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

Теория мультивселенной на доступном языке — Образование на vc.ru

Все что мы можем сказать о зарождении вселенной, которую мы сейчас видим, это то что она появилась более 13 миллиардов лет назад. Как это произошло? Все довольно просто, но очень интересно. За миллиардные доли секунды до Большого взрыва, вселенная была раскалена до неимоверной температуры, при которой даже атомы не могли формироваться, так как субатомные частицы, такие как протоны и нейтроны, двигались с бешеной скоростью, не позволяя атомам, какими мы знаем их сейчас, родиться. Как только эти доли секунд прошли, пространство стало экспоненциально расширяться. Со временем вся наша вселенная стала остывать и пролетающие мимо электроны сталкивались с протонами, образуя атомы, впоследствии создававшие звезды. В недрах этих первых звезд, за счет сумасшедшей температуры, вызывающей термоядерную реакцию, зародились атомы, служащие строительным материалом всей нашей вселенной и даже самих нас. Подумать только, мы, люди, сотканы из частичек, появившихся в центрах этих пылающих монстров. Впоследствии в скоплении звезд, называемом нами «Млечный путь», образовалась звезда, которую мы именуем Солнце, создавшее материал, построивший все известные нам 7 планет нашей звездной системы.

Но как понять концепцию мультивселенной или же множественной вселенной? По одной из существующих ныне гипотез о состоянии вселенной, которых насчитывается множество, в космосе насчитывается бесконечное количество вселенных, которые спонтанно рождаются в нем. Но где же эти вселенные находятся, как это понимать? Опять же, все довольно просто и очень интересно. По задумке создателей этой гипотезы, новые «Большие взрывы» происходят за пределами нашей вселенной. Для начала стоит понять о том, что мы подразумеваем под словом «вселенная». Вселенная изначально означало «все», в глобальном смысле этого слова, каждая галактика, планета, человек и даже наши мысли являются частью этого «всего». Но впоследствии ученые отказались от такого значения из-за того, что он звучит не совсем научно. Теперь же вселенной принято называть отдельный регион, в котором расширяется космос после Большого взрыва. Такое менее обширное понятие дает возможность для существования нашей теории о множественной вселенной. Но где же эти вселенные находятся? Хороший вопрос, но на него мы уже дали ответ. Как было сказано нами ранее, за пределами нашей вселенной, где у нас нет возможности видеть. Теперь, когда мы понимаем, что вселенная это не все существующее, а лишь определенный регион космоса, это довольно проще представить у себя в голове. Или же нет. Для большинства людей это все равно остается довольно непонятно, так что попробуем описать это более простыми словами для наглядности. Для того, чтобы нам, людям, получать информацию, необходим сигнал, он может быть разной природы, но самым простым и понятным является световой сигнал. То есть, для того чтобы увидеть что-то нам необходимо, чтобы до наших глаз, или же до наших приборов дошел свет. Но почему же мы не можем увидеть другие вселенные? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, стоит вернуться в наши школьные годы, для кого-то это будет слегка трудно, но поверьте, это того стоит. Все мы помним, как на уроке физики познакомились со светом. И все мы помним о свете одну его уникальную особенность, скорость. Каждый из нас слышал, «Ничто не может передвигаться со скоростью свыше скорости света в вакууме», помните? Так вот, это неправда. Понимаю, звучит слегка шокирующе, но погодите, дайте мне это объяснить. Эта формулировка не совсем верна, ее стоит презентовать с большей аккуратностью, как юрист, звучать она должна следующим образом: «Ничто в космосе не может передвигаться со скоростью свыше скорости света в вакууме», так будет правильнее. Но если задуматься над этой фразой, станет понятно, что, действительно, в космосе ничто не может передвигаться свыше этой заветной скорости света, но сам космос может делать что ему вздумается. Космос не подвластен тому, чему учили нас в школах. Как мы уже знаем, космос находится в стадии постоянного расширения и расширение это происходит со скоростью превышающей скорость света, а в некоторых местах в несколько раз. Чтобы до конца представить модель мультивселенной, позвольте провести аналогию. Все мы хоть раз видели сёрферов, пытающихся прокатиться на волне. В данном примере наш свет и есть этот сёрфер, а вода, является космосом. Так вот, представим, что начался отлив, а наш бедолага не успел вылезти на берег. Он будет стараться что есть мочи доплыть до суши, то же пытается сделать и свет, он словно плывет сквозь космос, пытаясь достичь нас. Но что если скорость воды будет больше скорости нашего сёрфера? Все вполне очевидно, несчастный человек никогда не сможет доплыть до берега. То же происходит и во вселенной, при расширении космоса со скоростью, превышающей скорость движения света, свет так никогда и не сможет нас достичь, так как его «уносит течением», вызванным расширением космоса. Теперь все встало на свои места, нашу вселенную можно представить в виде постоянно расширяющегося пузыря, находящегося рядом с другими пузырями, но так как космос между ними расширяется быстрее, чем движется свет, то свет от другой вселенной просто не может достичь нас, так же, как и сёрфер не может достичь берега при сильном отливе.

15 277
просмотров

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

Существование мультивселенной неизбежно, и мы в ней живём / Хабр

Иллюстрация множества независимых Вселенных, не объединённых причинными связями в постоянно расширяющемся космическом океане – одно из представлений об идее мультивселенной

Представьте, что Вселенная, наблюдаемая нами, от края до края – всего лишь капля в космическом океане. Что за пределами нашего поля зрения есть ещё космос, ещё звёзды, ещё галактики, ещё больше всего, возможно, на бессчетные миллиарды световых лет дальше, чем мы когда-либо сможем увидеть. И, хотя ненаблюдаемая Вселенная велика, существует ещё бессчётное количество других Вселенных, похожих на неё – некоторые из них крупнее и старше, некоторые – меньше и моложе – протянувшиеся на огромных просторах пространства-времени. И хотя эти Вселенные расширяются неизбежно и быстро, содержащее их пространство-время расширяется ещё быстрее, разводя их дальше друг от друга, гарантируя, что никакая пара Вселенных никогда не встретится. Звучит, как фантастика: это научная идея мультивселенной. Но если наука окажется правильной, то это будет не просто надёжная идея, это будет неизбежная последовательность фундаментальных законов.

Концепция художника о логарифмическом представлении наблюдаемой Вселенной. Мы ограничены возможностью заглядывать в прошлое количеством времени, прошедшим со времён горячего Большого взрыва: 13,8 млрд лет, или, если учесть расширение Вселенной, то 46 млрд световых лет.

Идея мультивселенной растёт из физики, необходимой для описания Вселенной, которую мы сегодня видим и населяем. Куда бы мы ни взглянули на небе, мы видим звёзды и галактики, скапливающиеся вместе в гигантскую космическую паутину. Но чем дальше в космос мы заглядываем, тем дальше мы смотрим и во времени. Более удалённые галактики видятся нам более молодыми, и поэтому, менее развитыми. В их звёздах меньше тяжёлых элементов, их видимый размер меньше, поскольку они претерпели меньше слияний, там больше спиральных меньше эллиптических галактик (им нужно время на формирование после слияний), и так далее. Если мы дойдём до пределов наших способностей видеть, вы обнаружим самые первые звёзды Вселенной, а за этим – царство тьмы, в котором единственным светом будет остаточное свечение Большого взрыва.

Глядя на всё более удалённые объекты Вселенной, мы смотрим в прошлое, вплоть до того времени, когда ещё не было атомов, вплоть до Большого взрыва

Но Большой взрыв, случившийся одновременно во всей Вселенной 13,8 млрд лет назад, не был началом пространства и времени, а стал началом нашей наблюдаемой Вселенной. До него существовала эпоха космической инфляции, в которой пространство расширялось экспоненциально, и было заполнено энергией, присущей ткани пространства-времени. Космическая инфляция – это пример теории, которая сопутствовала основной, а затем затмила её, ибо она:

1. Согласовывалась со всеми успехами Большого взрыва и объяла всю современную космологию.
2. Объяснила несколько проблем, с которыми не мог справиться Большой взрыв, включая: почему температура по всей Вселенной одинакова, почему она пространственно плоская, почему не существует остаточных высокоэнергетических реликтов вроде магнитных монополей.
3. Сделала множество новых предсказаний, которые можно проверить через наблюдения, и большая часть из них уже подтвердилась.

Но инфляция предсказывает ещё одно следствие, по поводу которого мы не знаем, сможем ли мы подтвердить его, или нет: мультивселенную.

Инфляция заставляет пространство экспоненциально расширяться, что очень быстро может привести к тому, что любое искривлённое пространство будет казаться плоским

Инфляция работает так, что заставляет космос расширяться с экспоненциальной скоростью. Всё то, что существовало до Большого взрыва, становится гораздо, гораздо, гораздо больше по размеру. Пока всё ясно: это объясняет, почему у нас такая однородная и большая Вселенная. В конце инфляции Вселенная заполняется материей и излучением, и именно это мы видим как горячий Большой взрыв. Но вот, что странно. Чтобы инфляция закончилась, то квантовое поле, которое за неё отвечает, должно перейти из высокоэнергетического нестабильного состояния, подпитывающего инфляцию, в состояние равновесия с низкой энергией. Этот переход и «скатывание» с холма в низину и заставляет инфляцию заканчиваться и породить горячий Большой взрыв.

Если бы инфляция была классическим полем, инфляция длилась бы, пока значение поля оставалось большим, но когда значение, скатившись вниз, уменьшилось бы, инфляция бы остановилась и заново нагрела Вселенную

Но какое бы поле ни отвечало за инфляцию, оно, как и все остальные поля, подчиняющиеся законам физики, оно должно быть по природе своей квантовым. Как все квантовые поля, оно описывается волновой функцией, вероятность которой распределяется во времени. Если значение поля достаточно медленно скатывается с холма, тогда квантовое размытие волновой функции будет идти быстрее, чем скатывание, что означает, что инфляция, вероятно, и даже возможно, проскочит мимо точки окончания и породит Большой взрыв с течением времени.

Если инфляция – это квантовое поле, тогда его значение распределяется по времени, и в разных участках пространства возникают различные реализации значения поля. Во многих участках значение поля окажется равным низу долины, и инфляция закончится, а во множестве других инфляция будет продолжаться произвольно долго.

Поскольку пространство во время инфляции расширяется с экспоненциальной скоростью, со временем будет возникать экспоненциально большое количество участков пространства. В некоторых регионах инфляция закончится: там, где значение поля скатится вниз, на дно долины. В других инфляция будет продолжаться, и порождать всё больше пространства, окружающего все регионы, в которых инфляция закончилась. Скорость инфляции гораздо больше, чем максимальная скорость расширения заполненной материей и энергией Вселенной, поэтому, расширяющиеся регионы довольно быстро начнут преобладать над всем остальным. Согласно правдоподобным механизмам, дающим нам достаточно большое значение инфляции для порождения наблюдаемой Вселенной, существует гораздо больше регионов пространства, окружающих наш – где инфляция окончилась – в которых инфляция не заканчивается.

Там, где происходит инфляция (голубые кубики), она порождает экспоненциально большее количество регионов пространства с каждым моментом времени. Даже если найдётся много регионов, в которых инфляция закончилась (отмечены красными крестиками), будет гораздо больше регионов, в которых инфляция будет продолжаться в будущее. И тот факт, что это никогда не заканчивается, делает инфляцию «бесконечной» после того, как она начнётся.

Отсюда и происходит явление, известное, как бесконечная инфляция. Там, где она заканчивается, мы получаем горячий Большой взрыв и Вселенную, в которой мы можем наблюдать ту часть, где мы находимся (такие участки отмечены красными крестиками на картинке выше). Но там, где инфляция не заканчивается, появляется ещё больше расширяющегося пространства, в результате чего появляются как участки, где горячий Большой взрыв, когда он произойдёт, не будет причинно связан с нашим участком, так и участки, где инфляция продолжится. И так далее.

Какой бы ни была огромной наблюдаемая часть Вселенной, это лишь крохотная часть того, что должно существовать кроме неё.

Именно эта картина, огромных Вселенных, куда как больших по размеру, чем та часть, что мы можем наблюдать, постоянно появляющихся в экспоненциально расширяющемся пространстве, и описывает мультивселенную. Важно понять, что сама по себе мультивселенная не является научной теорией. Она не делает предсказаний каких-либо наблюдаемых явлений, к которым мы могли бы получить доступ из нашего уголка пространства. Вместо этого, мультивселенная – это теоретическое предсказание, вытекающее из законов физики, понимаемых нами сегодня наилучшим образом. Возможно, она – неизбежное следствие этих законов: если у вас есть инфляционная Вселенная, управляемая квантовой физикой, то вам предрешено прийти именно к такому выводу.

Хотя в расширяющемся пространстве-времени предсказывается существование множества независимых Вселенных, инфляция никогда не заканчивается везде одновременно, это происходит только в определённых и независимых участках, разделённых продолжающим расширяться пространством. Отсюда и проистекает научная мотивация идеи мультивселенной.

Возможно, что наше понимание состояния, бывшего до Большого взрыва, неверно, и что наши идеи по поводу инфляции совершенно неприменимы. В этом случае существование мультивселенной не является неизбежным. Но предсказание бесконечно расширяющегося состояния, где постоянно рождаются и отделяются друг от друга несчётное количество карманных вселенных, является прямым следствием наших лучших на сегодняшний день теорий, если они верны.

Что же тогда такое мультивселенная? Она может выходить за пределы физики и стать первым встреченным нами метафизическим явлением, следующим из физики. Мы впервые понимаем ограничения того, чему нас может научить Вселенная. Существует необходимая нам информация, но мы никогда не сможем её получить, чтобы поднять идею до состояния проверяемой науки. До тех пор мы можем предсказывать, но ни подтвердить, ни опровергнуть тот факт, что наша Вселенная – лишь малая часть грандиозной мультивселенной.

Мультивселенная

Мультивселенная – научная концепция предполагающая наличие множества параллельных вселенных. Существует ряд гипотез, описывающих многообразие этих миров, их свойства и взаимодействия.

Содержание:

• 1 Причины возникновения гипотезы
• 2 Множественность миров
• 3 В квантовой космологии
• 4 В теории струн
• 5 Состоятельность теории

Причины возникновения гипотезы

Успех квантовой теории неоспорим. Ведь она вместе с общей теорией относительности 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.

Множественные Вселенные в представлении художника

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 Плутону, 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.

Земля — это совокупность всех вариантов событий на ней

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 Вселенной 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.

Квантовые связи, пронизывающие наш мир в представлении художника

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 зарождением Вселенной. Мизерные же размеры Вселенной на первых этапах ее формирования вполне согласуются с масштабами квантовой теории.

В таком случае, если размеры Вселенной были порядка элементарных частиц, 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.

Квантовые Вселенные. Смотреть в полном размере.

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 константами. 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

Черные дыры — путь к другим Вселенным в теории струн

Одной из наиболее перспективных областей теоретической физики является теория струн. 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.

Мембраны Вселенных

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 нейтрино. 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.

Существование множественных миров доказывает случайность существования жизни

• Поддерживается инфляционной моделью Вселенной, 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:

1. Вселенные, находящиеся за пределами нашей видимой Вселенной.
2. Вселенные с иными фундаментальными константами и числами измерений, которые, к примеру, могут располагаться на других мембранах, согласно М-теории.
3. Параллельные вселенные, возникающие согласно многомировой интерпретации квантовой механики.
4. Конечный ансамбль – все возможные вселенные.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 24782

Запись опубликована: 04.03.2016
Автор: Владимир Соловьев

Безумство мультивселенной / Хабр

К идее мультивселенной, гласящей, что наша Вселенная – лишь одна такая из бесконечного множества, существует небольшое доверие, по крайней мере, в наиболее причудливых уголках теоретической физики. Но есть убедительные причины относиться к этой идее скептически, и я собираюсь рассказать вам их все.

Но прежде, чем мы начнём это делать, давайте чётко определимся, о чём именно мы говорим, поскольку мультивселенных тоже бывает много. Чаще всего обсуждаются идеи:

а) многомировой интерпретации квантовой механики,

б) бесконечной инфляции,

в) ландшафта теории струн.

Многомировая интерпретация представляет собой, как ни странно, интерпретацию. На сегодня она не делает никаких предсказаний, отличающихся от других интерпретаций квантовой механики. Поэтому вы сами можете выбирать, верить в неё или нет. И это всё, что я могу сказать по этому поводу.

Бесконечная инфляция – экстраполяция инфляции, которая, в свою очередь, является экстраполяцией модели лямбда-CDM, которая, в свою очередь, является экстраполяцией наблюдаемой сегодня Вселенной назад во времени. Бесконечная инфляция, как и инфляция, работает на основе нового поля («инфлятонное поле») которого никто никогда не видел, поскольку нам говорят, что оно давно исчезло. Бесконечная инфляция – это история о квантовых флуктуациях исчезнувшего поля и о том, как эти флуктуации повлияли на гравитацию, что, на самом деле, никто точно не знает.

Свидетельств инфляции существует довольно мало, а свидетельств бесконечной инфляции нет вообще. Но моделей их обеих существует целый вагон, поскольку доступные данные не особенно их ограничивают. Соответственно, теоретики отрываются по полной. И чем больше работ они пишут по этой теме, тем более правдоподобной она кажется.

А ещё есть ландшафт теории струн, кладбище разочарований. Именно так вы и закончите, если откажетесь принять тот факт, что теория струн не предсказывает, какие частицы мы наблюдаем.

Специалисты по теории струн сначала надеялись, что их теория объяснит всё. Когда стало ясно, что это не сработало, некоторые теоретики объявили, что раз у них это не получилось, значит это невозможно, а, следовательно, всё, что предсказывает теория струн, должно существовать – вот вам и мультивселенная. Но с любой другой теорией можно было бы сделать то же самое, если у вас не хватает данных наблюдений для определения конкретной модели. Поэтому ландшафт служит не предсказанием теории струн, а последствием настойчивых утверждений теоретиков о том, что их теория – это теория всего.

Почему же кто-то воспринимает теорию мультивселенной всерьёз? Сторонники мультивселенной обычно предлагают следующие четыре аргумента в её пользу:

1. Она опровергаема!

Наша Вселенная-пузырь

В определённых случаях некоторые версии мультивселенной дают наблюдаемые предсказания. Самый часто используемый пример – то, что наша Вселенная могла столкнуться с другой вселенной в прошлом, что могло оставить след в реликтовом излучении. Свидетельств этому нет, но это, конечно, не исключает мультивселенную. Это просто значит, что мы вряд ли живём в этом варианте мультивселенной.

Но только из того, что теория делает опровергаемые предсказания, не следует, что она научная. У научной теории должна быть вероятность оказаться верной. Если существует бесконечное множество способов подправить теорию так, чтобы какие-то предсказания перестали выполняться, это не научная теория. Такая гибкость уже существует в случае инфляции, а экстраполяция этого до бесконечной инфляции делает всё ещё хуже. Если пришлёпнуть сверху ещё ландшафт теории струн или многомировую интерпретацию, лучше не становится.

Поэтому не поддавайтесь на этот аргумент, он неверен.

2. Ладно, она не опровергаема, но она звучит логично!

Второй шаг – утверждение, что мультивселенная является логическим следствием твёрдо обоснованных теорий. Но наука – это не математика. И даже если верить математике, выводы хороши лишь настолько, насколько хороши предположения, с которых они начались, и ни теория струн, ни теория инфляции не являются твёрдо обоснованными. Если вы считаете иначе, вы читали не те блоги.

Я бы согласилась с тем, что инфляция – хорошая и эффективная модель, но точно такой же эффективной моделью будет аппроксимация человеческого тела мешком с водой, и давайте посмотрим, как далеко вы уедете на такой аппроксимации.

Но проблема с заявлением о том, что для определения реальности чего-либо достаточно одной логики, лежит глубже, чем личные привязанности к красивым идеям. Гораздо большая проблема кроется в том, что учёные путаются в вопросе предназначения науки. Это хорошо видно по фразе в недавней работе Шона Кэрролла. В защиту идеи мультивселенной он пишет: «Наука разбирается с тем, что есть истина». Но это не так. Наука разбирается с описанием наших наблюдений. Наука разбирается с тем, что полезно. А с тем, что есть истина, разбирается математика.

На самом деле, мультивселенная экстраполирует известную физику по меньшей мере на 13 порядков (по энергии) за пределы того, что мы проверяли, а затем добавляет непроверенные предположения, такие, как струны и инфляция. Это не наука, а математические фантазии.

Поэтому, не покупайтесь на это. Только из того, что что-то можно посчитать, не следует, что это есть описание природы.

3. Ладно, значит, она ни опровергаема, ни логична, но наука продолжает работать.

Суть этого аргумента, также представленного в недавней работе Шона Кэрролла, заключается в том, что мы можем оценивать гипотезу мультивселенной так же, как и любую другую, при помощи байесовского вывода.

Байесовский вывод – это способ оценки вероятности, в котором вы обновляете имеющуюся у вас информацию так, чтобы в результате прийти к наиболее вероятной гипотезе. Допустим, вы хотите узнать, у какого количества людей на планете кудрявые волосы. Для начала вы сделаете допущение, что это число, вероятно, меньше, чем общая численность населения. Затем вы можете назначить равную вероятность всем возможным процентам, чтобы оценить отсутствие у вас знаний по этому вопросу. Это называется априорной вероятностью.

Затем вы начнёте вспоминать знакомых вам людей и назначите меньшую вероятность очень большим и очень малым процентам. После этого можно посмотреть на фотографии людей из разных стран, посчитать долю кудрявых, умножить на население, обновить ваши оценки. В итоге вы получите достаточно точную оценку.

Если заменить слова уравнениями, то вы получите то, как работает байесовский вывод.

То же самое можно проделать с космологической константой. Сделать несколько априорных догадок, принять во внимание ограничения наблюдений, и получить некоторую оценку вероятного значения. Именно этим вычислением и прославился Стивен Вайнберг, и он получил не слишком плохой результат. Потрясающе.

Но только из того, что можно сделать байесовский вывод, не следует, что для каждого процента кудрявых людей должна существовать своя планета Земля. Эти дополнительные земли не нужны, поскольку в байесовском выводе вероятность описывает состояние ваших знаний, а не распределение реальных множеств. Точно так же не нужна и мультивселенная для того, чтобы обновлять вероятность параметров, получаемую с учётом наблюдений.

Поэтому, если наука продолжает работать, то мультивселенная ей не нужна.

4. Ну и что, мы всё равно будем этим заниматься.

Четвёртый, и, обычно, последний аргумент – давайте просто предположим, что мультивселенная существует, и, возможно, что-нибудь узнаем и породим какие-нибудь новые идеи. Это старое доброе Евангелие от непрогнозируемых идей.

На практике это означает, что сторонники мультивселенной настаивают на интерпретации вероятностей параметров через наличие множества вселенных, то есть, мультивселенной. И тогда у них появляется проблема того, где взять распределение вероятности – неприятная трудность, поскольку это множество бесконечно большое. Это называется «проблемой измерений» мультивселенной.

Для решения проблемы им приходится конструировать распределение вероятностей, из чего следует необходимость изобретения метатеории ландшафта. Это, конечно, ещё один уровень в бесконечной регрессии, и это не поможет найти теорию всего. Что ещё хуже, поскольку таких распределений бесконечно много, остаётся надеяться, что они найдут такую, которой не потребуется больше предположений, чем уже есть у Стандартной модели, поскольку в противном случае мультивселенную можно будет просто отбросить при помощи бритвы Оккама.

Но допустим наилучший исход – они найдут измерение мультивселенной, согласно которому параметры Стандартной модели окажутся вероятными, и этому измерению потребуется меньше предположений, чем простое постулирование величин параметров Стандартной модели. Это будет очень круто, и я буду соответствующим образом впечатлена. Но даже в этом случае мультивселенная нам не понадобится! Нам нужно будет лишь уравнение для подсчёта предполагаемого максимума распределения вероятности. И затем бритва Оккама должна будет опять удалить мультивселенную.

В таком случае, конечно, вы можете настаивать на том, что мультивселенная будет одной из возможных интерпретаций, поэтому вам позволительно в неё верить. И я не против. Верьте, во что хотите, но не путайте это с наукой.

мультивселенная | Определение, типы и факты

Связанные темы:

космология

См. весь связанный контент →

Просмотрите анимацию, чтобы понять разницу между наблюдаемой вселенной и всей вселенной

. См. все видео к этой статье. экспериментально доступен связанному сообществу наблюдателей. Известная наблюдаемая Вселенная, доступная для телескопов, составляет около 90 миллиардов световых лет в поперечнике. Однако эта вселенная будет составлять лишь маленькое или даже бесконечно малое подмножество мультивселенной. Идея мультивселенной возникла во многих версиях, прежде всего в космологии, квантовой механике и философии, и часто утверждает реальное физическое существование различных потенциальных конфигураций или историй известной наблюдаемой Вселенной. Термин мультивселенная был придуман американским философом Уильямом Джеймсом в 1895 году для обозначения сбивающего с толку морального значения природных явлений, а не других возможных вселенных.

Послушайте о предположениях и различных типах моделей мультивселенной

См. все видео к этой статье

Один из полезных способов классификации моделей мультивселенной — по степени, в которой вселенные, предлагаемые моделью, связаны, то есть по степени, в которой они являются частью единой системы, описываемой четко определенной физической и математической структурой, как правило, имеющей общее происхождение и, возможно, даже взаимодействующей друг с другом.

На полностью несвязанном конце этого спектра находится утверждение, что все возможные миры сосуществуют с равной реальностью. Эта идея, известная как модальный реализм, была развита в философии, в частности, американцем Дэвидом Келлогом Льюисом в XIX веке.70-х и 80-х годов. Тем временем в физике и математике была выдвинута гипотеза (в частности, в 1990-х годах шведско-американским физиком Максом Тегмарком и немецким ученым-компьютерщиком Юргеном Шмидхубером), что известная вселенная эквивалентна математической формальной системе и что все такие математические системы (или, по крайней мере, все некоторого класса таких систем) одинаково реальны. Точно так же разобщенными будут так называемые параллельные вселенные или другие духовные или религиозные планы существования. Некоторые люди могут считать, что эти другие вселенные связаны с наблюдаемой вселенной или даже взаимодействуют с ней, но точно не определено, как именно будут происходить эти взаимодействия.

Несколько более связанные мультивселенные могут возникнуть в результате процессов квантовой гравитации — гипотетической теории, которая объединит общую теорию относительности Эйнштейна с квантовой механикой. Общая теория относительности описывает, как развивается пространство-время, но не отвечает на вопрос, как может быть создано или уничтожено замкнутое в себе пространство-время. Один из возможных ответов может быть найден в так называемых циклических космологиях, где «большое сжатие» коллапсирующей Вселенной разовьется в большой взрыв более поздней расширяющейся Вселенной — предположительно посредством квантовой гравитации или какого-то другого экзотического процесса, который недостаточно хорошо описан. — понял физику. Связанная с этим идея — это детская вселенная, в которой квантовый гравитационный процесс создаст новую область пространства-времени, которая отделится и потенциально отсоединится от своей родительской вселенной. Это привело бы к «дереву» вселенных, которые вряд ли будут взаимодействовать после их формирования. Предполагается, что этот процесс происходит внутри черных дыр.

Наиболее развитая модель мультивселенной расширяющегося пространства-времени основана на идее космологической инфляции. Инфляция — это гипотетический процесс ранней Вселенной, в котором пространство-время экспоненциально расширялось гораздо быстрее, чем в настоящее время. В большинстве моделей расширение было вызвано энергией, присутствующей в вакууме, которая создавала силу отталкивания. Этот тип экспоненциального расширения создает область пространства-времени, намного большую, чем наблюдаемая Вселенная, и приводит к тесно связанной (хотя и довольно заурядной) мультивселенной, состоящей из областей, очень похожих на наблюдаемую Вселенную.

В инфляционной модели переход к отсутствию инфляции может произойти в разное время в разных местах. Это приводит к захватывающему феномену, заключающемуся в том, что во многих версиях инфляции всегда существуют области, где переход к обычному расширению еще не произошел и где инфляция все еще происходит. Эта возможность приводит к еще одной картине, в которой инфляция происходит вечно и порождает произвольно большое или бесконечное число постинфляционных областей, одной из которых может быть наблюдаемая Вселенная.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Поскольку концепция инфляции имеет как хорошее теоретическое обоснование, так и поддержку наблюдений, а также поскольку процесс создания новых вселенных посредством инфляции основан на достаточно хорошо изученной физике, эта модель мультивселенной получила гораздо большее распространение, чем предыдущие идеи. Инфляционная мультивселенная также довольно связана, поскольку все вселенные будут обитать в одном и том же пространстве-времени, а взаимодействия между соседними вселенными могут, в принципе, производить наблюдаемые эффекты. В наиболее развитой такой модели множественные вселенные представляют собой расширяющиеся пузыри на общем фоне; при столкновении пузырьков возникающий «синяк» может выглядеть как круглое возмущение на космическом микроволновом фоновом излучении.

Вечная инфляция имеет интересную синергию с теорией струн. В теории струн компактное пространство шести или более измерений связано с каждой точкой традиционного четырехмерного пространства-времени. (Таким образом, Вселенная на самом деле имеет 10 или более измерений.) Атрибуты этих компактных пространств могут определять физические условия во всей остальной Вселенной. Конфигурация компактного пространства также определяет энергию вакуума, которая, если она положительна, обычно вызывает вечную инфляцию. Более того, могут происходить переходы между конфигурациями, что приводит к множеству вселенных с разными физическими константами и полями. Этот вид мультивселенной получил название «вечная инфляция/струнный ландшафт». Поскольку физические константы могут принимать множество значений во многих реальных вселенных, эта схема была предложена в качестве так называемого антропного объяснения того, почему некоторые физические константы, прежде всего космологическая постоянная, принимают значения, совместимые со вселенной, подходящей для жизни, но сильно отличающиеся от «природная» ценность. В ландшафтной модели вечной инфляции/струны большая часть мультивселенной была бы необитаема, и жизнь неизбежно была бы найдена только в регионе с совместимыми физическими константами.

Узнайте о многомировой картине квантовой механики

Просмотреть все видео к этой статье

Несколько иной, но важный тип мультивселенной потенциально возникает непосредственно из квантовой механики. Согласно квантовой механике, систему можно описать состояниями, соответствующими различным результатам физического измерения системы с помощью макроскопического прибора. Прежде чем система будет измерена, она будет находиться в суперпозиции таких состояний (математически сумма векторов состояния, взвешенных комплексными коэффициентами). Такая система не допускает определенного предсказания результата измерения, а допускает только вероятности результатов. Остается открытым вопрос, как следует расценивать эти вероятности. В частности, в изолированной системе эволюция вектора состояния является детерминированной, тогда как во время измерения он, как представляется, недетерминированно перескакивает в состояние, соответствующее измеренному значению. Американский физик Хью Эверетт предположил, что это артефакт классического обращения с измерительным прибором. Вместо этого он предложил, чтобы аппарат (и любые наблюдатели), взаимодействующие с квантовой системой, просто «расширяли» суперпозицию, чтобы включить суперпозицию между макроскопическими состояниями, в которых происходят разные экспериментальные результаты. Таким образом, все возможные исходы происходят, но в разных мирах. Этот тип мультивселенной, который часто называют интерпретацией квантовой механики «множество миров», очень связан в том смысле, что он математически един. Однако расчеты декогеренции между вселенными показывают, что взаимодействие макроскопических объектов в отдельных вселенных практически невозможно.

Наконец, следует отметить, что разные типы мультивселенных могут комбинироваться или сосуществовать. Например, мультивселенная типа Эверетта может включать в себя разные миры, каждый из которых представляет собой отдельную вечно раздувающуюся мультивселенную, или вечная инфляция может, в принципе, порождать несколько циклических мультивселенных или являться результатом создания детской вселенной.

Что такое теория мультивселенной? | Живая наука

Если мультивселенная существует, где-то там может быть другой вы, делающий именно то, что вы делаете сейчас.
(Изображение предоставлено: Getty Images)

Теория Мультивселенной предполагает, что наша Вселенная со всеми ее сотнями миллиардов галактик и почти бесчисленным количеством звезд, простирающихся на десятки миллиардов световых лет, может быть не единственной. Вместо этого может быть совершенно другая вселенная, отдаленная от нашей — и еще, и еще. В самом деле, может существовать бесконечное множество вселенных, каждая со своими собственными законами физики, своими собственными коллекциями звезд и галактик (если звезды и галактики могут существовать в этих вселенных) и, возможно, даже своими собственными разумными цивилизациями.

Может случиться так, что наша вселенная является всего лишь частью гораздо большего, гораздо большего множества вселенных: мультивселенной.

Связанные: 10 безумных теорий о Вселенной

Теоретические свидетельства мультивселенной

Концепция мультивселенной возникает в нескольких видных областях физики (и философии), но большинство примеров происходит из чего-то называется теорией инфляции. Теория инфляции описывает гипотетическое событие, которое произошло, когда наша Вселенная была очень молода — меньше секунды от роду. Согласно 9, за невероятно короткий промежуток времени Вселенная прошла период быстрого расширения, «раздувания», чтобы стать на много порядков больше, чем ее предыдущий размер.0051 НАСА .

Считается, что инфляция нашей Вселенной закончилась около 14 миллиардов лет назад, говорит Хелинг Денг, космолог из Аризонского государственного университета и эксперт по теории мультивселенной. «Однако инфляция не заканчивается везде одновременно», — сказал Дэн Live Science в электронном письме. «Возможно, что когда инфляция заканчивается в одном регионе, она продолжается в других».

Таким образом, хотя инфляция в нашей Вселенной закончилась, могли существовать другие, гораздо более отдаленные области, где инфляция продолжалась — и продолжается даже сегодня. Отдельные вселенные могут «отщипывать» от более крупных раздувающихся, расширяющихся вселенных, создавая бесконечное море вечного раздувания, наполненное многочисленными отдельными вселенными.

В этом сценарии вечной инфляции каждая вселенная будет иметь свои собственные законы физики, свой собственный набор частиц, свое собственное расположение сил и свои собственные значения фундаментальных констант. Это может объяснить, почему наша Вселенная обладает теми свойствами, которые она имеет — особенно свойствами, которые трудно объяснить с помощью фундаментальной физики, такими как темная материя или космологическая постоянная, сказал Дэн.

«Если бы существовала мультивселенная, то у нас были бы случайные космологические константы в разных вселенных, и это просто совпадение, что константа, которую мы имеем в нашей вселенной, принимает значение, которое мы наблюдали», — сказал он.

Связанный: Космология: раскрытие истории Вселенной

Самым большим доказательством мультивселенной является существование жизни, особенно разумной жизни, способной проводить космологические наблюдения. Некоторые аспекты нашей Вселенной кажутся особенными и важными для поддержания жизни, например, продолжительность жизни звезд, обилие углерода , доступность света для фотосинтеза и стабильность комплекса 9. 0051 ядер , сказал Маккаллен Сандора, аффилированный научный сотрудник Космического института науки Блю Мрамор. Но «все эти функции, как правило, не имеют места, если вы получаете случайную вселенную», — сказала Сандора Live Science в электронном письме. «Мультивселенная предлагает одно объяснение того, почему все эти особенности благоприятны в нашей вселенной, а именно то, что существуют и другие вселенные, но мы наблюдаем эту, потому что она способна поддерживать сложную жизнь», — сказала Сандора.

Другими словами, в нашей вселенной должно было сойтись так много всего, что существование жизни кажется невероятным. И если бы существовала только одна вселенная, в ней, вероятно, не было бы жизни. Но в мультивселенной достаточно «шансов» для того, чтобы жизнь появилась хотя бы в одной вселенной. Но эта теория не особенно убедительна, поэтому большинство ученых по-прежнему скептически относятся к идее мультивселенной.

Теория мультивселенной предполагает, что инфляция может происходить не везде с одинаковой скоростью. Отдельные вселенные могут «отрезать» другие расширяющиеся вселенные, создавая бесконечное море расширяющихся вселенных. (Изображение предоставлено Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Вещественные доказательства мультивселенной

Многие ученые пытались найти более физические, веские доказательства существования мультивселенной. Например, если соседняя вселенная давным-давно оказалась рядом с нашей, она могла столкнуться с нашей вселенной, оставив заметный отпечаток. Этот отпечаток может быть в виде искажений в космический микроволновый фон (свет, оставшийся с тех пор, когда Вселенная была в миллион раз меньше, чем сегодня) или в странных свойствах галактики в направлении столкновения, согласно блогу Early Universe, опубликованному Университетским колледжем Лондона . Но все эти поиски оказались безрезультатными, поэтому мультивселенная остается гипотетической.

Связанный: Если мы живем в мультивселенной, где прячутся эти миры?

Дэн ищет доказательства мультивселенной, ища особые виды черных дыр , которые могут быть артефактами частей нашей вселенной, которые разделились на свои собственные вселенные посредством процесса, называемого квантовым туннелированием. Если бы некоторые области нашей Вселенной разделились таким образом, они оставили бы после себя «пузыри» в нашей Вселенной, которые превратились бы в эти уникальные черные дыры, которые, по словам Дэна, могут существовать и сегодня.

«Потенциальное обнаружение этих черных дыр может указать на существование мультивселенной», — сказал Дэн.

Жизнь в мультивселенной

Возможно, самым умопомрачительным следствием мультивселенной является существование двойников. Если действительно существует бесконечность вселенных, но конечное число способов упорядочить частицы в любой отдельной вселенной, то одни и те же закономерности неизбежно будут повторяться в конце концов. Это означало бы, что на каком-то невероятном (но конечном!) расстоянии будет точная копия вас, читающая точную копию этой статьи. И поскольку было бы бесконечное количество вселенных, было бы бесконечное количество этих точных сценариев, и все они происходили бы одновременно, согласно 9.0051 Институт физики .

Родственный: Что знали бы люди, если бы жили в мультивселенной?  

Если это заставляет вас чувствовать себя немного некомфортно, то, возможно, вас обнадеживает то, что существование мультивселенной еще не доказано… пока.

Дополнительные ресурсы

• Узнайте, как создать мультивселенную, от автора Пола Саттера в его серии #AskASspaceman.
• Прочитайте «В поисках мультивселенной: параллельные миры, скрытые измерения и окончательный поиск границ реальности (открывается в новой вкладке)» (Wiley, 2010) Джона Гриббона.
• Узнайте больше о том, почему мультивселенная может существовать, по словам астрофизика и научного коммуникатора Итана Сигела.

Пол М. Саттер — профессор-исследователь в области астрофизики в Университете SUNY Стоуни-Брук и Институте Флэтайрон в Нью-Йорке. Он регулярно появляется на телевидении и в подкастах, в том числе «Спросите космонавта». Он является автором двух книг: «Твое место во Вселенной» и «Как умереть в космосе», а также регулярно публикуется на Space. com, Live Science и других ресурсах. Пол получил докторскую степень по физике в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн в 2011 году и провел три года в Парижском институте астрофизики, после чего прошел стажировку в Триесте, Италия.

Что такое Мультивселенная? Это всего лишь научная фантастика или она существует на самом деле?

ТЕМЫ: АстрофизикаРазговор

Люк Барнс, Университет Западного Сиднея
15 мая 2022 г.

Доктор Стрэндж в мультивселенной безумия. Кредит: Marvel Studios

Нужен ли вам новый злодей или старый Человек-паук, ваш научно-фантастический фильм будет звучать более правдоподобно с научной точки зрения, если вы используете слово мультивселенная . Мультивселенная Marvel помещает несколько разных версий нашей вселенной «где-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» (сейчас в кинотеатрах) буффонада «вселенная за вселенной» угрожает «осквернением реальности».

Итак, какие из этих идей у ​​Marvel основаны на науке, а какие — чистая выдумка?

Multiverse lite: очень 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 шансов на существование Другой Земли. Где-то. При наличии достаточного количества пространства и достаточного количества планет любая возможность становится вероятной.

Выдумка мультивселенной Marvel проистекает из возможности 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 путешествовать по Вселенной — например, 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 существует, то она невообразимо далеко, даже для астронома.

В «Докторе Стрэндже в мультивселенной безумия» мультивселенная прорывается различными магическими заклинаниями и особыми способностями. Предоставлено: Marvel Studios

Изменение законов природы

Мультивселенная Marvel может показаться дикой, но с научной точки зрения она на самом деле 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, что-нибудь , 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.

В «Человеке-пауке нет пути домой» три разных Человека-паука из альтернативной вселенной (и альтернативных фильмов о Человеке-пауке) объединяются, чтобы сразиться со злодеями со всей мультивселенной. Фото: IMDB

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.

Но был ли Большой взрыв

Большой взрыв — это ведущая космологическая модель, объясняющая, как вселенная, какой мы ее знаем, возникла примерно 13,8 миллиарда лет назад.

» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>Большой взрыв? Был ли момент, когда Вселенная была бесконечно горячей, бесконечно плотной , и содержится в одной точке? Ну, может быть. Но мы не уверены, поэтому ученые исследовали кучу других вариантов.

Одна идея, называемая космической инфляцией, гласит, что в первую долю секунды Вселенной, она расширялась очень быстро, и если это правда, то это объяснило бы некоторые вещи, почему наша Вселенная расширяется именно так, как она это делает9.0009

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.

Все и везде, все сразу (2022) об обычной женщине, пытающейся уплатить налоги, которая также должна бороться со злом, охватившим мультивселенную. Фото: IMDB

Так существует ли Мультивселенная?

В цикле научного метода Мультивселенная находится в исследовательской фазе. У нас есть идея, которая может объяснить некоторые вещи, , если 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».

Автор: Люк Барнс, преподаватель физики Университета Западного Сиднея.

Эта статья была впервые опубликована в The Conversation.

Существуют ли параллельные вселенные? Мы могли бы жить в мультивселенной

Существуют ли параллельные вселенные? Мы живем только в одной из множества пузырьковых вселенных?
(Изображение предоставлено: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

Параллельные вселенные больше не являются частью хорошей научной фантастики. В настоящее время существует несколько научных теорий, поддерживающих идею существования параллельных вселенных помимо нашей. Однако теория мультивселенной остается одной из самых противоречивых теорий в науке.

Наша Вселенная невообразимо велика. Сотни миллиардов, если не триллионов, галактик (открывается в новой вкладке) вращаются в пространстве, каждая из которых содержит миллиарды или триллионы звезд (открывается в новой вкладке). Некоторые исследователи, изучающие модели Вселенной, предполагают, что диаметр Вселенной может составлять 7 миллиардов световых лет в поперечнике. Другие думают, что это может быть бесконечно.

Но это все, что там? Научная фантастика любит идею параллельной вселенной и мысль о том, что мы можем жить лишь одной из бесконечного числа возможных жизней. Однако мультивселенная не предназначена для «Звездного пути», «Человека-паука» и «Доктора Кто». Настоящая научная теория исследует и в некоторых случаях поддерживает доводы в пользу существования вселенных вне нашей, параллельных или удаленных от нее, но отражающих нашу.

Мультивселенные и параллельные миры часто обсуждаются в контексте других важных научных концепций, таких как Большой взрыв , теория струн и квантовая механика . 26 раз превышающего ее первоначальный размер, в процессе, называемом космической инфляцией (откроется в новой вкладке). И это все до фактического расширения материи, о котором мы обычно думаем как о самом Большом взрыве, которое было следствием всей этой инфляции: по мере замедления инфляции появился поток материи и излучения, создавший классический огненный шар Большого взрыва, и начали формироваться атомы, молекулы, звезды и галактики, населяющие окружающие нас просторы космоса.

Связанный: Как расширяющаяся вселенная могла создать мультивселенную  

Этот загадочный процесс инфляции и Большого взрыва убедил некоторых исследователей в том, что множественные вселенные возможны или даже очень вероятны. По словам физика-теоретика Александра Виленкина из Университета Тафтса в Массачусетсе, инфляция не закончилась везде одновременно. Хотя она закончилась для всего, что мы можем обнаружить на Земле 13,8 миллиарда лет назад, космическая инфляция фактически продолжается в других местах. Это называется теорией вечной инфляции. И поскольку инфляция заканчивается в определенном месте, формируется новый пузырь Вселенной, писал Виленкин для журнала Scientific American в 2011 году. 

Эти пузырьковые вселенные не могут контактировать друг с другом, потому что они продолжают бесконечно расширяться. Если бы мы направились к краю нашего пузыря, где он мог бы упереться в следующий пузырь вселенной, мы бы никогда не достигли его, потому что край уносится от нас быстрее скорости света и быстрее, чем мы сами. мог когда-либо путешествовать.

Связанный: Сколько звезд во Вселенной?

Но даже если бы мы смогли добраться до следующего пузыря, согласно вечной инфляции (в сочетании с теорией струн), наша знакомая вселенная с ее физическими константами и обитаемыми условиями могла бы полностью отличаться от гипотетической вселенной-пузыря рядом с нашей.

«Эта картина Вселенной, или, как ее называют, мультивселенной, объясняет давнюю загадку того, почему константы природы кажутся точно настроенными для возникновения жизни», — писал Виленкин. «Причина в том, что разумные наблюдатели существуют только в тех редких пузырях, в которых по чистой случайности константы оказываются как раз подходящими для развития жизни. Остальная часть мультивселенной остается бесплодной, но никто не может пожаловаться на это. »

Объяснение Виленкина подразумевает, что в некоторых бесконечных пузырьковых вселенных за пределами нашей могут быть другие разумные наблюдатели. Но с каждым прошедшим мгновением мы удаляемся от них все дальше и никогда не пересечемся.

Квантовая механика и параллельные вселенные

Некоторые исследователи основывают свои представления о параллельных вселенных на квантовой механике, математическом описании субатомных частиц. В квантовой механике множественные состояния существования крошечных частиц возможны одновременно — «волновая функция» заключает в себе все эти возможности. Однако, когда мы на самом деле смотрим, мы наблюдаем только одну из возможностей. Согласно копенгагенской интерпретации квантовой механики, описанной в Стэнфордской энциклопедии философии , мы наблюдаем результат, когда волновая функция «коллапсирует» в единую реальность.

Но вместо этого теория многих миров предполагает, что каждый раз, когда наблюдается одно состояние или результат, существует другой «мир», в котором другой квантовый результат становится реальностью. Это ветвящееся устройство, в котором наша воспринимаемая вселенная разветвляется на почти бесконечные альтернативы. Эти альтернативные вселенные полностью разделены и не могут пересекаться, поэтому, хотя может существовать бесчисленное множество версий вашей жизни, которая немного — или сильно — отличается от вашей жизни в этом мире, вы никогда об этом не узнаете.

Связанный: Черные дыры, инопланетяне, мультивселенная и Марс: Космос Выступления TED, которые вам нужно посмотреть (откроется в новой вкладке) 

Теория многих миров — самый «смелый» подход к затруднительному положению квантовой механики, физик Шон Кэрролл написал в своей книге «Что-то глубоко скрытое: квантовые миры и возникновение пространства-времени (открывается в новой вкладке)» (Dutton, 2019). Он также утверждал, что это самая простая теория, хотя и не лишенная недостатков.

Одним из таких недостатков является то, что идея многих миров на самом деле не поддается фальсификации. Это важный компонент научной мысли, с помощью которого научное сообщество развивает идеи, которые можно исследовать с помощью наблюдений и экспериментов. Если нет возможности найти доказательства против теории, это плохо для науки в целом, утверждает научный журналист Джон Хорган в своем блоге для Scientific American .

Бесконечное пространство, бесконечные вселенные?

Млечный Путь, изображенный здесь с Земли, — всего лишь одна из сотен миллиардов, а может быть, и триллионов галактик во Вселенной. Каждая галактика состоит из миллиардов или триллионов звезд, у каждой из которых могут быть планеты. Может ли кто-нибудь из них быть таким же, как наш? (Изображение предоставлено Weerakarn Satitniramai через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Некоторые физики верят в более плоскую версию множественных вселенных. То есть, если вселенная, в которой мы живем, существует вечно, существует не так уж много способов, которыми строительные блоки материи могут упорядочиваться по мере их сборки в бесконечном пространстве. В конце концов, любое конечное число типов частиц должно повторять определенное расположение. Гипотетически в достаточно большом пространстве эти частицы должны повторять расположение целых солнечных систем и галактик.

Итак, вся ваша жизнь может повториться в другом месте во Вселенной, вплоть до того, что вы съели вчера на завтрак. По крайней мере, это теория.

Но если Вселенная началась в конечной точке, как соглашается почти каждый физик, альтернативной версии вас, скорее всего, не существует, согласно статье астрофизика Итана Сигела 2015 года на Medium .

По словам Зигеля, «количество возможных исходов от частиц в любой Вселенной, взаимодействующих друг с другом, стремится к бесконечности быстрее, чем количество возможных Вселенных увеличивается из-за инфляции».

«И что это значит для вас?» — написал Сигель. «Это означает, что вы должны сделать эту Вселенную значимой».

Вселенная в зеркальном отражении

Некоторые исследователи предполагают, что на противоположной стороне временной шкалы Большого Взрыва, простирающейся назад во времени, когда-то существовала вселенная, которая была точным зеркальным отражением нашей собственной. Вот художественная иллюстрация истории Вселенной, представленная WMAP (микроволновым зондом анизотропии Уилкинсона), который потратил девять лет на создание карт всего неба космического микроволнового фона. WMAP изучил свет, выпущенный примерно через 375 000 лет после Большого взрыва, до того, как сформировались звезды и галактики. (Изображение предоставлено НАСА / научной группой WMAP)

В относительно недавнем дополнении к пантеону теорий мультивселенной исследователи из Института теоретической физики Периметра в Ватерлоо, Онтарио, предположили, что Вселенная началась в результате Большого взрыва — и на противоположной стороне временной шкалы Большого взрыва, уходящей назад во времени, когда-то существовала вселенная, которая была точным зеркальным отражением нашей собственной.

«Вместо того, чтобы говорить, что до взрыва существовала другая Вселенная, мы говорим, что вселенная до взрыва на самом деле в некотором смысле является образом Вселенной после взрыва», — Нил Турок, исследователь из Института периметра, сообщил дочерний сайт Space.com Live Science (открывается в новой вкладке).

Это означает, что все — протоны, электроны, даже такие действия, как разбивание яйца — будут изменены на противоположные. Антипротоны и положительно заряженные электроны будут составлять атомы, а яйца будут раскалываться и возвращаться внутрь цыплят. В конце концов, эта вселенная сожмется, предположительно, до сингулярности, прежде чем расширится до нашей собственной вселенной.

С другой стороны, обе вселенные были созданы в результате Большого взрыва и одновременно взорвались назад и вперед во времени.

Мультивселенная: Аргументы за и против

Аргументы в пользу теории мультивселенной

Космическая инфляция

Наша Вселенная росла экспоненциально в первые моменты своего существования, но было ли это расширение однородным? Если нет, то это предполагает, что разные регионы космоса росли с разной скоростью и могут быть изолированы друг от друга.

Математические константы

Почему законы Вселенной так точны? Некоторые предполагают, что это произошло случайно — мы — единственная вселенная из многих, которая случайно получила правильные числа.

Наблюдаемая Вселенная

Что находится за краем наблюдаемого пространства вокруг нас? Никто не знает наверняка, и до тех пор, пока мы этого не узнаем (а это может быть никогда), мысль о том, что наша Вселенная простирается на неопределенный срок, интересна.

Аргументы против теории мультивселенной

Опровержимость 

У нас нет возможности проверить теории мультивселенной. Мы никогда не заглянем за пределы наблюдаемой Вселенной, поэтому, если нет способа опровергнуть теории, стоит ли им вообще верить?

Бритва Оккама 

Иногда самые простые идеи оказываются самыми лучшими. Некоторые физики утверждают, что нам вообще не нужна теория мультивселенной. Никаких парадоксов это не решает, а только усложняет.

Нет доказательств

Мы не можем не только не опровергнуть никакую теорию мультивселенной, но и не можем ее доказать. В настоящее время у нас нет доказательств существования мультивселенных, и все, что мы можем видеть, предполагает, что существует только одна вселенная — наша собственная.

Параллельные вселенные в художественной литературе

Главный герой марвеловского фильма «Доктор Стрэндж» (2016) может прыгать в разные измерения. (Изображение предоставлено Marvel.com)

(открывается в новой вкладке)

Бесчисленные произведения мифов и художественной литературы основаны на идеях параллельных вселенных и мультивселенной. Перекрывающиеся миры появляются в скандинавской мифологии, а также в буддийской и индуистской космологии. Идея соприкосновения нескольких вселенных появилась в печати еще в новелле Эдвина А. Эбботта «Флатландия: многомерный роман» (Seeley & Co., 1884), и ее до сих пор можно увидеть в недавних фильмах, таких как фильм 2016 года. Фильм Марвел «Доктор Стрэндж». Целый жанр японских графических романов, называемый исекай, имеет дело с персонажами, переносимыми в параллельные миры, как описано в Нью-Йоркской публичной библиотеке .

Почти каждый сериал «Звездный путь» включает в себя ту или иную форму зеркальной вселенной, а фильм-перезагрузка 2009 года с Крисом Пайном и Закари Куинто в главных ролях перенес последующие фильмы «Звездного пути» в совершенно новую временную шкалу, явно ответвляющуюся от оригинальной серии.

И комиксы, и соответствующие им фильмы глубоко погружаются в идею параллельных миров. Сюжетные линии недавних комиксов Marvel (как в фильмах, так и в печати), арка DC Flashpoint и «Into the Spider-Verse» 2018 года — все они исследуют несколько вселенных и пересечения между ними.

Это неполный список некоторых проявлений мультивселенных, вселенных с разделенной временной шкалой и параллельных вселенных в художественной литературе:

Фильмы

• Через вселенные (2018)
• Терминатор: Генезис (2015)
• Финеас и Ферб Фильм: Через второе измерение (2011)
• Звездный путь (2009)
• Донни Дарко (2001)
• Беги, Лола, беги (1998)
• Раздвижные двери (1998)
• Назад в будущее, (19 1-3) 1989 г. , 1990) 
• Приключения Бакару Банзая в 8-м измерении (1984)

Телевидение

• Звездный путь: Дискавери, несколько серий 
• Звездный путь: Энтерпрайз, несколько серий 
• Звездный путь N, несколько серий 9013 эпизоды 
• Звездный путь: Следующее поколение, «Параллели» (Эпизод 11, Сезон 7) (1993) 
• Звездный путь: Оригинальный сериал, «Зеркало, Зеркало» (Эпизод 4, Сезон 2) (1967) 
• Доктор Кто, несколько серий  
• Слайдеры, вся серия
• Сообщество, «Remedial Chaos Theory» (Эпизод 4, Сезон 3) (2011)
• Рик и Морти, несколько серий
• Футурама, несколько серий
• Эврика, несколько серий
• 6 Агенты Щита, несколько серий

  6 , несколько эпизодов

Печать

• Сериал «Хроники Нарнии» (Джеффри Блес, 1950–56) К. С. Льюиса
• Сериал «Его темные начала» (Scholastic, 1995–2000) Филлипа Пуллмана
• Серия «Плоский мир» (HarperCollins, 1983–2015) Терри Пратчетта
• «Люди как боги» (Macmillan, 1923) Герберта Уэллса
• Серия «Темная башня» (Дональд М. Грант, 1982–2012) Стивен Кинг

Видеоигр

• Bioshock Infinite, 2013
• Kingdom Hearts, 2002-2020
• Chrono Cross, 1999
• Hall-Life, 1998-2020
• Hall-Life, 1998-2020
• , Hall-Life, 1998-2020
• . , 2009-2016

Эта статья частично адаптирована из предыдущей работы автора Space.com Элизабет Хауэлл.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Вики Штейн — научный писатель из Калифорнии. Она имеет степень бакалавра экологии и эволюционной биологии Дартмутского колледжа и диплом о высшем образовании в области научного письма Калифорнийского университета в Санта-Круз (2018 г.). После этого она работала помощником по новостям в PBS NewsHour, а теперь работает внештатным сотрудником, освещая все, от астероидов до зебр. Следите за ее последними работами (и последними фотографиями голожаберников) в Твиттере.

Существует ли Мультивселенная? — Adler Planetarium

Изображение заголовка: Гости, одетые в костюмы, на Adler After Dark: Go Boldy в 2016 году. прочитать или потреблять ЧТО-ТО, что ссылается на мультивселенную.

Фактически, в последнее время теория мультивселенной приобрела популярность. От комиксов Marvel до «Доктора Кто» и «Рика и Морти» — мультивселенные захватили культуру ботаников.

Но что ТАКОЕ мультивселенная? И существует ли он на самом деле? Или это просто очередной научно-фантастический троп, завоевавший популярность в средствах массовой информации?

Как сказал Доктор Стрэндж: «Что, если ткань реальности была всего лишь одной нитью чего-то гораздо большего?»

Что ж, в настоящее время теория мультивселенной — это всего лишь теория. В нынешнем виде мультивселенная существует за пределами нашего нынешнего научного понимания реальности. Теоретическая физика предполагает, что мультивселенная — это гипотетическая группа нескольких вселенных. Это означает, что наша Вселенная может быть всего лишь одной крошечной вселенной в гораздо большей мультивселенной, в которой содержится множество, возможно, даже бесконечных вселенных.

Довольно интересно, что хотя большая часть теории мультивселенной является гипотетической или воображаемой, некоторые ее части имеют научное обоснование.

Но с чего начать?

Во-первых, не все ученые согласны с тем, что мультивселенная может существовать или что ее стоит исследовать. Во-вторых, на самом деле существует несколько различных теорий, каждая из которых может помочь объяснить определенные аномалии в нашей Вселенной. (Но также может сломать некоторые известные на данный момент вещи.)

Давайте сосредоточимся на теории вечной космической инфляции. Эта теория начинается с Большого взрыва. Предполагается, что по мере того, как наша Вселенная расширялась, она начиналась быстро, а затем замедлялась, как когда вы надуваете воздушный шар. Это быстрое расширение создало нашу вселенную, а также другие вселенные в огромной мультивселенной, похожей на пузырь. В то время как части Вселенной остановили чрезвычайно быстрое «инфляционное» расширение и «отпочковались», превратившись в обычное пространство, большие части Вселенной продолжают раздуваться даже сейчас. Эти раздувающиеся части продолжают порождать новые пузырьковые вселенные. Это никогда не остановится — каждую секунду появляются бесчисленные триллионы новых вселенных.

Некоторые из пузырей в мультивселенной все еще горячие и быстро расширяются, в то время как другие, как наша собственная Вселенная, замедлились и остыли, что позволило сформировать звезды, планеты, галактики и т. д. Универсальные законы физики, которые мы знаем и понимание в нашей собственной вселенной может быть неприменимым к другим вселенным. Возможно, они будут отличаться от пузыря к пузырю.

Хотя ученые не придумали никаких реальных практических упражнений для проверки этой теории, для некоторых однородность нашей Вселенной может дать надежду на нечто большее.

Космическое микроволновое фоновое излучение (CMBR), которое считается остатком Большого взрыва, было точно измерено в известной нам Вселенной. Из этих измерений можно сделать два важных наблюдения:

1.) Поразительное единообразие в измерениях температуры, которое предполагает, что наша известная Вселенная имеет одинаковую температуру от одного конца до другого.

2.) Куда бы мы ни посмотрели, реликтовое излучение показывает признаки крошечных флуктуаций. Эти колебания обладают именно теми свойствами, которые мы ожидаем от крошечных колебаний, взорванных быстрой инфляцией.

Хотя эти вещи вместе не обязательно создают мультивселенную, они, конечно же, не исключают ее. Но, конечно же, в конце концов, эти и другие теории бросают вызов представлениям о нашей Вселенной, которые мы считаем научными и верными. И мы еще не «разобрались». Возможно, мы никогда не будем.

Итак, мультивселенная реальна? Цитируя Доктора, «…это уголок одной страны, одного континента, одной планеты, это уголок галактики, это уголок вселенной, которая вечно растет и сжимается, созидает и разрушает и никогда не остается прежней. за одну миллисекунду. И здесь так много, так много всего, что можно увидеть».

Мы оставляем это на ваше усмотрение.

Когда в марте 2020 года город Чикаго был закрыт, небольшой группе в Планетарии Адлера была предоставлена ​​творческая свобода, чтобы сделать что-то странное, что-то глупое, что-то новое для исторического музея Чикаго! Вау! «Сигнал» — единственное в Интернете научно-музыкальное, немое кино, анимация, разумные спагетти в главных ролях и легкое образовательное скетч-шоу.