Мультивселенная что такое: Что такое мультивселенная? — все самое интересное на ПостНауке

Что такое Мультивселенная? | Forbes.ru

Вероятнее всего, после попадания под внутренний горизонт черной дыры любая материя выбрасывается в другую вселенную

Популярное в последнее время понятие Мультивселенной обычно связывается с нетривиальной топологией пространства. Что такое нетривиальная топология? Представим себе два предмета, вылепленных из пластилина: обычную чашку с ручкой и блюдце. Без разрывов пластилина и без склейки поверхностей, а только посредством пластичной деформации, пластилиновое блюдце можно превратить в шар, но никак нельзя в чашку с ручкой или в бублик. И наоборот: из-за ручки чашку невозможно превратить в блюдце или шар, но можно — в бублик. Эти общие свойства блюдца и шара соответствуют топологии сферы, а общие свойства чашки и бублика — топологии тора.

Так вот топологию сферы (блюдце и шар) принято считать тривиальной, а более сложная топология тора (чашка и бублик) считается нетривиальной, хотя существуют и другие, еще более сложные типы нетривиальной топологии — не только топология тора.

Окружающая нас Вселенная состоит как минимум из трех пространственных и одного временного измерения, поэтому топологические понятия очевидным образом переносятся на физический мир.

Если предположить, что существуют две разных вселенные, обладающие топологией сферы и соединяющиеся между собой только одной кротовой норой, то результирующая вселенная также будет обладать тривиальной топологией сферы (гантель). Если же кротовой норой соединяются между собой две разные части одной вселенной, то такая вселенная будет обладать уже нетривиальной топологией тора (гиря). Если две вселенные, обладающие топологией сферы, соединяются между собой двумя и более кротовыми норами, то результирующая вселенная будет обладать также нетривиальной топологией. Система вселенных, соединенных между собой несколькими кротовыми норами, также будет обладать нетривиальной топологией, если существует хотя бы одна замкнутая линия, которую никакой плавной деформацией невозможно стянуть к одной точке.

При всей своей концептуальной привлекательности кротовые норы имеют два существенных недостатка: они нестабильны, а их существование требует наличия так называемой экзотической (фантомной) материи. И если ее стабильность еще может быть реализована искусственно, то в возможность существования фантомной материи многие ученые просто не верят.

Исходя из вышесказанного, может показаться, что без кротовых нор существование Мультивселенной невозможно.

Но это не так — для существования Мультивселенной вполне достаточно и реальных черных дыр.

Существует широко распространенное представление, что черные дыры являются объектами, из которых ничто и никогда не может выйти наружу, в том числе даже свет. Это не совсем верное утверждение. Дело в том, что внутри всех черных дыр находится сингулярность — область, в которой плотность энергии и материи достигает бесконечных значений. Практически во всех черных дырах сингулярность отталкивает материю, когда та оказывается к ней слишком близко (уже под горизонтом  событий). Исключение из этого явления могли бы составить только так называемые шварцшильдовские черные дыры — те, которые совсем не вращаются и у которых отсутствует электрический заряд.

Шварцшильдовская черная дыра обладает тривиальной топологией. Но для ее образования нужны такие начальные условия, мера которых есть нуль на множестве всех возможных начальных условий! Другими словами, при образовании любой черной дыры у нее обязательно будет вращение (пусть даже очень маленькое) и обязательно будет электрический заряд (пусть даже элементарный), то есть черная дыра будет не шварцшильдовской. Я называю такие черные дыры реальными.

У шварцшильдовской черной дыры сингулярность находится внутри центральной сферы, имеющей бесконечно малую площадь. У реальной черной дыры сингулярность находится на кольце, которое лежит в экваториальной плоскости под обоими горизонтами черной дыры. Здесь стоит добавить, что, в отличие от шварцшильдовской, у реальной черной дыры не один, а два горизонта событий. Причем между этими горизонтами математические признаки пространства и времени меняются местами (хотя это вовсе и не означает, что само пространство и время меняются местами, как считают некоторые ученые).

Что будет с частицей, которую отталкивает сингулярность внутри реальной черной дыры (уже под ее внутренним горизонтом)? Вылететь обратно частица не может — это противоречило бы законам физики и причинности в черной дыре, так как частица уже попала под горизонт событий. Значит, вероятнее всего, после попадания под внутренний горизонт реальной черной дыры, любая материя (частицы, свет) выбрасывается сингулярностью в другую вселенную. Так происходит потому, что в отличие от шварцшильдовских черных дыр топология внутри реальных черных дыр оказывается нетривиальной.

Не правда ли, это удивительно? Даже небольшое вращение черной дыры приводит к кардинальному изменению свойств ее топологии! А в той вселенной, куда черная дыра выбрасывает материю, существует белая дыра — из которой эта материя и вылетает.

Но на этом все чудеса не кончаются… В том же самом месте пространства, где в другой вселенной находится белая дыра, теоретически обязательно должна быть еще и черная дыра. Материя, попавшая в ту черную дыру в другой вселенной, испытывает аналогичный процесс и вылетает уже в следующую вселенную и так далее. Причем движение из одной вселенной в другую всегда возможно лишь в одном направлении — от прошлого к будущему (в пространстве-времени). Это направление связано с причинно-следственной связью между событиями в любом пространстве-времени. В силу здравого смысла и логики ученые предполагают, что причинно-следственная связь никогда не должна нарушаться. Такой объект принято называть черно-белой дырой (в этом смысле кротовую нору можно было бы назвать бело-белой дырой).

Вот это и есть модель Мультивселенной, существующей исключительно за счет реальных черных дыр — без кротовых нор и фантомной материи.

Я предполагаю, что большинству читателей будет сложно представить, как в одной и той же области пространства (внутри одной и той же сферы, имеющей радиус горизонта черной дыры) существовало бы два принципиально разных объекта: черная и белая дыра. Но математически это строго доказывается.

Представим простую модель: вход (и выход) из здания с вращающейся дверью. Эта дверь может вращаться только в одну сторону. Само здание внутри разделено турникетами, пропускающими посетителей только в одном направлении (с входа или на выход), а вне здания турникетов нет. Та часть здания, из которой можно только выйти — это вселенная №1, та часть здания, в которую можно только войти — вселенная №2, а вне здания находится вселенная №3 — наш мир.

Такая простая модель хорошо иллюстрирует действие черно-белой дыры и объясняет, что вне здания входящие и выходящие посетители могут столкнуться друг с другом, а внутри здания — не могут (так же как и частицы материи в соответствующих вселенных).

На самом деле те явления, которые сопровождают материю при выбросе в другую вселенную, представляют собой достаточно сложные процессы. Основную роль начинают играть гравитационные приливные силы. Те самые, которые вызывают на Земле приливы и отливы под действием гравитации Луны. В кротовых норах и черных дырах приливные силы могут достигать чудовищных значений. Они способны разорвать и уничтожить любые предметы или материю, а вблизи сингулярности эти силы вообще становятся бесконечными. Но если материя, попавшая внутрь черной дыры, не долетает до сингулярности, то приливные силы, действующие на нее, всегда остаются конечными, и тем самым оказывается принципиально возможным прохождение сквозь такую черно-белую дыру робота (или даже человека) без ущерба для него. Причем чем больше и массивнее будет черная дыра, тем меньше будут приливные силы в своем максимуме…

Может возникнуть логичный вопрос: а обязательно ли будет белая дыра в нашей Вселенной там, где уже есть черная дыра, и откуда могла бы влетать к нам материя из предыдущей вселенной? Для специалистов в вопросах топологии черных дыр это непростой вопрос, и ответ на него: не всегда. В принципе такая ситуация вполне возможна — когда черная дыра в нашей Вселенной одновременно является и белой дырой из другой вселенной. Но ответить на вопрос, какая ситуация является более вероятной (является ли черная дыра в нашей Вселенной одновременно и белой дырой из предыдущей вселенной или не является), мы, к сожалению, пока не можем.

Разумеется, сегодня и в ближайшем будущем не будет технической возможности отправить к черной дыре даже робота.

Но некоторые физические эффекты и явления, теоретически характерные для кротовых нор и черно-белых дыр, обладают настолько уникальными свойствами, что сегодня наблюдательная астрономия вплотную подошла к обнаружению этих объектов.

Простым словами: что такое мультивселенная?

Задумываясь о том, что такое Вселенная, большинство людей представляют себе безграничные глубины космоса, ограниченные нашими возможностями наблюдения, и все, что когда-либо было или будет. Но даже с такой Вселенной, которая:

  • содержит сотни миллиардов галактик;
  • в каждой из которых миллиарды или даже триллионы звезд;
  • которая существует 13,8 миллиарда лет с момента Большого Взрыва;
  • и простирается на 46 миллиардов световых лет, насколько мы можем видеть;
  • и нам доступно порядка 1091 частиц в ней,

она все еще конечна и ограничена. Это наша наблюдаемая Вселенная, которая началась с момента горячего Большого Взрыва и которая вмещает все, что только можно осмыслить. И все же, возможно, существует намного больше этого.

Если бы мы были в любом другом месте этой Вселенной, мы бы смогли увидеть все то же количество Вселенной. На самых крупных масштабах, Вселенная однородна более чем на 99,99%, и вариации в ее плотности не превышают 0,01%. Это значит, что если бы нам повезло оказаться где-нибудь еще, мы все так же видели бы сотни миллиардов галактик, около 1091 частиц, разбросанных на 46 миллиардов световых лет. Мы просто видели бы другой набор галактик и частиц, немного разных в деталях.

Из всего, что мы можем наблюдать, и из всех теоретических догадок, которые нам подбрасывает Вселенная на тему топологии, формы, кривизны и происхождения, мы в полной мере ожидаем, что где-то там есть много больше Вселенной — идентичной по свойствам той, что мы наблюдаем, — но мы ее не видим. И только благодаря тому факту, что Вселенная существовала в течение определенного отрезка времени, мы можем видеть ее конкретную часть. По сути, это простейшее определение мультивселенной: за пределами того, что мы видим, есть много больше ненаблюдаемой Вселенной.

Большинство ученых принимают это как данность, поскольку в противном случае мы бы видели, что Вселенная значительно более изогнута, либо видели повторяющиеся узоры в космическом микроволновом фоне. Отсутствие доказательств этому очевидно указывает, что за пределами известной нам Вселенной есть много больше всего остального. Отсутствие сильной кривизны указывает на то, что нам не видно в сотни раз больше Вселенной; ненаблюдаемая Вселенная намного больше нашей собственной. Но какой бы большой она ни была, она наверняка произошла из одного космического события — того самого Большого Взрыва — миллиарды лет назад.

Но Большой Взрыв не был только «началом» Вселенной. Было состояние до Большого Взрыва, с которого все и началось: космическая инфляция. Это экспоненциальное быстрое расширение самого пространства в молодой Вселенной создавало все больше и больше пространства, пока продолжалось. И если инфляция точно пришла к концу там, где находимся мы, возможно и другое: скорость, с которой инфляция создает новое пространство практически во всех моделях, выше, чем скорость, с которой ей приходит конец и начинается Большой Взрыв. Другими словами, инфляция предсказывает необычайно большое число разъединенных Больших Взрывов, каждый из которых дал начало собственной Вселенной.

Эта мультивселенная еще больше, чем мы думали раньше, и если инфляционное состояние было вечным (а оно могло быть таким), то число вселенных бесконечно, а не конечно. Что странно, поскольку в этих других вселенных, образованных другими большими взрывами, могут быть совершенно другие физические законы и константы. Другими словами, могут быть не просто области с мирами, подобными нашему, но с мирами, которые совершенно отличаются от нашего.

Что же такое мультивселенная? Под ней можно понимать одно из трех:

  1. Больше «Вселенной», подобной нашей, которая вышла из того же Большого Взрыва, но не наблюдаема.
  2. Больше Вселенных, подобных нашей, которые вышли из других Больших Взрывов, но родились в том же инфляционном состоянии.
  3. Или же вселенных может быть много больше — некоторые как наша, а некоторые как нет — с разными постоянными и даже законами.

Мультивселенная может быть конечной в размерах и числе вселенных или же бесконечной. Если вы принимаете Большой Взрыв и современную космологию, тогда первое будет безусловно верным. Если вы принимаете космическую инфляцию (и тому есть веские причины), верно будет второе. Если вы принимаете определенные модели теории струн или других теорий объединения, может быть верно и третье. Что касается вопроса о конечности или бесконечности, то здесь мы пока не знаем наверняка. Существует теорема о том, что инфляция не могла продолжаться вечно, но и в ней есть лазейки, позволяющие инфляции продолжаться вечно.

Одно можно сказать наверняка: мультивселенная существует, и вам не нужно быть ученым, чтобы это признавать. Вопрос в том, какой именно вариант мультивселенной скрывается от нас, а этого мы, возможно, никогда не узнаем.

Большой взрывВселеннаяГалактики

Для отправки комментария вы должны или

Что такое мультивселенная и существует ли она на самом деле?

Кредит: Студия Marvel

Нужен ли вам новый злодей или старый Человек-паук, ваш научно-фантастический фильм будет звучать более респектабельно с научной точки зрения, если вы используете слово «мультивселенная». Мультивселенная Marvel помещает разные версии нашей вселенной куда-то «там». В этих фильмах при правильном сочетании технологий, магии и воображения возможно путешествие между этими вселенными.

Например (спойлеры!), в «Человеке-пауке: Дому нет пути» мы обнаруживаем, что существуют другие вселенные и другие Земли, в некоторых из которых есть свой локальный Человек-Паук. Во вселенной фильма возможно волшебство.

Эта магия, благодаря заклинанию супергероя Доктора Стрэнджа, приводит к тому, что в нашу вселенную переносятся некоторые другие Люди-Пауки, а также несколько суперзлодеев.

В «Докторе Стрэндже в мультивселенной безумия» (в кинотеатрах на этой неделе) буффонада «вселенная за вселенной» угрожает «осквернением реальности».

Итак, какие из этих идей Marvel позаимствовал из науки, а какие — чистый вымысел?

Multiverse lite: действительно большая вселенная

Могут ли существовать другие Земли? Могут ли быть другие люди, очень похожие на нас, на планете, похожей на нашу? С научной точки зрения это возможно, потому что мы не знаем, насколько велика наша Вселенная на самом деле.

Мы можем заглянуть в космос на миллиарды световых лет, но мы не знаем, сколько там еще космоса, кроме того, что мы можем видеть.

Чем больше космоса, полного галактик, звезд и планет, тем больше и больше шансов на существование Другой Земли. Где-то. При наличии достаточного количества пространства и достаточного количества планет любая возможность становится вероятной.

Вымысел мультивселенной Marvel проистекает из способности путешествовать между этими другими землями. Есть веская причина, по которой доктору Стрэнджу нужно использовать для этого магию.

По словам Альберта Эйнштейна, мы не можем путешествовать в пространстве со скоростью, превышающей скорость света. И хотя с научной точки зрения возможны более экзотические способы путешествия по Вселенной — к примеру, червоточины, — мы не знаем, как их создать, и вселенная, похоже, не создает их естественным образом, и нет никаких оснований полагать, что они появятся. связывают нас с Другой Землей, а не с какой-то случайной частью пустого пространства.

Так что почти наверняка, если Другая-Земля где-то и есть, то она невообразимо далеко, даже для астронома.

Изменение законов природы

Мультивселенная Marvel может показаться дикой, но с научной точки зрения она слишком ручная. Слишком нормально. Слишком знакомо. Вот почему.

Основные строительные блоки нашей вселенной — протоны и нейтроны (и их кварки), электроны, свет и т. д. — способны создавать удивительные вещи, например, человеческую жизнь. Ваше тело поразительно: собирает энергию, обрабатывает информацию, строит мини-машины, самовосстанавливается.

Физики обнаружили, что способность строительных блоков нашей вселенной создавать формы жизни чрезвычайно редка. Просто любые старые блоки не подойдут.

Если бы электроны были слишком тяжелыми или сила, скрепляющая атомные ядра, была бы слишком слабой, материя Вселенной даже не склеилась бы, не говоря уже о создании чего-то такого чудесного, как живая клетка. Или, действительно, все , что можно назвать живым.

Как наша Вселенная получила правильное сочетание ингредиентов? Возможно, мы выиграли в космическую лотерею. Возможно, в масштабах, намного превышающих то, что могут видеть наши телескопы, другие части Вселенной состоят из других строительных блоков.

Наша вселенная — лишь один из вариантов — особенно удачный — среди мультивселенных с проигрышными билетами.

Это научная мультивселенная: не просто часть нашей вселенной, а вселенные с другими фундаментальными составляющими. Большинство из них мертвы, но очень-очень редко появляется правильная комбинация для форм жизни.

Мультивселенная Marvel, напротив, просто перестраивает знакомые атомы и силы нашей вселенной (плюс немного магии). Этого не достаточно.

Космическая инфляция и Большой Взрыв

Какой была наша Вселенная в прошлом? Данные свидетельствуют о том, что Вселенная была горячее, плотнее и ровнее. Это называется теория большого взрыва.

В «Человеке-пауке нет пути домой» три разных Питера Паркера из альтернативной вселенной (и альтернативных франшиз фильмов о Человеке-пауке) объединяются, чтобы сразиться со злодеями со всей мультивселенной. Кредит: Студия Marvel

Но был ли Большой Взрыв? Был ли момент, когда Вселенная была бесконечно горячей, бесконечно плотной и заключалась в одной точке? Что же, может быть. Но мы не уверены, поэтому ученые изучили множество других вариантов.

Одна идея, называемая космической инфляцией, гласит, что за первую долю секунды Вселенная расширилась чрезвычайно быстро. Если это правда, это объяснило бы некоторые вещи о том, почему наша Вселенная расширяется именно так, как она это делает.

Но как заставить вселенную так быстро расширяться? Ответ — новый тип энергетического поля. Он контролирует первые мгновения Вселенной, вызывает быстрое расширение, а затем передает бразды правления более привычным формам материи и энергии: протонам, нейтронам, электронам, свету и т. д.

Космическая инфляция может создать мультивселенную. Вот как. Согласно этой идее, большая часть пространства расширяется, раздувается, удваивается в размерах от момента к моменту. Спонтанно и случайным образом, на маленьких островах, новое энергетическое поле преобразует свою энергию в обычную материю с чрезвычайно высокими энергиями, высвобождая то, что мы сейчас наблюдаем как Большой Взрыв.

Если эти высокие энергии меняют и переустанавливают основные свойства материи, то каждый остров можно рассматривать как новую вселенную с другими свойствами. Мы сделали мультивселенную.

Так существует ли Мультивселенная?

В цикле научного метода мультивселенная находится в исследовательской фазе. У нас есть идея, которая может объяснить несколько вещей, если это было правдой. Это делает его достойным нашего внимания, но это еще не совсем наука. Нам нужно найти доказательства более прямые, более решительные.

Что-то, что осталось от генератора мультивселенной, может помочь. Идея мультивселенной могла бы также предсказать выигрышные номера в нашем лотерейном билете.

Однако, как объясняет доктор Стрэндж, «Мультивселенная — это концепция, о которой мы знаем пугающе мало».

Предоставлено
Разговор

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.

Цитата :
Что такое мультивселенная и существует ли она на самом деле? (2022, 6 мая)
получено 9 января 2023 г.
с https://phys.org/news/2022-05-multiverse. html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Что такое мультивселенная и каково ее значение? « Блог СМР

Дэвид Х. Бейли, 30 ноября 2022 г.

Что такое Мультивселенная и каково ее значение?

Обновлено 8 декабря 2022 г. (c) 2022 г.

Введение

«Мультивселенная» — это термин, обозначающий совокупность физической реальности, простирающуюся за пределы наблюдаемой вселенной в более обширную область, охватывающую другие регионы. Любопытно, что термин «мультивселенная» на самом деле не был придуман современными физиками, астрономами или космологами, а вместо этого был придуман американским философом Уильямом Джеймсом в 189 г.5 [Джеймс 1895, с. 43], хотя он использовал этот термин совершенно иначе, чем современные ученые.

Предлагаемые уровни мультивселенной

Различные современные авторы используют разные термины и различают разные сферы. Физик-космолог Пол Дэвис оформляет дискуссию этими терминами [Davies2007, pg. 31-32]:

  1. Наблюдаемая вселенная : Это все пространство и его содержимое, насколько наши инструменты могут в настоящее время исследовать.
  2. Наблюдаемая Вселенная : Все, что находится в пределах «горизонта» того, что видно с нашей точки зрения, на расстоянии около 13,7 миллиардов световых лет (поскольку Большой взрыв произошел 13,7 миллиардов лет назад). Это почти совпадает с наблюдаемой Вселенной.
  3. Вся вселенная : Сюда входит все пространство внутри и за пределами нашего горизонта и его содержимое.
  4. Карманная вселенная : Это регион космоса, насколько он напоминает наблюдаемую вселенную сегодня, учитывая, что могут быть регионы (другие карманные вселенные) с другими законами, чем те, которые преобладают в нашей Вселенной.
  5. Мультивселенная : Это собрание всех карманных вселенных (возможно, бесконечное число) плюс «промежутки» между ними. Некоторые авторы, например Сасскинд, предпочитают термин «мегавселенная».

Макс Тегмарк в своей книге 2014 года Наша математическая вселенная: мои поиски абсолютной природы реальности классифицирует мультивселенную следующим образом [Tegmark2014]:

  1. Уровень I Результат инфляции при Большом взрыве.
  2. Уровень II : Карманные вселенные, результат «вечной инфляции».
  3. Уровень III : Разветвляющийся ансамбль вселенных, являющийся следствием формулировки квантовой механики о «множестве миров».
  4. Уровень IV : собственное представление Тегмарка обо всех математических структурах, которые, как он предполагает, действительно существуют и составляют непреодолимую «вещь» существования.

Брайан Грин в своей книге 2011 года Скрытая реальность резюмирует многочисленные предложения мультивселенной следующим образом (включая некоторые, не упомянутые выше) [Greene 2011, pg. 309]:

  1. «Стеганая мультивселенная» — так Грин назвал коллекцию «карманных вселенных» Дэвиса.
  2. «Инфляционная мультивселенная» — название Грина для коллекции вселенных Гута-Линде, порожденной инфляционной эрой самой ранней Вселенной.
  3. «Мультивселенная бран» — многомерное пространство, населенное другими «бранами», как это определено в теории струн.
  4. «Циклическая мультивселенная» — теоретический набор вселенных, параллельных во времени, возникших в результате столкновений между бранами.
  5. «Пейзажная мультивселенная» — совокупность вселенных, являющихся результатом огромного числа различных возможных форм (топологий) фундаментальной структуры вселенной — см. выше.
  6. «Квантовая мультивселенная» — обширный ансамбль ветвящихся параллельных вселенных, предложенный интерпретацией «множества миров» квантовой теории.
  7. «Голографическая мультивселенная» — наблюдение, вытекающее из «голографического принципа» (см. [Greene 2011, стр. 238-273]), что наша вселенная отражается явлениями, происходящими на отдаленной ограничивающей поверхности.
  8. «Смоделированная мультивселенная» — набор вселенных, которые потенциально создаются как симуляции, работающие внутри футуристических сверхмощных компьютерных систем.
  9. «Последняя мультивселенная» — предположение Тегмарка и других о том, что каждый набор математических уравнений, описывающих возможную вселенную, действительно реализован.

Грин завершает свой анализ, не одобряя какое-либо (а тем более все) из этих направлений мысли, а просто призывая своих читателей признать, что окончательная реальность может быть намного шире и экзотичнее, чем мы до сих пор представляли: «Это только через рациональное преследование теорий, даже тех, которые уносят нас в странные и незнакомые области, что у нас есть шанс открыть просторы реальности». [Грин 2011, с. 322].

Происхождение гипотезы мультивселенной

Мультивселенная уходит своими корнями в два центральных парадокса космологии, отмеченных в 1960-х годах:

  1. Проблема плоскостности . Космологам уже много лет известно, что расширение Вселенной с момента Большого взрыва связано с константой «омега» — отношением фактической плотности массы Вселенной к критической плотности (плотность массы, при которой Вселенная находится в идеальном состоянии). плоский»). Еще в 19В 60-х годах было признано, что эта константа «омега» должна быть чрезвычайно близка к единице — если бы она была чуть меньше, Вселенная рассеялась бы слишком быстро, чтобы образовались звезды и галактики, но если бы она была чуть больше, то Вселенная давно бы снова схлопнулась в большой ветвь. Расчеты фактически установили, что омега должна быть 1,0 в пределах одной части в 10 14 [Guth 2997, pg. 25].
  2. Проблема с горизонтом . Космологи также в течение многих лет отмечали, что разные области пространства, причинно не пересекающиеся со времен Большого взрыва (поскольку никакая физическая сила не может двигаться быстрее скорости света), в природе кажутся практически неразличимыми. Например, интенсивность космического микроволнового фона, впервые обнаруженная Пензиасом и Уилсоном в 1964, как известно, изотропен (однороден во всех направлениях) с точностью до одной стотысячной. Но как могут регионы на противоположных сторонах Вселенной быть в такой тесной координации, если никакая физическая сила, даже световые лучи, не могли преодолеть расстояние между ними со времен Большого взрыва?

В начале 1980-х годов Алан Гут выдвинул гипотезу о том, что явление, известное как «ложный вакуум», привело к «инфляционной» фазе очень ранней Вселенной, когда ткань пространства взорвалась с колоссальным коэффициентом примерно в 10 30 [Guth2997, стр. 193]. Эта теория одним махом объяснила два вышеуказанных парадокса и многое другое. После нескольких десятилетий уточнений и разработок космологи теперь принимают ее как твердо установленную теорию. Но одно любопытное следствие инфляционной космологии состоит в том, что полная Вселенная, созданная при Большом взрыве, примерно в 10 23 раз больше, чем наша наблюдаемая Вселенная! [Guth2997, с. 186].

Совсем недавно Андрей Линде из Стэнфордского университета и Алекс Виленкин из Университета Тафтса заметили, что одну слабость в теории Гута, а именно то, как инфляция начиналась и останавливалась, можно разумно объяснить квантовыми флуктуациями определенного типа. Но одним из следствий этого понятия является то, что пространство порождено процессом «хаотической вечной инфляции», не имеющей ни начала, ни конца. Как описывает это Линде: «Весь процесс… можно рассматривать как бесконечную цепную реакцию творения и самовоспроизведения, которая не имеет ни конца, ни начала». [Сасскинд 2005, стр. 81]. Таким образом, то, что мы называем «вселенная», — это всего лишь один «пузырь» или «карманная вселенная» среди огромного ансамбля карманных вселенных.

Более того, к понятию мультивселенной (также известному в данном контексте как «ландшафт») ученые пришли из теоретической физики, в частности из «теории струн», которая в настоящее время является ведущим кандидатом на роль «теории всего», которая включает в себя все известные физические законы. В течение почти 30 лет специалисты по струнной теории исследовали идею о том, что все физические явления на самом низком уровне реальности представляют собой крошечные вибрирующие струны и мембраны размером примерно 10 -34 см или намного меньше даже протона. Более того, эти струны или мембраны живут в 10-мерном пространстве, а не в 3-мерном, к которому мы привыкли, с другими измерениями, свернутыми в крошечные трубочки. По словам Брайана Грина, автора широко читаемого полупопулярного изложения теории струн, основное преимущество теории струн заключается в том, что она, по-видимому, аккуратно представляет все известные физические силы, включая гравитацию (которая была исключена в более традиционных теориях) в одном изящном изложении. пакет [Green2003; Грин 2011]. Первоначальная мечта теории струн заключалась в том, чтобы теоретики могли в конечном итоге вывести единую уникальную теорию, из которой можно было бы вывести все аспекты наших текущих физических законов, включая различные константы, такие как скорость света и сила гравитационного притяжения. Вместо этого недавние исследования в этой области привели к огромному множеству возможных конструкций вселенной, которые, по одному подсчету, составляют 10 500 .

Короче говоря, и космологическая, и теоретическая работа ведут к очень большой «мультивселенной», и поэтому исследователи вынуждены считать, что причина того, что наша Вселенная так замечательно подходит для жизни, — это просто эффект отбора, основанный на антропных принципах — если бы он не был так тонко настроен на жизнь, мы бы не обсуждали эту тему здесь.

Оценка мультивселенной, плюсы и минусы

Излишне говорить, что у различных предложений мультивселенной есть свои недоброжелатели. Что касается предложений о мультивселенной, предложенных теорией струн, Питер Войт пишет, что «любой дальнейший прогресс в понимании наиболее фундаментальных составляющих Вселенной потребует от физиков отказа от ныне закостенелой идеологии суперсимметрии и теории суперструн, которые доминировали в последние два десятилетия». [Woit2006, стр. 264].

В работе 2006 года Ли Смолин написал [Smolin2006, pg. 352]:

Мы, физики, должны противостоять надвигающемуся кризису. Научная теория [теория струн/мультивселенная], которая не делает предсказаний и, следовательно, не подлежит эксперименту, никогда не может потерпеть неудачу, но такая теория также никогда не может добиться успеха, пока наука выступает за знание, полученное из рациональных аргументов, подтвержденных доказательствами. Должна быть честная оценка того, насколько разумно придерживаться исследовательской программы, которая спустя десятилетия не смогла найти обоснования ни в экспериментальных результатах, ни в точной математической формулировке. Теоретикам струн необходимо столкнуться с возможностью того, что они окажутся неправы, а другие правы.

Совсем недавно Смолин выразился еще более откровенно [Smolin2015]:

Космология в кризисе. Недавние эксперименты дали нам все более точное повествование об истории нашей Вселенной, но попытки интерпретировать данные привели к картине «абсурдной Вселенной», которая не поддается объяснению в терминах, привычных ученым. …

В результате некоторые космологи предполагают, что существует не одна вселенная, а бесконечное множество с огромным разнообразием свойств: мультивселенная. В коллекции есть бесконечное количество вселенных, похожих на нашу вселенную, и бесконечное количество других. Но отношение бесконечности к бесконечности не определено, и теоретик может превратить его во что угодно. Таким образом, теории мультивселенной трудно делать какие-либо твердые предсказания, и она угрожает вывести нас из сферы науки.

Эти другие вселенные ненаблюдаемы, и, поскольку случайность диктует случайное распределение свойств по вселенным, постулирование существования мультивселенной не позволяет нам делать какие-либо выводы о нашей вселенной помимо того, что мы уже знаем. Какой бы привлекательной ни казалась эта идея, в основном это ловкость рук, которая превращает объяснительную неудачу в очевидный объяснительный успех. Успех пуст, потому что все, что можно наблюдать в нашей вселенной, можно объяснить как нечто, что должно случайно произойти где-то в мультивселенной.

Точно так же Джим Багготт довольно прямо пишет [Baggott2013]:

Я отвергаю слабый антропный принцип, потому что он просто лишен научного содержания. Это абсолютно ничего не добавляет к дискуссии. И все же он используется некоторыми современными теоретиками для обеспечения довольно поверхностной логики, прикрытия, чтобы отклонить тот факт, что теории мультивселенной сами по себе не являются научными. Антропное рассуждение — последнее прибежище теоретиков, отчаянно пытающихся найти способ оправдать и защитить свои позиции.

Вот позиции некоторых других ведущих ученых относительно мультивселенной и антропного принципа, который часто упоминается в связи с ним:

  1. Пол Дэвис : Дэвис, ведущий физик, отмечает, что мультивселенная представляет собой непостижимо вопиющее нарушение закона Оккама. бритвой — постулируя огромный ансамбль практически ненаблюдаемых вселенных, просто чтобы объяснить нашу собственную. Более того, если мультивселенная существует, то существуют не только вселенные, подобные нашей, но и гораздо больше вселенных, в которых развитые технологические цивилизации приобретают способность моделирует вселенных, подобных нашей, на компьютере. Таким образом, вся наша Вселенная, включая всех «разумных» обитателей, — всего лишь аватары в какой-то компьютерной симуляции. В таком случае, как мы можем серьезно относиться к «законам природы»? [Дэвис 2007, с. 179-185].
  2. Джордж Ф. Р. Эллис : В статье за ​​август 2011 года в журнале Scientific American Эллис обращается к нескольким предложениям о мультивселенной, а затем заключает: «В целом, доводы в пользу мультивселенной неубедительны. Основная причина заключается в чрезвычайной гибкости предложения: это скорее концепция, чем четко определенная теория. … Вызов, который я ставлю перед сторонниками мультивселенной, заключается в следующем: можете ли вы доказать, что невидимые параллельные вселенные жизненно важны для объяснения мира, который мы видим? И является ли эта связь существенной и неизбежной?» [Эллис 2011].
  3. Дэвид Гросс : Как ведущий теоретик струн, он ссылается на Уинстона Черчилля, призывая коллег-исследователей «никогда, никогда, никогда, никогда, никогда, никогда, никогда, никогда не сдаваться» в поисках единственной убедительной теории, которая устраняет потребность в антропных/мультивселенных аргументах [Susskind2005, pg. 355].
  4. Стивен Хокинг : В лекции 1999 года Хокинг заявил: «Я опишу то, что я вижу в качестве основы для квантовой космологии, на основе М-теории [одной из формулировок теории струн]. Я приму предложение об отсутствии границ и буду утверждать, что антропный принцип необходим, если кто-то хочет выбрать решение, представляющее нашу вселенную, из всего зоопарка решений, допускаемых М-теорией». [Сасскинд 2005, стр. 353].
  5. Андрей Линде : «Те, кто не любит антропные принципы, просто отрицают. Этот принцип является не универсальным оружием, а полезным инструментом, позволяющим сконцентрироваться на фундаментальных проблемах физики, отделив их от чисто экологических проблем, которые могут иметь антропное решение. Можно ненавидеть антропный принцип или любить его, но держу пари, что в конце концов все будут его использовать». [Сасскинд 2005, стр. 353].
  6. Хуан Малдасена : Малдасена заметил: «Надеюсь, [антропный принцип мультивселенной] неверен». Однако на вопрос, видит ли он какую-либо надежду в другом направлении, он ответил: «Нет, боюсь, что не вижу». [Сасскинд 2005, стр. 350].
  7. Джозеф Полчински : Полчински — один из ведущих исследователей теории струн, но он не видит альтернативы мультивселенно-антропному взгляду [Susskind2005, pg. 350].
  8. Пол Стейнхардт : «Я считаю такой подход чрезвычайно опасным по двум причинам. Во-первых, он основан на сложных предположениях о физических условиях, находящихся далеко за пределами возможного наблюдения, поэтому он не поддается научной проверке. Во-вторых, я думаю, что это неизбежно ведет к удручающему концу науки. Какой смысл в дальнейшем изучении случайно выбранных физических свойств в нашем крошечном уголке мультивселенной, если большая часть мультивселенной настолько отличается. Я думаю, что еще слишком рано, чтобы быть в таком отчаянии. Это опасная идея, которую я просто не хочу обдумывать». [Стейнхардт, 2006].
  9. Леонард Сасскинд : «Тот факт, что [космологическая постоянная] не отсутствует, является катаклизмом для физиков, и единственный способ, которым мы знаем, как понять это, — это использовать оскорбляемый и презираемый антропный принцип». [Сасскинд 2005, стр. 22].
  10. Джерард ‘т Хофт : ‘т Хофт в ответ на вопрос Сасскинда написал: «Никто не мог толком объяснить мне, что означает, что теория струн имеет 10 100 вакуумных состояний. Прежде чем говорить такое, вы должны сначала дать строгое определение того, что такое теория струн, а у нас нет такого определения. Или это было 10 500 вакуум или 10 10000000000 ? Пока такие «детали» все еще витают в воздухе, я чувствую себя крайне некомфортно в связи с антропным аргументом. … Тем не менее, я не могу исключить какую-то форму антропного принципа». [Сасскинд 2005, стр. 350].
  11. Макс Тегмарк : Как упоминалось выше, Тегмарк не только поддерживает мультивселенную, предложенную другими, но также идет дальше, предполагая, что мультивселенная в конечном счете состоит из всех логически непротиворечивых математических структур, которые действительно существуют, хотя лишь незначительная часть содержит разумные наблюдатели. Другими словами, Тегмарк определенно поддерживает как мультивселенную, так и антропный принцип [Tegmark 2014].
  12. Стивен Вайнберг : Винберг очень неохотно принимает эти теории: «Как бы то ни было, я надеюсь, что [мультивселенно-антропный взгляд] не имеет места. Как физик-теоретик я хотел бы, чтобы мы могли делать точные предсказания, а не расплывчатые заявления о том, что определенные константы должны находиться в диапазоне, более или менее благоприятном для жизни. Я надеюсь, что теория струн действительно послужит основой для окончательной теории и что эта теория окажется достаточно предсказательной, чтобы иметь возможность предписывать значения для всех констант природы, включая космологическую постоянную.

    © 2021 Scientific World — научно-информационный журнал