является относительно однородной в любой отдельно взятой ее точке. Инфляция расширила этот огненный шар до космических масштабов. Однако изначальное состояние также имело большое количество различных случайных вариаций, которые также подверглись инфляции. И теперь они сохраняются в качестве реликтовой радиации, слабого послесвечения Большого Взрыва. И это излучение пронизывает всю Вселенную, делая ее не такой равномерной.
Космический естественный отбор
Данная теория была сформулирована Ли Смолиным из Канады. В 1992 году он предположил, что вселенные могут развиваться и воспроизводиться точно так же, как живые существа. На Земле естественный отбор способствует появлению «полезных» черт, таких как большая скорость бега или особое расположение больших пальцев. В мультвселенной также должно существовать определенное давление, которое делает одни вселенные лучшими, чем другие. Смолин назвал эту теорию «космическим естественным отбором». Идея Смолина заключается в том, что «материнская» вселенная может давать жизнь «дочерним», которые формируются внутри нее. Материнская вселенная может сделать это только в том случае, если у нее имеются черные дыры. Черная дыра формируется, когда большая звезда разрушается под воздействием ее собственной силы притяжения, сталкивая все атомы до такой степени, пока они не достигают бесконечной плотности.
Мультивселенная брана
Когда общая теория относительности Альберта Эйнштейна начала набирать популярность в двадцатые годы, многие люди обсуждали «четвертое измерение». Что может там находиться? Возможно, скрытая вселенная? Это была бессмыслица, Эйнштейн не предполагал существование новой вселенной. Все, что он говорил - это то, что время является таким же измерением, которое похоже на три измерения пространства. Все четыре сплетаются между собой, образую пространственно временной континуум, материя которого искажается - и получается гравитация. Несмотря на это, другие ученые начали обсуждать возможность существования других измерений в космосе. Впервые намеки на скрытые измерения появились в работах теоретического физика Теодора Калуцы. В 1921 году он продемонстрировал, что, добавляя к уравнению общей теории относительности Эйнштейна новые измерения, можно получить дополнительное уравнение, с помощью которого можно предсказывать существование света.
Многомировая интерпретация (квантовая мультивселенная)
Теория квантовой механики является одной из самых успешных во всей науке. Она обсуждает поведение самых малых объектов, таких как атомы и их составляющие элементарные частицы. Она может предсказывать самые различные феномены, начиная от формы молекул и заканчивая тем, как взаимодействуют свет и материя - и все это с невероятной точностью. Квантовая механика рассматривает частицы в форме волн и описывает их математическим выражением, которое именуется волновой функцией. Возможно, самой странной особенностью волновой функции является то, что она позволяет частице существовать одновременно в нескольких состояниях. Это называется суперпозицией. Но суперпозиции разрушаются, как только предмет измеряется любым способом, так как измерения заставляют объект выбрать конкретную позицию. В 1957 году американский физик Хью Эверетт предложил перестать жаловаться на странную природу такого подхода и просто жить с ним. Он также предположил, что объекты не переключаются на конкретную позицию при их измерении - вместо этого он считал, что все возможные позиции, заложенные в волновую функцию, одинаково реальны. Поэтому, когда происходит измерение предмета, человек видит лишь одну из многих реальностей, но все остальные реальности также существуют.
