что больше вселенная или мультивселенная
Объяснение Мультивселенной: Что такое Мультивселенная? Верна ли теория мультивселенной?
Теория мультивселенной предполагает, что наша вселенная, состоящая из миллиардов и миллиардов планет, звезд и галактик и простирающаяся на десятки миллиардов световых лет, может быть не единственной вселенной, которая существует.
Что такое Вселенная?
Что приходит на ум, когда вы думаете о слове «Вселенная»?
Если вы посмотрите на ночное небо невооруженным глазом, то увидите тысячи звезд и других небесных тел, иногда даже галактику или скопление. Если вы используете мощный телескоп, то сможете увидеть небесные объекты, находящиеся на расстоянии миллионов километров от нашей планеты. Если вы продолжите поиски и дойдете до конца того, что вы можете наблюдать даже с помощью самых мощных инструментов наблюдения, вы встретите самые ранние звезды в НАБЛЮДАЕМОЙ вселенной и даже остатки Большого взрыва!
Что такое мультивселенная?
Именно здесь возникает идея мультивселенной. Теория мультивселенной предполагает, что наша вселенная, состоящая из миллиардов и миллиардов планет, звезд и галактик и простирающаяся на десятки миллиардов световых лет, может быть не единственной существующей вселенной.
Может существовать и другая вселенная, совершенно отличная от нашей, со своими собственными природными законами. Еще более пугающим является то, что таких вселенных может быть не одна, а бесконечное множество, и все они отличаются друг от друга и содержат миллионы небесных тел и даже разумные формы жизни, как и наша Вселенная.
Теория мультивселенной предполагает, что наша вселенная является лишь малым членом огромного состава множества вселенных.
Кроме того, она не объясняет проблему монополя и проблему горизонта, связанную с нашей Вселенной. Другими словами, теория большого взрыва не может объяснить, почему в ее структуре так много однородности.
Что такое теория инфляции?
Поэтому теория инфляции часто рассматривается как продолжение теории Большого взрыва, предполагая, что Вселенная, которая была маленькой, как атом, расширилась до космических масштабов за доли секунды. Другими словами, она прошла через период быстрого расширения и раздулась, достигнув невероятно больших размеров. Проще говоря, Вселенная стала массивной за очень короткое время.
Но опять же, возможно, это относится только к нашей Вселенной.
Многие космологи считают, что эта быстрая инфляция не заканчивается везде в одно и то же время; она может закончиться в одних регионах и продолжиться в других. Таким образом, хотя расширение закончилось для нашей Вселенной 13,8 миллиарда лет назад, могут существовать регионы, где инфляция продолжалась и, возможно, продолжается до сих пор, создавая множество других вселенных.
Это привело бы к вечной инфляции, которая создает океан отдельных вселенных.
Интересно, что это также может объяснить, почему некоторые атрибуты нашей Вселенной, такие как темная материя и темная энергия, так трудно объяснить с помощью только законов фундаментальной физики.
Споры вокруг теории мультивселенной
Идея множественных вселенных настолько поразительна, что гипотезы о ней выдвигались не только в космологии и астрономии, но и в философии, музыке, литературе, научной фантастике и даже религии. Из-за универсальности этой идеи эти «другие» вселенные называют по-разному, включая параллельные вселенные, альтернативные вселенные, параллельные реальности, квантовые реальности, альтернативные реальности и многое другое.
Создатели научной фантастики и популярная культура в целом любят теорию мультивселенных, и на, то есть очень веские причины. Возможно, вы читали романы и смотрели фильмы, в которых герои полагаются на существование мультивселенной, чтобы выбраться из сложных ситуаций. Однако в некоторых случаях та же идея множественных или параллельных реальностей представляет собой огромную проблему, поскольку события в так называемой «альтернативной реальности» невозможно не предсказать, ни контролировать.
Хотя в настоящее время теория мультивселенной не имеет убедительных научных доказательств, дальнейшее развитие технологий в области средств наблюдения за Вселенной может окончательно доказать существование параллельных вселенных в ближайшие годы.
Кто знает, возможно, когда-нибудь вы поговорите с другой «копией» себя и увидите их шокированное лицо, когда вы скажете им, что в вашем мире вместо того, чтобы улететь в небо, упавшие яблоки приземляются на землю!
Существует ли мультивселенная?
Представьте, что параллельные вселенные существуют. Как думаете, сколько их? И сильно ли они отличаются от Вселенной, в которой мы живем? На эти и другие не менее провокационные вопросы искал ответы выдающийся британский ученый Стивен Хокинг. Помните сериал «Путешествие в параллельные миры»? В нем студент-физик проводил эксперименты по исследованию гравитации, но вместо гравитационной машины случайно изобрел портал в параллельные вселенные. Вместе со своими друзьями и нечаянно попавшим в портал во время перемещения музыкантом, студент начал свое путешествие по бесчисленному множеству параллельных миров.
Стивен Хокинг, увы, подобный портал не изобрел. Однако, в соавторстве с физиком-теоретиком Томасом Хертогом из Левенского Университета (Бельгия), Хокинг придумал способ, который позволит человечеству ответить на животрепещущий вопрос — существуют ли параллельные вселенные?
Что такое мультивселенная?
Первым человеком, подразумевающим под мультивселенной бесконечное множество параллельных или альтернативных миров, стал писатель-фантаст Майкл Муркок. В саге под названием «Вечный воитель» Муркок описал около двух десятков воплощений основного персонажа своих произведений. А сам термин придумал в 1895 году философ и психолог Уильям Джеймс, который вкладывал в него совсем иной смысл, а именно — пластичность восприятия действительности (не имеем понятия о чем он).
А вы читали 10 предсказаний Хокинга, которые он оставил в книге после своей смерти
Несмотря на то, что в научно-фантастической литературе идея о параллельных мирах и раньше описывалась многими авторами, сага Муркока вдохнула новую жизнь в теорию об альтернативных мирах. Начиная с 1970-х о мультивселенной не писал только ленивый. Вскоре к фантастам присоединились ученые.
Теория мультивселенной
Сторонниками теории о мультивселенной сегодня являются многие известные ученые. Среди них американский астрофизик и популяризатор науки Нил Деграсс Тайсон, британский физик-теоретик Брайан Грин, шведско-американский космолог и астрофизик Макс Тегмарк, а также физик-теоретик Мичио Каку, который написал о параллельных мирах одноименную книгу. В ней доктор Каку размышляет об устройстве Вселенной и рассказывает чем занимается современная физика.
Несмотря на столь именитых сторонников, теория мультивселенной — причина споров в научном сообществе. Мы можем сколько угодно размышлять о бесчисленных версиях самих себя, живущих в параллельных мирах, но дело в том, что никто пока не может это доказать или опровергнуть. Сегодня, благодаря предсмертной работе Стивена Хокинга у нас, наконец, появилась возможность узнать правду.
Отметим, что в своей научной работе физики опираются на господствующую сегодня теорию Большого взрыва.
Эхо Большого взрыва
Хокинг и Хертог предлагают отправить в космос зонд для исследования дальнего космоса. По задумке ученых, на космическом аппарате должен быть установлен специальный детектор для сбора информации. Но где они собираются ее искать?
Когда ученые приступили к работе, оба полагали, что все параллельные вселенные сильно отличаются друг от друга. Но в ходе исследования пришли к выводу, что скорее всего во всех параллельных мирах действуют одни и те же физические законы, поэтому они мало отличаются друг от друга.
Выходит, если сегодня утром в нашей Вселенной вы пили кофе, то в параллельный вполне могли пить апельсиновый сок. Никаких необычных форм жизни там, судя по всему, нет. Только другой вы и апельсиновый сок. При условии, что вы существуете в этой параллельной вселенной, конечно.
Но вернемся к Большому взрыву. Среди огромного количества энергии и радиации, появившихся в результате взрыва, в первые секунды после него возникло реликтовое излучение. Считается, что реликтовое излучение (которое часто именуют микроволновым фоновым излучением), обволакивают всю нашу Вселенную. Таким образом, оно может многое рассказать нам о ее истории.
Стивен Хокинг и его соавтор полагают, что мультивсленная, если она существует, должна была оставить след в реликтовом излучении. Его и должен будет обнаружить специальный детектор, установленный на космическом аппарате. Или не обнаружить — что, в свою очередь, будет означать, что никаких параллельных вселенных не существует.
А вы как думаете, существуют или нет параллельные вселенные? Делитесь своими мыслями в комментариях или в нашем Telegram-чате.
Хокинг, математика и струны: три ключевых теории о параллельных мирах
Параллельные вселенные — это миры, которые гипотетически существуют одновременно с нашим, но не обязательно похожи на него. Есть предположения, что там действуют другие законы природы или события принимают альтернативные исходы: если в нашем мире подброшенная монета упала орлом вверх, то в другой реальности — решкой.
Научные гипотезы, содержащие конкретные обоснования существования параллельных вселенных, появились только в XX веке, но философы рассуждали на эту тему еще в античности. В V веке до нашей эры в Древней Греции возникла теория атомизма. Согласно этой теории любая материя состоит из химически неделимых частиц — атомов, хаотичное столкновение которых образует параллельные миры. Философ Хрисипп, живший в III веке до нашей эры, предполагал, что Вселенная постоянно умирает и возрождается, то есть одновременно существует бесконечное множество ее состояний.
Первым физиком, который высказал предположение о существовании параллельных реальностей, стал австрийский ученый Эрвин Шредингер. В 1952 году в Дублине он прочел лекцию по квантовой механике и ввел понятие суперпозиции — явления, при котором частица одновременно находится в нескольких разных состояниях.
Позже идею о мультивселенных стали использовать писатели-фантасты. Одна из первых книг на эту тему — роман Майкла Муркока «Расколотые миры» (1963). Чтобы разобраться, могут ли параллельные миры существовать на самом деле, а не только в литературе и кино, мы рассмотрели основные теории и поговорили с российскими физиками.
Теории параллельных Вселенных
Теория Хартла — Хокинга
В 1983 году физики Стивен Хокинг и Джеймс Хартл выпустили научную работу, посвященную новой теории возникновения Вселенной. С помощью квантовой механики ученые пытались объяснить, как мир мог появиться из ничего и что было до Планковской эпохи — самого раннего этапа в его развитии.
Стивен Хокинг посвятил почти всю свою научную карьеру космологии — разделу астрономии, изучающему появление и эволюцию Вселенной. Помимо исследовательских работ, он выпустил несколько научно-популярных книг на эту тему — «Краткая история времени», «Черные дыры и молодые вселенные», «Мир в ореховой скорлупке».
Согласно теории Хартла — Хокинга изначально наш мир находился в космологической сингулярности. Это состояние, для которого характерны бесконечно высокие плотность и температура вещества. В результате Большого взрыва Вселенная расширилась, образовались галактики, звезды, планеты. Она продолжает безгранично расширяться до сих пор.
Описывая мир, Хокинг и Хартл рассматривали Вселенную как квантовую систему, которая одновременно находится в бесконечном множестве состояний. Наша реальность — лишь одно из них. Помимо нее существуют параллельные миры, которые отображают все возможные исходы любых происходивших событий.
Идея, согласно которой система может находиться в нескольких состояниях в одно и то же время, объясняется мысленным экспериментом Эрвина Шредингера — одного из основателей квантовой механики. Ученый привел пример с кошкой в непрозрачном ящике рядом с атомом радиоактивного вещества, который с одной и той же вероятностью может распасться или не распасться, и устройством, которое убивает или не убивает животное в зависимости от состояния частицы. Для наблюдателя, пока тот не откроет ящик, кошка будет в равной степени живой и мертвой, то есть одновременно находиться в двух состояниях.
Математическая гипотеза Тегмарка
Астрофизик и профессор Массачусетского технологического института **Макс Тегмарк выдвинул гипотезу о том, что наш физический мир — это математическая структура: набор физических постоянных (например, число Авогадро, массы элементарных частиц) и уравнений, описывающих фундаментальные законы природы.
Ученый считает, что все непротиворечивые математические структуры, которые можно вычислить, существуют физически. Например, в нашем мире гравитационная постоянная равна 6,67430 (15) × 10−11 Н × м² / кг−2. В параллельной вселенной это значение может быть другим, а значит, меняются решения связанных с ним уравнений.
Объединяя свою и другие теории, Тегмарк предлагает четырехуровневую классификацию миров:
Теория струн
В 1970 году Йоитиро Намбу, Хольгер Нильсен и Леонард Сасскинд независимо друг от друга выдвинули предположение о том, что не все физические частицы можно считать точечными из-за нетипичного характера их взаимодействия. Исследователи предложили рассматривать некоторые элементарные частицы (например, пионы, которые по массе меньше атома) как тонкие протяженные нити — так называемые квантовые струны.
В 1984–1986 годах произошла суперструнная революция: физики поняли, что теорией струн гипотетически можно описать взаимодействие всех элементарных частиц, а не только пионов. Возникла идея, что квантовые нити колеблются с разными частотами и задают свойства материи, как привычные нам атомы.
Согласно общепринятой теории относительности Вселенная включает в себя четыре измерения, среди которых длина, ширина, глубина и время. По теории струн измерений может быть 6, 10 и даже 26. Но мы осознаем только четыре из них. Остальные измерения сворачиваются, но в них могут помещаться параллельные вселенные. Эта концепция в упрощенной визуальной форме отражена в фильме Кристофера Нолана «Интерстеллар» (2014).
Михаил Иванов, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической физики МФТИ:
«Тема параллельных миров-вселенных в художественной и научной литературе переплетена с темой множественности миров-областей в пределах одной вселенной. Если рассматривать область якобы нашей вселенной, но отстающую от нас более чем на 14 млрд световых лет (это больше расстояния, которое свет может пройти с момента Большого взрыва к настоящему времени), тут уже возможно говорить о параллельных мирах.
Исторически одним из первых источников идеи мультивселенных была многомерная геометрия. Если в пространстве больше трех измерений, в нем можно представить несколько параллельных или пересекающихся гиперплоскостей, на каждой из которых действует обычная трехмерная физика. Восходят эти идеи минимум к XIX веку.
В современной науке основные источники идеи о мультивселенных — общая теория относительности и квантовая теория.
Общая теория относительности (ОТО) описывает, как геометрия пространства-времени, которая проявляется в виде гравитационных полей, изменяется со временем и взаимодействует с материей. В ней можно сконструировать решения основных уравнений так, чтобы черная дыра оказалась воротами в параллельный мир. Но это требует существования экзотических видов материи, которые едва ли возможны.
Можно применить обобщения ОТО к многомерному пространству и прийти к допущению, что в нем живут трехмерные браны (от слова мембрана), на поверхности которых размещаются параллельные вселенные. Можно модифицировать теорию так, чтобы пространство эволюционировало, порождая практически не связанные друг с другом области, в которых законы физики будут различаться.
В квантовой теории есть концептуальные проблемы, связанные с тем, что она состоит из двух разных частей. Первая — физика того, что происходит в замкнутой системе, обособленной от внешних взаимодействий. Вторая — теория измерений, описывающая взаимодействия системы с измерительным прибором.
Последнюю старались свести к физике замкнутых систем, включая в нее измерительный прибор. Но каждый раз теория измерений возникала снова, на другом уровне: вместо измерения состояния квантовой частицы приходилось рассматривать измерение состояния стрелки прибора или даже экспериментатора. В 1957 году американский физик Хью Эверетт III заметил, что теорию измерений можно исключить из квантовой механики, но тогда окажется, что в каждом эксперименте реализуются одновременно все возможные исходы. Это позволило проинтерпретировать теорию так, что Вселенная ветвится на варианты. В них происходит все, что в принципе могло бы произойти».
Существуют ли параллельные вселенные
Идею о существовании других реальностей в научном сообществе воспринимают неоднозначно. Сторонники этой концепции — Стивен Хокинг, американские физики-теоретики Брайан Грин и Ли Смолин, американский космолог Александр Виленкин.
Аргументы за:
Против идеи о параллельных вселенных выступают британский космолог Джордж Эллис, американские физики-теоретики Стивен Вайнберг и Дэвид Гросс. Их главный аргумент в том, что она ненаучна в целом. Ни одну из описанных выше теорий невозможно опровергнуть экспериментально, а значит, и доказать.
Михаил Иванов:
«В обозримом будущем мы едва ли сможем доказать существование параллельных вселенных. Многие теории основаны больше на игре ума, чем на экспериментальных фактах. Доказательство других порой требует ускорения элементарных частиц до энергии Планка (500 кг в тротиловом эквиваленте) или наблюдения за ними в течение миллиардов лет.
Более важный вопрос — удастся ли нам сформулировать квантовую теорию гравитации. Есть вероятность, что с ней мы сможем создавать параллельные вселенные, даже если раньше их не существовало».
В интервью для журнала Scientific American Джордж Эллис объяснил, что, по его мнению, ученые предложили идею о параллельных вселенных как универсальное объяснение природы нашего существования. Эту концепцию нельзя назвать неправильной, но она носит чисто философский, а не научный характер.
Станислав Алексеев, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник отдела релятивистской астрофизики Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга:
«У идеи о существовании параллельных вселенных есть несколько причин. Например, наличие черных дыр — каналов, через которые гипотетически энергия попадает из нашего мира в другой. Противоположные им белые дыры, существование которых не доказано, но допускается, могут быть источниками излучения из параллельных вселенных.
С точки зрения космологии, наличие других вселенных — возможность нарушить закон сохранения энергии, показав каналы, через которые она может убывать и прибывать. Это могло бы объяснить проблему космических лучей, энергия которых выше теоретического верхнего предела, без нарушения лоренц-инвариантности — свойства физической величины оставаться неизменной при преобразованиях.
Для доказательства или выбора одной из вышеописанных теорий не хватает экспериментальных, наблюдательных данных. В настоящее время во всех проектах общая теория относительности (ОТО) подтверждается с высокой точностью, но возможно, что в будущем удастся экспериментально выйти за ее границы».
Как современная наука изучает возможность существования параллельных Вселенных
В 1998 году во время наблюдения за сверхновыми звездами была обнаружена темная энергия. Это форма энергии, которая заполняет пустое пространство и действует противоположно гравитации, то есть отталкивает тела, а не притягивает их. За счет нее Вселенная расширяется с ускорением.
Ученые из Даремского и Сиднейского университетов создали компьютерную модель развития Вселенной и пришли к выводу, что в нашем мире относительно мало темной энергии. Согласно теориям возникновения Вселенной, ее должно было быть настолько много, что галактики и звезды не могли сформироваться, а жизнь не появилась бы.
В 2015 году в научном издании The International Journal of Physics вышла статья ученого А. А. Антонова о том, что темная энергия может быть признаком существования других вселенных. Для проверки этой и других теорий, связанных с темной энергией, ученые Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, США, создали прибор Dark Energy Spectroscopic Instrument, который исследует электромагнитные спектры далеких галактик. Впервые он начал работу в 2019 году.
Почему физики считают, что мы живем в Мультивселенной?
Если теория Мультивселенной верна, то что это означает для каждого из нас?
Согласно космологической модели горячей Вселенной, эволюция Вселенной начинается с состояния плотной горячей плазмы, которая состоит из элементарных частиц и протекает при дальнейшем расширении Вселенной.
Популярная теория
Прежде чем погрузиться в тонкости увлекательной теории Мультивселенной, напомню, что инфляционная модель Вселенной — это гипотеза о физическом состоянии и законе расширения молодой Вселенной (вскоре после Большого взрыва), которая противоречит космологической модели горячей Вселенной. Дело в том, что эта общепринятая модель не лишена недостатков, многие из которых были решены в 1980-х годах ХХ века именно в результате построения инфляционной модели Вселенной.
Примечательно, что какой бы далекой наука о Вселенной не казалась неискушенному читателю, популярная культура совместно с учеными проделали по-настоящему потрясающую работу. Так, в последние годы жизни выдающийся физик-теоретик Стивен Хокинг трудился над темами, от которых у большинства исследователей – по их же признанию – «болит голова»: Хокинг в соавторстве с физиком Томасом Хертогом из Католического университета Левена в Бельгии работали над уже знаменитой статьей, посвященной проблеме Мультивселенной.
Как это часто случается в эпоху фейковых новостей и дезинформции, из-за того, что работа Хокинга и Хертога была размещена на сервере препринтов Airxiv (на этом сервере ученые обмениваются черновиками статей, прежде чем они будут опубликованы в рецензируемых научных журналах), это породило множество безосновательных сообщений о том, что Стивен Хокинг предсказал конец света а заодно предложил способ обнаружения альтернативных вселенных.
На фото британский физик-теоретик, космолог и астрофизик, писатель Стивен Хокинг
Когда Вселенная возникла, а это произошло примерно 13,8 миллиардов лет назад, она подверглась инфляционно-экспоненциальному расширению за очень короткий промежуток времени. В ходе этого процесса, крошечные квантовые флуктуации в пространстве были увеличены до космических размеров, создавая семена структур, которые станут галактиками и осветят вселенную. Однако, и это еще более удивительно, физик Андрей Линде предполагает, что инфляция по-прежнему происходит. Еще несколько лет назад в интервью The Washington Post он сравнил космос с постоянно растущим куском швейцарского сыра.
Похожие на дырки в сыре «карманные вселенные» – это места, где локальная инфляция прекратилась, позволяя материи конденсироваться, а звездам и галактикам образовываться. Мы вполне можем жить в одном из этих карманов, оторванные от бесконечных альтернативных вселенных, существующих вокруг нас, и пребывающие в блаженном неведении.
Андрей Линде, профессор Стэндфордского университета, основоположник теории инфляционного расширения Вселенной, предусматривающей наличие множественной вселенной, или Мультивселенной.
И да, если эта идея слишком сильно вас удивляет, вы не одиноки. Некоторые космологи всерьез опасаются «вечной инфляции» — и Мультивселенной, которая может возникнуть из нее. Во-первых, если различные карманные вселенные разъединены, то как мы вообще сможем проверить, что они существуют? Во-вторых, бесконечная Мультивселенная не поддается математическому анализу, что затрудняет использование модели для понимания того, как все работает и взаимодействует в космосе. Вопросов действительно очень много, так что давайте попробуем разобраться в этой увлекательной и популярной теории.
Geek Picnic Online 2020
Теория Мультивселенной сегодня настолько популярна, что стала главной темой крупного европейского научно-популярного фестиваля (традиционно open air), посвященного современным технологиям, науке и творчеству Geek Picnic Online 2020. Среди приглашенных 122 спикеров были профессор Линде – его лекцию на русском языке можно посмотреть здесь, а также ирландский писатель фантаст Йен Макдональд. Как пишут организаторы фестиваля в официальном паблике мероприятия во Вконтакте, лекция Макдональда будет опубликована позже.
Скриншот лекции Андрея Линде, посвященной Мультивселенной
Как объясняет Линде, согласно теории Большого взрыва, после своего рождения Вселенная была очень маленькая, но в какой-то момент начала расширяться. При этом, в ранней Вселенной было намного больше энергии, чем сегодня. Часть этой энергии впоследствии ушла на расширение Вселенной. Однако главный вопрос заключается в том, откуда взялась вся эта энергия.
Представьте, что вечером ваши карманы пусты, а на утро в них лежит миллиард долларов, – говорит Линде. Но ведь в реальной жизни ничего подобного не происходит. Важно понимать, что все процессы, из-за которых родилась Вселенная, начались спонтанно.
Сегодня мы видим лишь малую часть Вселенной. Ученые называют доступную для наблюдений Вселенную «наблюдаемой Вселенной».
Инфляционная модель Вселенной
В самом начале, когда размер Вселенной не превышал и сантиметра, в ней находилось примерно 10 в 90 степени областей, которые никак не соприкасались друг с другом. Но почему и как в таком случае, они вдруг «поняли», что Вселенной пора расширяться? На самом деле это известная космологическая проблема, которая называется проблемой горизонта (horizon problem). Она возникает из-за сложности объяснения наблюдаемой однородности причинно несвязных областей пространства в отсутствие механизма, задающего одинаковые начальные условия.
Итак, если с помощью телескопа попробовать заглянуть в прошлое, то мы увидим свет от Большого взрыва, которому потребовалось 13,8 миллиардов лет чтобы добраться до нас. Однако Линде указывает на то, что мы видим Вселенную ограниченно. Угол обзора проще всего представить вытянув обе руки влево и вправо – суть в том, что мы находимся в центре и не видим того, что находится за пределами кончиков пальцев обеих рук. Более того, ни правая ни левая рука «понятия не имеет о том, что делает другая».
Наблюдаемую Вселенную проще всего представить в виде сферы, за пределами которой находится неизвестность. На изображении наблюдаемая Вселенная в логарифмическом масштабе.
Следующим не менее важным вопросом является причина, по которой наша Вселенная не вращается. Напомню, все массивные космические объекты от планет до Солнца вращаются, даже сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик. При этом, в какое бы направление не посмотрел наблюдатель с Земли – вверх, вниз, влево или вправо – он увидит равные расстояния. Ученые называют это изотропностью – одинаковостью физических свойств во всех направлениях, а также симметрией по отношению к выбору направления.
Выходит, наша Вселенная и правда настолько странная, что ответить на огромное количество вопросов с помощью одной только теории Большого взрыва нельзя. И в самом деле, как объяснить, что Вселенная находясь в вакууме продолжает расширяться с ускорением? Ведь в вакууме нет никаких частиц вообще!
Вакуум — пространство без вещества. В прикладной физике под вакуумом понимают среду, состоящую из газа при давлении значительно ниже атмосферного.
Ответ кроется в физике элементарных частиц. Так, Лоуренс Краусс – физик-теоретик и президент Origins Project Foundation написал книгу, посвященную этому вопросу, она так и называется – «Все из ничего. Как возникла Вселенная,» рекомендуем к прочтению. Андрей Линде в свою очередь считает, что некоторые частицы в вакууме обладают энергетическим зарядом и могут появиться в результате распада вакуума.
Вселенная из ничего
Итак, давайте представим один кубический метр в виде ящика, заполненного конфетами, с условием, что в одном кубическом метре помещается 1000 конфет. Но что получится, если этот кубический метр станет больше в 10 раз? Ответ, кажется, прост – внутри по-прежнему будет 1000 конфет. Но из-за того, что объем вырос в тысячу раз, на один кубический метр будет приходиться только одна конфета. Это кажется логичным, однако у реальности свои правила: в одном кубическом метре содержится постоянно расширяющийся вакуум.
В какой-то момент его объем становится в тысячу раз больше изначального, после чего вакуум распадается. В результате плотность энергии внутри одного воображаемого ящика такая же, как и до расширения – вакуум не изменился, хотя наш ящик увеличился в 10 раз. Похоже на какую-то магию, не так ли? Как объясняет сам Линде, когда Вселенная расширяется в постоянном вакууме, энергия материи экспоненциально возрастает, в отличие от энергии гравитации. В результате вакуум распадается высвобождая «1000 конфет» – протонов, электронов и других частиц, а их количество становится пропорциональным объему Вселенной.
Таким образом, если экспоненциальный рост продолжается, возрастает и количество частиц. Постоянное расширение, между тем, не говорит нам ни слова о форме Вселенной. Хотя нам с вами на самом деле абсолютно все равно какой она формы, ведь с позиции наблюдателя Вселенная кажется плоской. Именно так – в более-менее упрощенном изложении выглядит теория инфляционной Вселенной, впервые выдвинутая Аланом Гутом, американским физиком и космологом в 1981 году. Примечательно, что в конце научной работы Гут пишет примерно следующее:
Существует небольшая проблема, которая заключается в том, что распад вакуума – процесс, необходимый для появления материи – очень похож на чан с кипящей водой. А как выглядит кипящая вода? Правильно – пузырек здесь, пузырек там и так далее.
Гут также утверждает, что эти пузырьки сталкиваются в кипящей Вселенной и делают все процессы, в ней происходящие, хаотичными и… бесполезными. Но как это может быть? Попытки Гута найти ответ на этот вопрос привлекли внимание других ученых. В результате в свет вышло сразу две работы – первая, написанная Аланом Гутом в соавторстве с Эриком Вайнбергом в 1981 году, а вторая – и есть та самая работа Стивена Хокинга в соавторстве с Томасом Хертогом.
Примечательно, что обе статьи пришли к одному и тому же выводу – теория инфляционной Вселенной не состоятельна. Однако Гут связался с Андреем Линде, в результате чего профессор Стэндфордского университета создал новую модель инфляционной Вселенной, за что был отмечен премией имени Георгия Гамова. Но при чем тут Мультивселенная?
Не исключено, что после смерти наше сознание переходит в альтернативную вселенную. Подробнее читайте в материале моего коллеги Рамиса Ганиева
Линде считает, что наша Вселенная похожа на балерину, которая перестав вращаться раскинула руки в разные стороны и замерла на месте. Это, безусловно, кажется невозможным, так как нарушает все известные законы физики. Однако использование новой модели инфляционной Вселенной позволяет многое узнать о Вселенной. О том, кто и почему впервые выдвинул теорию Мультивселенной, читайте в нашем материале.
Что такое Мультивселенная?
Вот мы и подошли к самому интересному – почему спикер Geek Picnic 2020 Андрей Линде, а вместе с ним и писатель-фантаст Йен Макдональд, считает, что мы живем в Мультивселенной? Профессор Стэндфордского университета полагает, что Мультивселенная является ответом на вопрос о том… какого цвета наша Вселенная. Если она черная, то это необходимо доказать, точно так же, как если бы мы считали, что ее цвет белый или желтый. Помните чан с бурлящей водой? Представьте, что если наша Вселенная белого цвета, а профессор Линде считает именно так, другие пузырьки могут быть черными, красными, желтыми, синими, зелеными и так далее. А значит, мы живем в Мультивселенной.
По мнению профессора, находясь в белой области пространства (белой Вселенной) мы не видим другие ее области (красные, фиолетовые, коричневые и др). В свою очередь, в каждой Вселенной должен быть наблюдатель, который попытается объяснить почему его Вселенная, например, красная. Таким образом, мы просто не можем исключить возможность существования красной, желтой, синей, голубой и прочих вселенных.
И если все вышеперечисленное кажется вам не достаточно головокружительным, представьте, что Россия – это единственная страна, о существовании которой мы знаем. В попытках понять, почему Россия устроена так, как устроена, ученые будут искать ответы на вопросы о ее природе и происхождении. Ровно то же самое будут делать ученые из Китая, Великобритании, Индии, США и любой другой страны. Главное условие в этом примере звучит так – жители разных стран не знают о существовании друг друга. Так и Мультивселенная – находясь в белой вселенной мы не знаем, что существуют, например, красные, черные и зеленые.
Мы так мало знаем о Вселенной, что не можем исключить того, что она может быть голограммой
Возвращаясь к Началу начал – Большому взрыву, Линде сравнивает рождение Вселенной из ничего (в результате распада вакуума) с разными состоянии одного вещества – Н2О. Вода, как известно, может находиться в трех состояниях – жидком, газообразном (пар, туман) и твердом (снег, лед, град), а значит и сам вакуум, породивший Вселенную, может иметь разные состояния. Из этого, как вы, вероятно, уже поняли – и следует вывод о множественности миров.
Говоря о Мультивселенной важно понимать, что какой бы удивительной, непонятной, хаотичной и местами безумной не казалась нам эта теория, с точки зрения физики существование Мультивселенной возможно. Отчасти и по этой причине тоже ученые работают над «теорией всего» – теорией, которая смогла бы в полной мере ответить на все вопросы современной физики, включая существование Мультивселенной. По мнению профессора Линде, ближе всего подобрались физики, изучающие теорию струн. Но это уже совсем другая история.
Реальность или фантастика?
Так как человечество находится в самом начале пути познания себя, а следом и Вселенной, мы должны проверять даже самые безумные теории. Все потому, что вопросов сегодня намного больше чем ответов, а истина зачастую скрывается там, куда мы боимся заглянуть. Вот почему научная фантастика является отличным мысленным экспериментом, который, возможно, поможет нам лучше понять Вселенную.
Выступая на Geek Picnic Online 2020 фантаст Йен Макдональд, автор таких произведений как «Бразилья», «Волчья Луна», «Дом дервиша» и др., рассказал о том, почему считает, что мы живем в Мультивселенной. По мнению писателя, сама идея Мультивселенной актуальна для мира, в котором мы живем сегодня. Слово «Мультивселенная» содержит в себе множество понятий и мы просто не можем выбрать все и сразу. Каждый, как утверждает Макдональд, выбирает для себя что-то определенное, например, спорт, научную фантастику или моду. И это одновременно хорошо и плохо.
На фото писатель-фантаст Иен Макдональд
Нам легче объединяться и формировать сообщества, но в то же время, наша жизнь запечатывается в этих частных вселенных, и мы не знаем, что происходит вне их. В социальном, культурном, политическом и экономическом плане мы живем в отдельных параллельных мирах, которые иногда разделяют общие пространства (например, города, улицы, общественные пространства)
Йен Макдональд, Geek Picnic Online 2020
Согласитесь, развивая мысль Макдональда мы рано или поздно придем к размышлениям физиков-теоретиков об устройстве Вселенной. А также, безусловно, и о нашем обществе, о чем себе вдоволь позволил поразмышлять Макдональд в своих произведениях.
Как вы думаете, существует ли Мультивселенная и почему? Ответ будем ждать в комментариях к этой статье, а также в нашем Telegram-чате
Что касается теоретической физики, то в упоминающейся выше работе Хокинга и Хертога исследователи опираются на идею, разработанную еще в 1980-х, известную под названием «Голографическая Вселенная», которая предполагает, что Вселенную можно рассматривать как голограмму и что трехмерная реальность может быть математически свернута только в два измерения (указаны именно два измерения. Это сделано для того, чтобы облегчить вычисления). В результате исследователям удалось навести хоть какой-то порядок в обширной, непостижимой и не побоюсь этого слова безумной теории Мультивселенной.
Кипящие пузырьки о которых говорил Линде можно представить как карманные вселенные (о чем говорится в начале статье) с той лишь разницей, что в этой модели вселенных меньше и они обладают определенными фундаментальными качествами, что значительно облегчает их анализ. Важно понимать, что работа выдающегося британского физика-теоритика (речь о Стивене Хокинге) и его коллег не сводится к единой, уникальной Вселенной, однако их открытия предполагают значительное сокращение Мультивселенной до гораздо меньшего диапазона возможных вселенных. Это означает, что вместо 1000 конфет в воображаемом ящике, физики рассматривают 10.
Возможно, существуют миры, в которых нас с вами не существует
Важно также понимать, что эта работа не является решением всех проблем во Вселенной. Безусловно, она интригует, захватывает и заставляет нас мыслить непривычными категориями. Теория Мультивселенной – это потенциальный путь, по которому можно идти даже несмотря на то, что ученые понятия не имеют, куда и к чему их это приведет. «Стивен Хокинг был человеком», — говорит Линде. «Он не был гением, который ежедневно говорит исключительно правильные вещи и боролся с теми же научными проблемами, с которыми борются все физики».
Ну а нам с вами остается попробовать хоть немного понять теорию Мультивселенной и ждать новых, революционных открытий в области теоретической физики. Надеюсь, это произойдет уже очень скоро. А вы?