Читать книгу "Уродливая Вселенная - Сабина Хоссенфельдер"

Согласно наиболее распространенному на сегодняшний день сценарию экстраполяции в прошлое, Вселенная когда-то прошла через быструю фазу расширения, известную как «инфляция». Инфляция вызывается особым, новым полем – инфлатонным, – чей эффект выражается в ускорении расширения Вселенной. Инфлатонное поле раздувает Вселенную подобно темной энергии, только куда быстрее. Когда инфляция прекращается, энергия поля переходит в частицы Стандартной модели и темную материю. А дальше история Вселенной продолжает развиваться так, как мы обсуждали в четвертой главе.

В пользу инфляции есть некоторые свидетельства, но не исчерпывающие. Тем не менее физики продолжили эту экстраполяцию еще дальше – до так называемой бесконечной инфляции. Согласно этой теории, наша родная Вселенная – всего лишь лоскуток в гораздо большем (на самом деле бесконечно большом) пространстве, которое раздувается и будет раздуваться вечно. Но поскольку инфлатонное поле подвержено квантовым флуктуациям, могут возникать пузыри, где инфляция заканчивается, и если такой пузырь станет достаточно крупным, в нем могут сформироваться галактики. Наша Вселенная содержится в таком вот пузыре. Снаружи нашего пузыря пространство все еще расширяется, а случайно возникающие квантовые флуктуации порождают и другие пузыри-вселенные – и так вечно. Все эти пузыри составляют мультивселенную. Если предположить, что эта теория верна, говорят защитники мультивселенной, значит, иные вселенные должны быть столь же реальны, как и наша.

Идее вечной инфляции почти столько же лет, как и идее инфляции вообще, – она возникла как непреднамеренный побочный результат первых инфляционных моделей в 1983 году[63]. Но бесконечная инфляция привлекала мало внимания вплоть до середины 1990-х годов, когда специалисты по теории струн нашли ей применение. Сегодня большинство исследуемых инфляционных моделей приводят к возникновению мультивселенной, хотя и не все82.

В мультивселенной, возникающей в теории вечной инфляции, при бесконечной повторяемости, обеспеченной квантовыми флуктуациями, все, что может произойти, рано или поздно произойдет. Теория бесконечной инфляции, таким образом, подразумевает, что существуют вселенные, в которых история человечества разыгрывается по какому угодно сценарию, согласующемуся с законами природы. В некоторых из таких вселенных вам казалось бы это логичным.

2. Ландшафт теории струн

Специалисты по теории струн надеялись открыть теорию всего, которая содержала бы в себе и Стандартную модель, и общую теорию относительности. Но с конца 1980-х годов становилось все очевиднее, что теория струн не может предсказать, какие частицы, поля и параметры имеются в нашей Стандартной модели. Вместо этого теория струн обуславливает целый ландшафт возможностей. Каждая точка этого ландшафта соответствует своей особой версии теории – со своими особыми частицами, параметрами и законами природы.

Если предположить, что теория струн – окончательная теория, то упомянутое отсутствие прогнозируемости является серьезной проблемой: оно означает, что теория не в состоянии объяснить, почему мы наблюдаем эту конкретную вселенную. Следовательно, чтобы увязать утверждение об окончательности теории с отсутствием прогнозируемости, специалистам по теории струн пришлось допустить, что любая возможная вселенная этого ландшафта имеет точно такие же права на существование, как и наша. Стало быть, мы живем в мультивселенной. Ландшафт теории струн благополучно слился с бесконечной инфляцией.

3. Множественные миры

Многомировая интерпретация – это вариант квантовой механики (подробнее обсудим его в шестой главе). Согласно этой интерпретации, реализуется не один из исходов, для которых квантовая механика предсказывает вероятности реализоваться, а все исходы разом, каждый в своей собственной вселенной. Мы получаем такую картину реальности, отбросив предположение, будто процесс измерения в квантовой механике вычленяет один конкретный исход. Опять-таки мы видим, что это ставка на математику вкупе со стремлением к упрощению приводит к множественным вселенным.

Множественные миры квантовой механики отличаются от различных вселенных ландшафта теории струн, поскольку существование многих миров не обязательно подразумевает изменение типов частиц от одной вселенной к другой. Однако возможно объединить эти разные мультивселенные в одну побольше 83.

4. Математическая вселенная

Идея математической вселенной доводит утверждение об окончательности теории до крайности. Раз любая теория, объясняющая нашу Вселенную, требует выбора некоей математики среди всех возможных математик, то абсолютно окончательная теория не может оправдать ни один конкретный выбор, ведь тогда понадобилась бы еще одна теория, чтобы объяснить его. А значит, напрашивается логический вывод: единственная окончательная теория есть та, в которой существуют все математики, создавая мультивселенную, где квадратный корень из –1 столь же реален, как вы и я.

Идея математической вселенной, в которой существуют все эти математически возможные структуры, была предложена Максом Тегмарком в 2007 году 84. Математическая вселенная вбирает в себя все другие мультивселенные. Хотя она и пользуется некоторой популярностью среди философов, большинство физиков обошли ее вниманием.

Из-за этого перечня у вас может создаться впечатление, будто мультивселенная – это что-то новое, но единственно новое здесь то, как упорно физики верят в ее реальность. Поскольку всякая теория нуждается в наблюдательных входных данных, чтобы определить параметры или подобрать аксиомы, любая теория приводит к мультивселенной, когда входных данных нет. Вы могли бы сказать мне: «Что ж, все эти возможные варианты выбора должны существовать, а значит, они составляют мультивселенную». Если цель – теория, которая может объяснить все из ничего, то предсказания этой теории должны в итоге стать неопределенными – и тогда мультивселенная неминуема.

Ньютон, допустим, мог бы просто отказаться измерять гравитационную постоянную и вместо этого заявить, что, мол, на каждое возможное ее значение должно быть по вселенной[64]. Эйнштейн мог бы рассудить, что все решения уравнений общей теории относительности должны существовать где-то в мультивселенной. Вы можете создать мультивселенную для любой теории – стоит лишь отбросить достаточное количество допущений или отринуть привязку к наблюдениям.

Увлечение мультивселенными возникло потому, что некоторые физики более не довольствуются теориями, объясняющими наблюдения. Пытаясь прыгнуть выше собственной головы, они избавляются от слишком многих допущений, а затем делают вывод, что мы живем в мультивселенной, поскольку больше ничего не могут объяснить.