Читать книгу "Уродливая Вселенная - Сабина Хоссенфельдер"

«Все это досужие домыслы, – добавляет Вайнберг. – Мы не знаем, правда ли хоть что-то из этого. Но как логическая возможность такой сценарий точно имеет право на существование. И есть физические теории, допускающие подобные сценарии».

Безграничные возможности

Вы – один из примерно семи миллиардов человек на этой планете. Наше Солнце – одна из примерно ста миллиардов звезд Млечного Пути. Млечный Путь – одна из примерно ста миллиардов галактик в нашей Вселенной[62]. Возможно, существуют и другие вселенные, все вместе составляющие «мультивселенную». Вы думаете, чего уж тут такого? А ведь на настоящий момент это самая спорная идея в физике.

Космолог Пол Стейнхардт называет идею мультивселенной «вычурной, неестественной, непроверяемой и, наконец, опасной для науки и общества»72. По словам Пола Дэвиса, это «лишь безыскусный деизм, обряженный в одежды научного языка»73. Джордж Эллис предостерегает, что «сторонники мультивселенной… неявным образом переопределяют понимаемое под словом “наука”»74. Дэвид Гросс считает, что «тут попахивает ангелами»75. С точки зрения Нила Турока, это «полнейшая катастрофа»76. Популяризатор науки Джон Хорган сетует, что «теории о мультивселенной не есть теории – это научная фантастика, теология, построения, созданные воображением и не стесненные доказательствами»77.

Противоположной точки зрения в этом споре придерживается, например, Леонард Сасскинд: он находит «волнующей мысль, что Вселенная, возможно, гораздо больше, богаче и разнообразнее, чем мы когда-либо думали»78. Бернард Карр полагает, что «понятие мультивселенной подразумевает новое понимание природы науки, поэтому неудивительно, что это вызывает интеллектуальный дискомфорт»79. Макс Тегмарк утверждает, что противники мультивселенной «эмоционально предубеждены против смещения всех нас из центра внимания»80. А Том Зигфрид думает, что критика идеи о мультивселенной «того же рода, как и та, что заставила некоторых ученых и философов XIX века отрицать существование атомов»81. Ух.

Так в чем же проблема? Да в том, что, как научил нас Эйнштейн, путешествовать сквозь пространство быстрее света ничто не может. Значит, в каждый конкретный момент скорость света ограничивает то, насколько далеко мы можем видеть, – этот предел называется «космологическим горизонтом». Любой переносчик, кроме света, будет медленнее или – в случае самой гравитации – таким же быстрым, как свет. Следовательно, если какой-либо объект находится настолько далеко, что свет от него еще не сумел до нас добраться, то мы не вправе утверждать, что этот объект вообще там где-то есть.

Но, хотя ничто не в силах двигаться в пространстве быстрее света, само пространство подобных пределов не знает. Оно может расширяться, что и делает в мультивселенной, быстрее света, а потому есть области, свет от которых никогда нас не достигнет. В мультивселенной все остальные вселенные располагаются в таких вот областях и поэтому причинно не связаны с нами. Недосягаемы вовек. Стало быть, говорят противники мультивселенной, вы никогда не сможете подвергнуть ее каким-либо измерениям, а значит, она не относится к сфере науки.

В ответ защитники мультивселенной заявляют: если теория имеет элементы, не поддающиеся наблюдению, это еще не означает, что она не может давать предсказаний. С тех пор как зародилась квантовая механика, мы знаем: неверно требовать, чтобы все математические структуры теории напрямую соотносились с наблюдаемыми величинами. Например, волновая функция сама по себе неизмерима – измеримо лишь распределение вероятностей, получаемое из волновой функции. Нужно сказать, что не все довольны таким положением вещей. Однако же все мы согласны с тем, что квантовая механика тем не менее крайне успешна.

Насколько охотно физики принимают ненаблюдаемые элементы теории в качестве необходимых, зависит от того, насколько они верят в эту теорию и надеются, что она приведет к еще более глубоким прозрениям. Но нет ничего априорно ненаучного в теории, содержащей ненаблюдаемые элементы.

Извлечь предсказания из теории о мультивселенной возможно – несмотря на то, что бо́льшая ее часть ненаблюдаема, – если исследовать вероятность того, что в одной из вселенных мультивселенной законы природы походят на наши. Мы бы тогда все равно не смогли вывести фундаментальные законы природы в нашей Вселенной, но все же смогли бы сделать вывод, какие законы мы бы с большей вероятностью наблюдали. А это, утверждают сторонники идеи, лучшее, что мы можем. Это смена парадигмы, сдвиг в представлении о том, каким должно быть утверждение, чтобы вообще считаться научным. Если вы с этим не согласны, если не принимаете новую науку, значит, вы препятствуете прогрессу и безнадежно отстали – ископаемые остатки, готовые погрузиться навеки в ил.

Вы не можете вычислить никаких вероятностей в мультивселенной, возражают противники идеи, поскольку есть бесконечно много возможностей для всех этих вероятностей, а вы не можете достоверно сравнить одни бесконечности с другими. Это возможно, но вам нужна тогда математическая схема – распределение вероятностей, или «мера», – которая говорила бы вам, как укротить бесконечности. И откуда же возьмется это распределение вероятностей? Чтобы получить его, вам нужна другая теория. А на этом этапе почему бы не попытаться отыскать теорию, которая вообще не порождает все эти ненаблюдаемые вселенные?

Это не вариант, отвечают защитники идеи. Если мы живем в наилучшем из всех возможных миров, то что же насчет остальных возможных миров? Нельзя их просто игнорировать. Не мы это заварили, говорят сторонники мультивселенной, наши теории заставляют нас с этим смириться. Это не мы сами – математика вынудила нас. А математика не врет. Мы просто-напросто стараемся быть объективными, хорошими учеными, говорят они. Если вы противитесь, то это чистое отпирательство, вы просто отказываетесь принять не нравящиеся вам логические следствия.

И так продолжается уже два десятилетия.

* * *

У нас нет оснований считать, что Вселенная заканчивается за космологическим горизонтом и завтра мы обнаружим, что нет больше галактик, кроме тех, что мы способны увидеть сегодня. Но как далеко простирается россыпь галактик, похожих на те, что нас окружают, никто не знает – и никто не может знать. Мы даже не знаем, бесконечно ли пространство или в конце концов замыкается само на себя, делая Вселенную конечной, замкнутой, с радиусом гораздо большим, чем мы сейчас видим.

Такое продолжение Вселенной в известном нам виде непротиворечиво, и не это обычно понимается под «мультивселенной». А вот та самая мультивселенная содержит области, нисколько не похожие на все, что мы наблюдаем вокруг себя. И есть несколько типов подобных мультивселенных, которые физики-теоретики сегодня считают логическими следствиями своих теорий.

1. Бесконечная инфляция

Наши знания о ранней Вселенной ограниченны, поскольку мы мало знаем о веществе при температурах и плотностях, превышающих те, что мы до сих пор способны были исследовать. Правда, мы можем экстраполировать свои теории – Стандартную модель и согласованную космологическую, – предполагая, что они продолжают работать точно так же. И если мы экстраполируем поведение вещества на все более ранние времена, то должны экстраполировать вместе с тем и поведение пространства-времени.