Содержание
Есть ли параллельные Вселенные? 22 увлекательных факта о космосе, которые могут как напугать, так и увлечь
Самая большая звезда, известная человеку, в 1700 раз больше Солнца!
Космос… Что нам о нем известно? Много или мало? Если сравнивать с тем, что было известно древним астрономам, – то много, а если судить по меркам Вселенной – то ничтожно мало. Тем не менее копилка наших знаний о космосе постоянно пополняется. И сегодня мы добавим в нее еще несколько интересных фактов.
1. Если вы положите палец на звезду на небе, вы предотвратите попадание фотонов, которые беспрепятственно летели на Землю в течение миллионов лет, в ваш глаз
Pixelparticle / Getty Images
Фотоны – основная единица света. Они зарождаются в центре звезды и будут путешествовать миллионы лет, прежде чем достигнут Земли. Когда вы закрываете пальцем звезду на небе, вы действительно блокируете проникновение фотонов возрастом в миллионы лет в вашу сетчатку.
2.
Вы знаете, где находится самое холодное место в известной Вселенной? А как насчет самого горячего ? Что ж, они оба прямо здесь, на Земле!
Xenotar / Getty Images
Самая холодная зарегистрированная температура во Вселенной была создана здесь, в лаборатории на Земле (-273 градуса Цельсия, или абсолютный ноль), и Большой адронный коллайдер также сумел создать самую высокую зарегистрированную температуру с тех пор, как Вселенная началась с Большого взрыва (5.5 триллиона градусов кельвина).
3. Наша галактика, Млечный Путь, настолько обширна, что даже при скорости света потребуется около 100 000 лет, чтобы пересечь ее
Alex-mit / Getty Images
Смотрите также
17 фактов о космосе, которые невозможно осознать
4. Ожидается, что примерно через 4,5 миллиарда лет Млечный Путь столкнется с галактикой Андромеды, нашим ближайшим галактическим соседом, и сформирует гигантскую эллиптическую галактику
Pavelsmilyk / Getty Images
5.
Знаете ли вы, что все планеты нашей Солнечной системы могут уместиться между Землей и Луной, имея в запасе около 4391,9 км?
youtube.com
6. И наш старый большой красный сосед, Юпитер, вдвое больше всех остальных планет в нашей Солнечной системе вместе взятых!
Dottedhippo / Getty Images
Только одна часть поверхности планеты – гигантская 150-летняя буря, называемая «Большое красное пятно», – сама в два раза больше Земли!
7. В нашей галактике есть планета, где температура в течение дня может достигать более 1000 градусов по Цельсию и, возможно, идет дождь из расплавленного стекла по горизонтали со скоростью около 7242 км в час!
Yuriy Mazur / Getty Images
Планета, известная как HD 189733b, была обнаружена космическим телескопом НАСА Хаббл и имеет кобальтово-синий цвет.
Смотрите также
26 картинок, которые раскроют факты о космосе и Вселенной
Pixelparticle / Getty Images
Это довольно спорная гипотеза, но пустота, в которой нет никакой материи, может свидетельствовать о мультивселенной.
Обнаруженная в 2007 году, она в 40 раз больше, чем самая большая ранее зарегистрированная пустота.
9. Как мы знаем, свету нужно много времени, чтобы путешествовать в космосе. Однако на самом деле есть некоторые части Вселенной, которые мы не можем видеть, потому что свет оттуда еще не достиг нас
Sankai / Getty Images
Вселенная настолько огромна, что свет от этих галактик, образовавшихся во время Большого Взрыва, до нас до сих пор не дошел!
10. Хотя вскоре космический телескоп Джеймса Уэбба позволит нам исследовать галактики, которые образовались в самом начале Вселенной, и наблюдать звезды, образующие планетные системы
Alex Wong / Getty Images
Ммммм ЧТО!?
11. Самая большая звезда, известная человеку, – UY Scuti (cупергигант UY Щита), ее радиус примерно в 1700 раз больше, чем у Солнца
Sam Cleal / 1Gai.Ru
Janiecbros / Getty Images
Космический мусор – это, по сути, все, что мы небрежно оставили, чтобы плавать в космосе, – осколки ракеты, мертвые спутники, все, что у вас есть.
Johan63 / Getty Images
В основном это более крупные спутники, которые пережили огненный процесс входа в атмосферу, и, по правде говоря, они чаще всего приземляются в океане (тьфу-тьфу-тьфу) или в каком-то отдаленном районе.
Есть целая группа исследователей, занимающихся отслеживанием космического мусора и мониторингом риска его столкновения с Землей, – насколько нам известно, никто не погиб от удара обломка старого спутника!
14. Но вот в чем дело – существует такое явление, как Синдром (эффект) Кесслера, при котором одно разрушительное событие на низкой орбите Земли может привести к тому, что все спутники распадутся на все меньшие и меньшие фрагменты, пока планета не будет окружена массивным облаком шрапнели
Petrovich9 / Getty Images
Это сделало бы почти невозможным когда-нибудь покинуть Землю.
15. Существует сверхмассивная черная дыра, несущаяся в космосе со скоростью около 8 миллионов километров в час
Pitris / Getty Images
Обычно в каждой галактике есть черная дыра, но эта была выброшена из своей родной галактики 3C 186.
Вероятно, это результат столкновения двух галактик, которые могли объединить обе черные дыры. Астрономы предсказывают, что через 20 миллионов лет она вырвется из своей галактики и будет вечно бродить по Вселенной.
NASA, Hulton Archive / Getty Images
Зонд был запущен еще в 1977 году с целью изучения Юпитера и Сатурна и сейчас выполняет вторую миссию за пределами Солнечной системы. Теперь он будет вечно дрейфовать в межзвездном пространстве. Земля, вероятно, будет испарена Солнцем через несколько миллиардов лет, в то время как «Вояджер-1», вероятно, все еще будет перемещаться в космосе.
1Gai.Ru / shutterstock.com / shutterstock.com
Сегодня Венера – сущий ад. Здесь удушающая атмосфера двуокиси углерода и почти нет водяного пара; температура достигает 462 градусов по Цельсию! Но моделирование климата показало, что на древней Венере могли быть океаны и суша, как и у нас.
Различные факторы, в том числе соотношение воды и суши и идея о том, что облака потенциально защищают Венеру от сильного солнечного света, позволяют предположить, что когда-то планета могла быть обитаемой.
18. Вполне возможно, что два куска одного и того же металла действительно сплавятся вместе, если они соприкоснутся в открытом космосе
Dkosig / Getty Images
Это известно как «холодная сварка», и происходит потому, что атомы обоих отдельных битов не знают, что они принадлежат к разным частям металла, поэтому соединяются вместе. На Земле этого не происходит, потому что всегда есть воздух или вода, разделяющие части.
19. Есть планеты-изгои, которые были сбиты с орбиты, просто остывая во Вселенной, и они могут сделать то же самое с другой планетой
Tokarsky / Getty Images
Эти блуждающие планеты не вращаются вокруг звезды, и поэтому их довольно сложно увидеть – на самом деле мы вообще не знаем, есть ли они поблизости. Однако со статистической точки зрения они недостаточно близки, чтобы вызывать беспокойство, и на самом деле мы довольно маленькая цель, учитывая размеры Солнечной системы.
Egor Suvorov / Getty Images
По словам Нила ДеГрасса Тайсона, темная материя – самая давняя неразгаданная загадка современной астрофизики.
В самом деле, это может быть даже не материя!
По сути, количество гравитации во Вселенной не совсем равно количеству наблюдаемой массы – планет, звезд, галактик, комет, черных дыр и темных облаков. Поэтому ученые предполагают, что во Вселенной существует значительная часть ненаблюдаемой, или «темной» массы, которая является источником всей этой гравитации.
21. Согласно квантовой механике, существует небольшой шанс, что вся Вселенная может спонтанно исчезнуть и никогда не вернуться
vchal / Getty Images
Эта идея основана на сложной теории, известной как вакуумный распад, – по сути, это кнопка самоуничтожения Вселенной! На данный момент это только предположение, но оно сводится к тому, находится ли Вселенная в истинном или ложном вакууме: истинный вакуум стабилен, а ложный вакуум – нет.
Если случайное квантовое колебание позволит ложному вакууму высвободить свою потенциальную энергию, он создаст пузырь истинного вакуума, который расширится со скоростью света и уничтожит все, чего он коснется.
Разрушение будет мгновенным, и в зависимости от того, где оно произойдет во Вселенной, мы можем никогда не увидеть его приближения. Помните, это всего лишь теория!
22. И, наконец, это не факт сам по себе, но рассматривали ли вы возможность того, что мы уже отправили сообщение инопланетной расе в далеком прошлом, и оно все еще добирается до них?
Santoelia / Getty Images
Космос огромен, мы уже установили это, и есть все шансы, что мы уже отправили сообщение в космос тысячи лет назад и забыли об этом (подумайте о том, как общества меняются со временем).
Мы могли либо все еще ждать получения кем-то этого сообщения, либо ответа оттуда. В этом смысле мы просто постоянно представлялись бы друг другу снова и снова, кто бы там ни был…
Обложка: 1Gai.Ru / shutterstock.com / shutterstock.com
Источник статьи: 22 Fascinating Facts About Space That Gave Me A Healthy Dose Of Existential Dread
Смотрите также
14 фактов о космосе, которые напомнят насколько сложна Вселенная
Смотрите также
5 поразительных фактов о Вселенной от астрофизика Нила Деграсса Тайсона
Смотрите также
5 научных мифов о космосе, в которые не нужно верить
Существуют ли параллельные миры и другие Вселенные?
Существуют ли другие Вселенные и параллельные миры? Вы точно задавались этим вопросом, раз читаете данную статью.
Писатели-фантасты и режиссеры фантастических фильмов постоянно придумывают новые способы визуализации параллельных Вселенных. Мало просто клонировать наш мир, развернуть его на 180 градусов и сказать, что это другой. Нужно объяснить, как именно работает система параллельных Вселенных, как там появилась жизнь и почему она так похожа или совсем непохожа на нашу. Естественно, что все подобные размышления и догадки – ничто иное как сотрясание воздуха. Никогда и никогда не предоставлял хоть каких-нибудь доказательств существования других миров. На эту тему существуют лишь теории, нет, даже гипотезы без каких-либо научных обоснований. Но это не мешает нам погружаться в данную тему, думать и рассуждать о ней. Отсутствие доказательств никак не делает ее менее интересной. Тот факт, что у ученых на этот счет информации не больше, чем у нас, даже играет нам на руку. Мы можем придумать что угодно, назвать это гипотезой, и никто ее не опровергнет.
Теорию существования параллельных миров мы затронули в статье о квантовом бессмертии.
Но там их введение было необходимо, и подробно мы тему не рассматривали – там и своих загадок было предостаточно. А сейчас мы просто поговорим в духе «а что, если?». Поэтому устраивайтесь поудобнее и давайте порассуждаем на тему того, существуют ли параллельные миры, и как их найти.
Существуют ли другие вселенные?
Что такое параллельные Вселенные
Ну, это Вселенные, и они параллельны нашей. Серьезно, а какого объяснения вы ожидали? Никто точно не знает, что это такое, как выражено и каким образом существует, если вовсе существует. У каждого на этот счет свое мнение, и все они имеют место быть ввиду отсутствия доказательств. Но, если как-то обобщить все существующие теории, то параллельный мир по большей части представляют, как другую такую же Вселенную, в которой живут другие люди или иные версии нас самих.
Почти все теории на эту тему сходятся к тому, что это просто какой-то другой мир (да, Кейт Бекинсейл там-то тоже может быть), в который нам попасть вряд ли когда-либо суждено.
Но есть и такие предположения, которые говорят, что даже параллельные миры порой пересекаются и оказывают друг на друга некоторое гравитационное воздействие. Чаще всего в роли основного признака такого «соприкосновения» выступает темная материя. Но, как вам наверняка известно, она и сама покрыта темнейшим мраком, поэтому вряд ли что-либо сможет нам доказать.
Арт параллельные Вселенные
Теории о существовании параллельных миров
«А что, если параллельные миры существуют?» Если вы не поняли, это была главная из подобных теорий. Нет, никаких научных обоснований этому не будет. Поэтому все это даже теориями не назовешь, а скорее предположениями и гипотезами. Но люди, которые об этом рассуждают, по крайней мере пытаются найти этому научное объяснение. А ведь существуют и гипотезы, основанные на магии, мистике, религии и прочем. О них мы говорить сегодня не будем.
Физик из США Хью Эверетт первым предположил то, что как минимум одна Вселенная, подобная нашей, существует. Вся его теория звучала как: «параллельный мир есть».
Как видите, даже физикам не за что зацепиться в этом вопросе.
Но такие мысли в голове Эверетта появились не спонтанно. Они берту свое начало из квантовой физики, согласно которой электрон может находится одновременно в нескольких состояниях, то бишь в суперпозиции. Подробнее о ней вы также можете прочитать в статье о квантовом бессмертии по ссылке в начале статьи. А сейчас мы углубимся в саму теорию.
Существование параллельных миров не доказано, но и не опровергнуто
Так вот, исследования, проводимые в области квантовой физики, показали, что электрон может находится одновременно в двух местах пространства. Конкретное положение он принимает лишь тогда, когда мы пытаемся его найти, тем самым оказывая на него зрительное воздействие. Получается, что у нас есть сразу два одинаковых электрона, но увидеть мы можем только один. По началу это может показаться бредом, но на самом деле им кажется вся квантовая физика. У квантового мира свои законы, которые нам пока непонятны, но отрицать их существование нельзя.
Но давайте вернемся к нашим теоретикам. Эверетт, основываясь на всем вышеописанном, предположил, что параллельные миры основаны на суперпозиции состояний. И, если вы думаете, что это теория заключается в перемещении электрона между параллельными мирами, то ошибаетесь. Нет, Хью предположил, что, наблюдая за электроном, мы сами становимся чем-то вроде квантового объекта с двумя состояниями. В одном мы видим одну версию электрона, а в другом – соответственно другую. Тема с котом Шредингера говорит нам о том же, вы совершенно правы, если так подумали. Только если теория квантового бессмертия повествует нам о перемещении между мирами самого кота, то предположения Эверетта гоняет по параллельным реальностям нас самих, когда мы открываем коробку.
Хью Эверет
При всем этом, количество дополнительных реальностей не обязательно должно равняться двум. Все будет зависеть от того, какое количество исходов может быть из того или иного события. Например, в случае с котом, квантовое бессмертие предусматривает для него бесконечное количество миров, в каждом из которых он жив.
А для наблюдателя, который открывает коробку, согласно теории Эверетта, будет только два мира. В одном он окажется с живым котом, а в другом – с мертвым.
Что примечательно, Хью не говорит о том, что существует несколько Вселенных. Он предполагает, что все это – лишь несколько разных слоев одной Вселенной. И появляются эти слои каждый раз, когда происходит нечто, что может окончиться по-разному.
Именно поэтому физику кажется, что мы никогда не сможем путешествовать между параллельными Вселенными – потому что их не существует. А переходить с одного слоя на другой, по его мнению, невозможно в принципе.
Все это кажется не просто фантастическим, а магическим. Ведь если подумать, каждое наше решение накладывает на реальность новый слой. Вы сегодня пошли на первую пару, а другой вы остался дома – появился новый мир. Задумались над тем, какое платье купить – создала новый слой для каждого из вариантов. И так можно продолжать до бесконечности, потому что таких слоев действительно бесконечное количество.
Несколько Вселенных
Подтвердить это, конечно, нельзя, но и опровергнуть тоже. В этом и есть вся прелесть подобных теорий.
Теория струн о параллельных мирах
Согласно теории струн — сравнительно новой гипотезе, в рамках которой ее создатели пытаются объединить в единое поле все известные физике виды взаимодействия, — в мире может существовать сколько угодно вселенных.
Законы природы в разных вселенных различаются, и поэтому в большинстве из них жизнь невозможна: она может возникнуть и существовать только при исключительно удачном сочетании законов природы.
Как бы редко ни встречались пригодные для существования жизни комбинации законов природы, ясно, что любая вселенная, в которой есть разумный наблюдатель, должна быть одним из таких исключений. Некоторые ученые именно этим объясняют то, что законы природы в нашей Вселенной оказались как бы подобранными под возможность существования жизни, — дело в том, что в этой Вселенной живем мы и мы можем ее наблюдать. А может быть, это просто случайное совпадение.
Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье «Теория струн для чайников». Там все описано максимально простым и интересным языком. Прочитав эту статью, вы точно поймете, что теория струн говорит о других Вселенных.
Теория струн о параллельных мирах
Одни ли мы во Вселенных?
Да кто такие эти ваши параллельные миры? Вы не можете ни увидеть, ни потрогать их, так почему вы думаете, что они существуют? Противники существования других Вселенных часто задают подобные вопросы тем, кто выдвигает такие теории. И знаете, что им отвечают? – «А почему бы и нет?». Действительно, почему бы не предположить, что параллельные реальности существуют, ведь никто не может опровергнуть это.
То, что мы не видим других миров, не значит, что их нет. Другого побережья океана мы тоже не видим, но есть. Мы можем не видеть суслика в поле, но всегда найдется каптер, который подтвердит нам, что он есть. Даже в рамках нашей Вселенной наш обзор ограничивается менее чем 14 миллиардами световых лет, потому что свет из более далеких областей до нас еще не добрался.
Со временем мы сможем увидеть больше в своей собственной Вселенной, и кто знает, вдруг через пару миллиардов лет сможем наблюдать и другую.
Многие ученые склоняются к тому, что гораздо проще предполагать существование параллельных миров, чем утверждать их отсутствие. Мы знаем о мироздании слишком мало, поэтому не можем наверняка говорить, что других Вселенных нет. Но наших знаний достаточно, чтобы предполагать, что в мире возможно многое, даже такое.
Наверняка некоторые из вас скажут, что мы не можем даже понять, есть ли другие формы жизни в нашей Вселенной, а уже пытаемся рассуждать о параллельных. Это правда, безусловно, но совсем не повод отказываться от таких рассуждений. Ведь чем больше люди задают вопросов, тем охотнее ищут на них ответы. И пусть между нами и разгадкой всех тайн Вселенной пролегает бездонная пропасть, мы все равно не бросим попытки построить через нее мост.
Почему Мультивселенная может быть самой опасной идеей в физике
В последнее десятилетие космологов поразило экстраординарное утверждение: расширяющаяся вселенная, которую мы видим вокруг себя, не единственная; что миллиарды других вселенных тоже существуют.
Нет единой вселенной — есть мультивселенная. В статьях и книгах журнала Scientific American , таких как книга Брайана Грина «Скрытая реальность» , ведущие ученые говорили о суперкоперниканской революции. С этой точки зрения не только наша планета является одной из многих, но даже вся наша вселенная незначительна в космическом масштабе вещей. Это всего лишь одна из бесчисленных вселенных, каждая из которых занимается своим делом. Слово «мультивселенная» имеет разные значения. Астрономы могут видеть на расстоянии около 42 миллиардов световых лет, наш космический визуальный горизонт. У нас нет оснований подозревать, что на этом Вселенная остановится. За ним может быть много — даже бесконечно много — доменов, очень похожих на тот, который мы видим. Каждое из них имеет разное начальное распределение материи, но во всех действуют одни и те же законы физики. Сегодня почти все космологи (включая меня) принимают этот тип мультивселенной, который Макс Тегмарк называет «уровнем 1».
Однако некоторые идут дальше. Они предполагают совершенно разные виды вселенных, с разной физикой, разной историей, возможно, с разным числом пространственных измерений. Большинство из них будут бесплодны, хотя некоторые из них будут кишеть жизнью. Главным сторонником этой мультивселенной «уровня 2» является Александр Виленкин, который рисует драматическую картину бесконечного множества вселенных с бесконечным числом галактик, бесконечным числом планет и бесконечным числом людей с вашим именем, которые читают это. статья.
Подобные заявления были сделаны с древних времен многими культурами. Новым является утверждение о том, что мультивселенная является научной теорией со всеми вытекающими отсюда предположениями о том, что она математически строгая и экспериментально проверяемая. Я скептически отношусь к этому утверждению. Я не верю, что существование этих других вселенных доказано или когда-либо может быть доказано. Сторонники мультивселенной, значительно расширяющие наше представление о физической реальности, неявным образом переопределяют то, что подразумевается под «наукой».
За горизонтом
Те, кто придерживается широкой концепции мультивселенной, выдвигают различные предположения относительно того, как может возникнуть такое распространение вселенных и где они все будут располагаться. Они могут находиться в областях космоса далеко за пределами нашего собственного, как это предусмотрено моделью хаотической инфляции Алана Х. Гута, Андрея Линде и других [см. «Самовоспроизводящаяся инфляционная Вселенная» Андрея Линде; Scientific American, ноябрь 1994 г.]. Они могут существовать в разные эпохи времени, как это было предложено в модели циклической вселенной Пола Дж. Стейнхардта и Нила Турока [см. «Миф о начале времени» Габриэле Венециано; Scientific American, май 2004 г.]. Они могут существовать в том же пространстве, что и мы, но в другой ветви квантовой волновой функции, которую отстаивает Дэвид Дойч [см. «Квантовая физика путешествий во времени» Дэвида Дойча и Майкла Локвуда; Научный американец 19 марта94]. У них может не быть местоположения, поскольку они полностью отсоединены от нашего пространства-времени, как предполагают Тегмарк и Деннис Скиама [см.
«Параллельные вселенные» Макса Тегмарка; Scientific American, май 2003 г.].
Из этих вариантов наиболее распространенным является вариант хаотической инфляции, и я сосредоточусь на нем; однако большинство моих замечаний относится и ко всем другим предложениям. Идея состоит в том, что пространство в целом — это вечно расширяющаяся пустота, внутри которой квантовые эффекты постоянно порождают новые вселенные, как ребенок, пускающий мыльные пузыри. Концепция инфляции восходит к 1980-х, и физики разработали его на основе своей наиболее всеобъемлющей теории природы: теории струн. Теория струн позволяет пузырям сильно отличаться друг от друга. Фактически каждый начинает жизнь не только со случайным распределением материи, но и со случайными типами материи. Наша Вселенная содержит такие частицы, как электроны и кварки, взаимодействующие посредством таких сил, как электромагнетизм; в других вселенных могут быть совсем другие типы частиц и сил, то есть другие локальные законы физики. Полный набор разрешенных местных законов известен как ландшафт.
В некоторых интерпретациях теории струн ландшафт огромен, что обеспечивает огромное разнообразие вселенных.
Многих физиков, говорящих о мультивселенной, особенно сторонников теории струн, не слишком волнуют параллельные вселенные как таковые. Для них возражения против мультивселенной как понятия не имеют значения. Их теории живут или умирают, основываясь на внутренней непротиворечивости и, можно надеяться, на результатах лабораторных испытаний. Они предполагают мультивселенный контекст для своих теорий, не беспокоясь о том, как он возникает, а именно это и беспокоит космологов.
Для космолога основной проблемой всех предложений мультивселенной является наличие космического визуального горизонта. Горизонт — это предел того, как далеко мы можем видеть, потому что сигналы, движущиеся к нам со скоростью света (которая конечна), не имели времени с момента возникновения Вселенной, чтобы достичь нас издалека. Все параллельные вселенные лежат за пределами нашего горизонта и остаются за пределами нашей способности видеть, сейчас или когда-либо, независимо от того, как развиваются технологии.
На самом деле, они слишком далеко, чтобы хоть как-то повлиять на нашу вселенную. Вот почему ни одно из утверждений энтузиастов мультивселенной не может быть напрямую подтверждено.
Сторонники говорят нам, что мы можем сказать в общих чертах, что происходит в 1000 раз дальше нашего космического горизонта, 10100 раз, 101 000 000 раз, бесконечность — все на основе данных, которые мы получаем в пределах нашего горизонта. Это экстраполяция экстраординарного рода. Может быть, Вселенная смыкается в очень большом масштабе, и там нет бесконечности. Может быть, вся материя во Вселенной где-то кончается, и после этого всегда остается пустое пространство. Возможно, пространство и время заканчиваются в сингулярности, ограничивающей Вселенную. Мы просто не знаем, что происходит на самом деле, ибо информации об этих регионах у нас нет и не будет.
Семь сомнительных аргументов
Большинство сторонников мультивселенной — осторожные ученые, которые хорошо осведомлены об этой проблеме, но думают, что мы все еще можем делать обоснованные предположения о том, что там происходит.
Их аргументы делятся на семь основных типов, каждый из которых сталкивается с проблемами.
У космоса нет конца. Мало кто спорит с тем, что космос простирается за пределы нашего космического горизонта и что многие другие сферы лежат за пределами того, что мы видим. Если этот ограниченный тип мультивселенной существует, мы можем экстраполировать то, что видим, на области за горизонтом, со все большей и большей неопределенностью в отношении отдаленных регионов. Тогда легко представить более сложные типы вариаций, включая альтернативную физику, происходящую там, где мы не можем видеть. Но проблема этого типа экстраполяции, от известного к неизвестному, в том, что никто не может доказать, что вы ошибаетесь. Как ученые могут решить, является ли их картина ненаблюдаемой области пространства-времени разумной или неразумной экстраполяцией того, что мы видим? Могут ли другие вселенные иметь другое начальное распределение материи, или они также могут иметь другие значения фундаментальных физических констант, таких как те, которые определяют силу ядерных сил? Вы можете получить любой из них, в зависимости от того, что вы предполагаете.
Известная физика предсказывает другие области. Предлагаемые единые теории предсказывают такие объекты, как скалярные поля, гипотетический родственник других полей, заполняющих пространство, таких как магнитное поле. Такие поля должны вызывать космическую инфляцию и создавать вселенные до бесконечности. Эти теории хорошо обоснованы теоретически, но природа предполагаемых полей неизвестна, и экспериментаторам еще предстоит продемонстрировать их существование, не говоря уже об измерении их предполагаемых свойств. Важно отметить, что физики не доказали, что динамика этих полей может привести к тому, что в разных пузырьковых вселенных будут действовать разные законы физики.
Теория, предсказывающая бесконечность вселенных, проходит ключевой наблюдательный тест. Космическое микроволновое фоновое излучение показывает, как выглядела Вселенная в конце эры ее горячего раннего расширения. Образцы в нем предполагают, что наша Вселенная действительно претерпела период инфляции.
Но не все виды инфляции продолжаются вечно и создают бесконечное количество пузырьковых вселенных. Наблюдения не выделяют необходимый тип инфляции из других типов. Некоторые космологи, такие как Стейнхардт, даже утверждают, что вечная инфляция привела бы к другим моделям фонового излучения, чем мы видим [см. «Дебаты об инфляции» Пола Дж. Стейнхардта; Scientific American, апрель 2011 г.]. Линде и другие не согласны. Кто прав? Все зависит от ваших предположений о физике инфляционного поля.
Фундаментальные константы точно настроены на жизнь. Замечательным фактом о нашей Вселенной является то, что физические константы имеют правильные значения, необходимые для существования сложных структур, включая живые существа. Стивен Вайнберг, Мартин Рис, Леонард Сасскинд и другие утверждают, что экзотическая мультивселенная дает четкое объяснение этому кажущемуся совпадению: если все возможные значения встречаются в достаточно большом наборе вселенных, то где-то обязательно найдутся пригодные для жизни.
Это рассуждение применялось, в частности, для объяснения плотности темной энергии, которая сегодня ускоряет расширение Вселенной. Я согласен с тем, что мультивселенная является возможным объяснением ценности этой плотности; возможно, это единственный научно обоснованный вариант, который у нас есть прямо сейчас. Но у нас нет надежды проверить это наблюдательно. Кроме того, в большинстве анализов проблемы предполагается, что основные уравнения физики везде одинаковы, различаются только константы, но если серьезно относиться к мультивселенной, это не обязательно так [см. «В поисках жизни в мультивселенной» Алехандро Дженкинс и Гилад Перес; Scientific American, январь 2010 г.].
Фундаментальные константы соответствуют предсказаниям мультивселенной. Этот аргумент уточняет предыдущий, предполагая, что вселенная приспособлена для жизни не более точно, чем это необходимо. Сторонники оценили вероятности различных значений плотности темной энергии. Чем выше значение, тем оно более вероятно, но тем враждебнее будет Вселенная к жизни.
Наблюдаемое нами значение должно находиться как раз на границе непригодности для жизни, и так оно и есть. Где аргумент спотыкается, так это в том, что мы не можем применить аргумент вероятности, если нет мультивселенной, к которой можно было бы применить концепцию вероятности. Таким образом, этот аргумент предполагает желаемый результат до того, как он начнется; оно просто неприменимо, если существует только одна физически существующая вселенная. Вероятность — это проверка непротиворечивости предположения о мультивселенной, а не доказательство ее существования.
Теория струн предсказывает разнообразие вселенных. Теория струн превратилась из теории, объясняющей все, в теорию, в которой возможно практически все. В своем нынешнем виде он предсказывает, что многие существенные свойства нашей Вселенной являются чистой случайностью. Если Вселенная единственная в своем роде, эти свойства кажутся необъяснимыми. Как понять, например, тот факт, что физика обладает именно теми строго ограниченными свойствами, которые позволяют существовать жизни? Если вселенная — одна из многих, эти свойства имеют смысл.
Ничто не выделяло их; это просто те, которые возникли в нашем регионе пространства. Если бы мы жили в другом месте, мы бы наблюдали другие свойства, если бы действительно могли там существовать (в большинстве мест жизнь была бы невозможна). Но теория струн — это не проверенная временем теория; это даже не полная теория. Если бы у нас было доказательство правильности теории струн, ее теоретические предсказания могли бы стать законным, экспериментально обоснованным аргументом в пользу мультивселенной. У нас нет таких доказательств.
Все, что может случиться, случается. Пытаясь объяснить, почему природа подчиняется одним законам, а не другим, некоторые физики и философы предположили, что природа никогда не делала такого выбора: где-то применимы все мыслимые законы. Эта идея частично вдохновлена квантовой механикой, которая, как примечательно выразился Мюррей Гелл-Манн, утверждает, что все, что не запрещено, является обязательным. Частица проходит все возможные пути, и то, что мы видим, является средневзвешенным значением всех этих возможностей.
Возможно, то же самое верно и для всей вселенной, подразумевая мультивселенную. Но у астрономов нет ни малейшего шанса наблюдать это разнообразие возможностей. На самом деле, мы даже не можем знать, каковы возможности. Мы можем понять это предложение только перед лицом некоего непроверяемого организующего принципа или структуры, которая решает, что разрешено, а что нет — например, что все возможные математические структуры должны быть реализованы в некоторой физической области (как предложил Тегмарк). Но мы понятия не имеем, какие виды существования влечет за собой этот принцип, кроме того факта, что он по необходимости должен включать в себя мир, который мы видим вокруг себя. И у нас нет никакой возможности проверить существование или природу любого такого организующего принципа. В некотором смысле это привлекательное предложение, но предлагаемое им применение к реальности — чистая спекуляция.
Отсутствие доказательств
Хотя теоретические аргументы не оправдывают ожиданий, космологи также предложили различные эмпирические тесты для параллельных вселенных.
Космическое микроволновое фоновое излучение может нести некоторые следы других пузырей-вселенных, если, например, наша Вселенная когда-либо сталкивалась с другим пузырем типа, подразумеваемого сценарием хаотической инфляции. Фоновое излучение может также содержать остатки вселенных, которые существовали до Большого взрыва в бесконечном цикле вселенных. Это действительно способы получить реальное свидетельство существования других вселенных. Некоторые космологи даже утверждали, что видели такие остатки. Однако утверждения о наблюдениях сильно оспариваются, и многие из гипотетически возможных мультивселенных не привели бы к таким доказательствам. Таким образом, наблюдатели могут тестировать только некоторые определенные классы моделей мультивселенной.
Второй наблюдательный тест заключается в поиске вариаций одной или нескольких фундаментальных констант, которые подтвердят предположение о том, что законы физики не так уж неизменны. Некоторые астрономы утверждают, что обнаружили такие вариации [см.
«Непостоянные константы» Джона Д. Бэрроу и Джона К. Уэбба; Scientific American, июнь 2005 г.]. Большинство, однако, считают доказательства сомнительными.
Третий тест заключается в измерении формы наблюдаемой Вселенной: является ли она сферической (положительно изогнутой), гиперболической (отрицательно изогнутой) или «плоской» (неискривленной)? Сценарии мультивселенной обычно предсказывают, что Вселенная не является сферической, потому что сфера замыкается сама на себя, допуская только конечный объем. К сожалению, этот тест нельзя назвать чистым. Вселенная за нашим горизонтом могла иметь иную форму, чем в наблюдаемой части; более того, не все теории мультивселенной исключают сферическую геометрию.
Лучшей проверкой является топология вселенной: закручивается ли она, как пончик или крендель? Если это так, то она будет иметь конечный размер, что определенно опровергнет сценарии мультивселенной, основанные на хаотической инфляции. Такая форма будет создавать повторяющиеся узоры на небе, такие как гигантские круги в космическом микроволновом фоновом излучении.
Наблюдатели искали и не смогли найти ни одной такой закономерности. Но этот нулевой результат нельзя рассматривать как довод в пользу мультивселенной. Это просто означает, что определенные типы единой вселенной исключены.
Наконец, физики могут надеяться доказать или опровергнуть некоторые теории, предсказывающие Мультивселенную. Они могут найти свидетельства наблюдений против хаотических версий инфляции или обнаружить математическое или эмпирическое несоответствие, которое заставит их отказаться от теории струн. Этот сценарий подорвал бы большую часть мотивации поддержки идеи мультивселенной, хотя и не исключил бы ее полностью.
Слишком много места для маневра
В общем, дело в мультивселенной неубедительно. Основная причина заключается в чрезвычайной гибкости предложения: это скорее концепция, чем четко определенная теория. Большинство предложений представляют собой лоскутное одеяло из различных идей, а не связное целое. Основной механизм вечной инфляции сам по себе не приводит к тому, что физика различается в каждой области мультивселенной; для этого его нужно соединить с другой спекулятивной теорией.
Хотя их можно совместить, в этом нет ничего неизбежного.
Ключевым шагом в обосновании мультивселенной является экстраполяция от известного к неизвестному, от проверяемого к непроверяемому. Вы получите разные ответы в зависимости от того, что вы решите экстраполировать. Поскольку теории, связанные с мультивселенной, могут объяснить почти все, что угодно, любое наблюдение может быть согласовано с некоторым вариантом мультивселенной. Различные «доказательства», по сути, предполагают, что мы должны принять теоретическое объяснение вместо того, чтобы настаивать на проверке наблюдениями. Но такое тестирование до сих пор было центральным требованием научных усилий, и мы отказываемся от него на свой страх и риск. Если мы ослабим потребность в надежных данных, мы ослабим основную причину успеха науки на протяжении последних столетий.
Действительно, объединяющее объяснение некоторого ряда явлений имеет больший вес, чем мешанина из отдельных аргументов в пользу одних и тех же явлений.
Если объединяющее объяснение обязательно предполагает существование ненаблюдаемых сущностей, таких как параллельные вселенные, мы можем чувствовать себя обязанными принять эти сущности. Но ключевой вопрос здесь заключается в том, сколько непроверяемых сущностей необходимо. В частности, выдвигаем ли мы гипотезы о большем или меньшем количестве сущностей, чем число явлений, которые необходимо объяснить? В случае мультивселенной мы предполагаем существование огромного количества — возможно, даже бесконечности — ненаблюдаемых сущностей, чтобы объяснить только одну существующую вселенную. Едва ли это соответствует строгим требованиям английского философа XIV века Уильяма Оккама о том, что «сущности не должны умножаться без необходимости».
Сторонники мультивселенной выдвигают последний аргумент: хороших альтернатив нет. Каким бы неприятным ни казалось ученым распространение параллельных миров, если бы это было лучшим объяснением, мы были бы вынуждены его принять; и наоборот, если мы хотим отказаться от мультивселенной, нам нужна жизнеспособная альтернатива.
Это исследование альтернатив зависит от того, какое объяснение мы готовы принять. Физики всегда надеялись, что законы природы неизбежны — что вещи таковы, каковы они есть, потому что они не могли бы быть иными, — но мы не смогли доказать, что это правда. Существуют и другие варианты. Вселенная может быть чистой случайностью — так уж сложилось. Или вещи могут в каком-то смысле быть такими, какие они есть — цель или намерение каким-то образом лежат в основе существования. Наука не может определить, что именно, потому что это метафизические вопросы.
Ученые предложили мультивселенную как способ решения глубоких вопросов о природе существования, но это предложение оставляет нерешенными основные вопросы. Все те же вопросы, которые возникают в отношении вселенной, возникают снова в отношении мультивселенной. Если мультивселенная существует, возникла ли она благодаря необходимости, случайности или цели? Это метафизический вопрос, на который никакая физическая теория не может ответить ни для вселенной, ни для мультивселенной.
Чтобы добиться прогресса, нам нужно придерживаться идеи, что эмпирическое тестирование является ядром науки. Нам нужен какой-то каузальный контакт с любыми сущностями, которые мы предлагаем; в противном случае ограничений нет. Ссылка может быть немного косвенной. Если сущность ненаблюдаема, но абсолютно необходима для свойств других сущностей, которые действительно проверяются, ее можно считать верифицированной. Но тогда бремя доказательства сводится к тому, чтобы показать, что это абсолютно необходимо для сети объяснения. Вызов, который я ставлю перед сторонниками мультивселенной, звучит так: можете ли вы доказать, что невидимые параллельные вселенные необходимы для объяснения мира, который мы видим? И является ли связь существенной и неизбежной?
Каким бы скептичным я ни был, я думаю, что созерцание мультивселенной — это прекрасная возможность поразмышлять о природе науки и конечной природе существования: почему мы здесь. Это приводит к новым и интересным выводам, а также является продуктивной исследовательской программой.
При рассмотрении этой концепции нам нужен непредвзятый ум, хотя и не слишком открытый. Это деликатный путь. Параллельные вселенные могут существовать, а могут и не существовать; дело не доказано. Нам придется жить с этой неопределенностью. Нет ничего плохого в научно обоснованных философских рассуждениях, которыми и являются предположения о мультивселенной. Но мы должны назвать его таким, какой он есть.
Первоначально эта статья была опубликована под названием «Действительно ли существует Мультивселенная?» в SA Special Editions 23, 3s, 76-81 (август 2014 г.)
doi:10.1038/scientificamericanuniverse0814-76
БОЛЬШЕ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ
Вопросы философии космологии. Джордж Ф. Р. Эллис в Философия физики . Под редакцией Джереми Баттерфилда и Джона Эрмана. Elsevier, 2006. arxiv.org/abs/astro-ph/0602280
.
Вселенная или Мультивселенная? Под редакцией Бернарда Карра. Издательство Кембриджского университета, 2009.
.
Скрытая реальность: параллельные вселенные и глубинные законы космоса.
Брайан Грин. Кнопф, 2011.
Высшие размышления: великие теории и неудачные революции в физике и космологии. Хельге Краг. Oxford University Press, 2011.
Что такое Мультивселенная и есть ли доказательства ее существования?
Что находится за пределами наблюдаемой Вселенной? Возможно ли, что наша вселенная — лишь одна из многих в гораздо большей мультивселенной?
Кино не может насытиться изучением этих вопросов. От блокбастеров о супергероях, таких как «Доктор Стрэндж в мультивселенной безумия» , до любимой инди-игры «Все везде и сразу» , научно-фантастические истории полны творческих взаимодействий между альтернативными реальностями. И в зависимости от того, какого космолога вы спросите, концепция мультивселенной — это больше, чем чистая фантазия или удобный прием для повествования.
Представления человечества об альтернативных реальностях древни и разнообразны — в 1848 году Эдгар Аллан По даже написал стихотворение в прозе, в котором вообразил существование «бесконечной последовательности Вселенных».
Но концепция мультивселенной действительно получила распространение, когда современные научные теории, пытающиеся объяснить свойства нашей вселенной, предсказали существование других вселенных, где события происходят за пределами нашей реальности.
«Наше понимание реальности далеко не полное, — говорит физик из Стэнфордского университета Андрей Линде. «Реальность существует независимо от нас».
Если они существуют, то эти вселенные отделены от нашей, недосягаемы и не поддаются никакому прямому измерению (по крайней мере, пока). И это заставляет некоторых экспертов усомниться в том, что поиск мультивселенной когда-либо может быть действительно научным.
Узнают ли когда-нибудь ученые, единственная ли наша Вселенная? Мы разбираем различные теории о возможной мультивселенной, включая другие вселенные со своими собственными законами физики, и о том, могут ли там существовать многие версии вас.
Что такое мультивселенная?
Мультивселенная — это термин, который ученые используют для описания идеи о том, что помимо наблюдаемой вселенной могут существовать и другие вселенные.
Мультивселенные предсказываются несколькими научными теориями, описывающими различные возможные сценарии — от областей пространства в разных плоскостях, отличных от нашей Вселенной, до отдельных пузырьковых вселенных, которые постоянно возникают.
Единственное, что объединяет все эти теории, это то, что они предполагают, что пространство и время, которые мы можем наблюдать, не являются единственной реальностью.
Хорошо… но почему ученые считают, что может существовать более одной вселенной?
«Мы не можем объяснить все особенности нашей Вселенной, если есть только одна из них», — говорит научный журналист Том Зигфрид, чья книга « Число небес » исследует, как концепции мультивселенной развивались на протяжении тысячелетий.
«Почему фундаментальные константы природы такие, какие они есть?» Зигфрид недоумевает. «Почему в нашей Вселенной достаточно времени для создания звезд и планет? Почему звезды сияют так, как они это делают, только с нужным количеством энергии? Все это вопросы, на которые у нас нет ответов в наших физических теориях».
Зигфрид говорит, что существует два возможных объяснения: во-первых, нам нужны новые, лучшие теории для объяснения свойств нашей вселенной. Или, говорит он, возможно, что «мы всего лишь одна из множества разных вселенных, и мы живем в той, в которой хорошо и комфортно».
Какие теории мультивселенной наиболее популярны?
Возможно, наиболее научно признанная идея исходит из так называемой инфляционной космологии, которая заключается в том, что в краткие моменты после Большого взрыва Вселенная быстро и экспоненциально расширялась. Космическая инфляция объясняет многие наблюдаемые свойства Вселенной, такие как ее структура и распределение галактик.
«Эта теория поначалу выглядела как часть научной фантастики, хотя и весьма изобретательная», — говорит Линде, один из создателей теории космической инфляции. «Но она объяснила так много интересных особенностей нашего мира, что люди начали относиться к ней серьезно».
Одно из предсказаний теории состоит в том, что инфляция может происходить снова и снова, возможно, бесконечно, создавая созвездие пузырьковых вселенных.
Не все эти пузыри будут иметь те же свойства, что и наши — это могут быть пространства, в которых физика ведет себя иначе. Некоторые из них могут быть похожи на нашу вселенную, но все они существуют за пределами области, которую мы можем наблюдать напрямую.
Какие еще идеи?
Другой убедительный тип мультивселенной называется многомировой интерпретацией квантовой механики, которая представляет собой теорию, математически описывающую поведение материи. Предложенная физиком Хью Эвереттом в 1957 году многомировая интерпретация предсказывает наличие ветвящихся временных линий или альтернативных реальностей, в которых наши решения действуют по-разному, иногда приводя к совершенно разным результатам.
«Хью Эверетт говорит: смотрите, на самом деле существует бесконечное количество параллельных Земель, и когда вы проводите эксперимент и получаете вероятности, в основном все, что доказывает, это то, что вы живете на Земле, где это было результатом того эксперимента, — говорит физик Джеймс Какалиос из Миннесотского университета, написавший о физике (или нет) супергероев.
«Но на других Землях результат другой».
В соответствии с этой интерпретацией, версии вас могли бы прожить множество разных возможных жизней, которые вы могли бы прожить, если бы приняли другие решения. Однако единственная реальность, которую вы можете воспринять, это та, в которой вы обитаете.
Так где же существуют все эти другие Земли?
Все они пересекаются в измерениях, к которым мы не можем получить доступ. Макс Тегмарк из Массачусетского технологического института называет этот тип мультивселенной мультивселенной уровня III, где несколько сценариев разыгрываются в ветвящихся реальностях.
«В многомировой интерпретации у вас все еще есть атомная бомба, просто вы не знаете точно, когда она взорвется», — говорит Линде. И, возможно, в некоторых из этих реалий этого не произойдет.
Напротив, множественные вселенные, предсказанные некоторыми теориями космической инфляции, представляют собой то, что Тегмарк называет мультивселенной Уровня II, где фундаментальная физика может различаться в разных вселенных.
Линде говорит, что в инфляционной мультивселенной «вы даже не знаете, возможны ли в некоторых частях Вселенной атомные бомбы в принципе».
Итак, если я хочу встретиться с собой, как мне туда добраться? Можем ли мы путешествовать между мультивселенными?
К сожалению, нет. Ученые не считают возможным путешествовать между вселенными, по крайней мере, пока.
«Если многие известные нам законы физики, которые довольно прочно установлены, неверны, вы не можете путешествовать в эти мультивселенные», — говорит Зигфрид. «Но кто знает? Я не говорю, что через тысячу лет кто-то не сможет придумать то, чего вы никогда не могли себе представить».
Есть ли прямые доказательства существования мультивселенных?
Несмотря на то, что некоторые особенности Вселенной, кажется, требуют существования мультивселенной, ничего не наблюдалось напрямую, что указывало бы на то, что она действительно существует. До сих пор доказательства, подтверждающие идею мультивселенной, носят чисто теоретический, а в некоторых случаях и философский характер.
Некоторые эксперты утверждают, что это может быть великое космическое совпадение, что Большой взрыв создал идеально сбалансированную вселенную, которая как раз подходит для нашего существования. Другие ученые считают более вероятным, что существует любое количество физических вселенных, и что мы просто обитаем в той, которая имеет подходящие характеристики для нашего выживания.
Бесконечное количество чередующихся маленьких карманных вселенных или вселенных-пузырей, некоторые из которых имеют разную физику или разные фундаментальные константы, — это привлекательная идея, — говорит Какалиос. «Вот почему некоторые люди относятся к этим идеям серьезно, потому что они помогают решать определенные философские вопросы», — говорит он.
Ученые спорят о том, является ли мультивселенная эмпирически проверяемой теорией; некоторые сказали бы нет, учитывая, что мультивселенная по определению независима от нашей собственной вселенной и к ней невозможно получить доступ. Но, возможно, мы просто не придумали правильный тест.