Наука и Техника

Наука И Техника
5 февраля 2015

Существует ли другая версия вас в параллельной вселенной?

«Иди же, есть и другие миры кроме этих», — писал Стивен Кинг в «Темной башне». Одной из самых интересных тем для обсуждения является то, что наша реальность — наша Вселенная, как мы ее воспринимаем — может быть не единственной версией происходящего. Возможно, существуют другие Вселенные; возможно, и у них есть свои варианты, в которых происходят другие события и принимаются другие решения — своего рода мультивселенная.

Американское астрономическое сообщество регулярно обсуждает параллельные миры, фантастические или научные их аспекты и собирается ежегодно. На последнем собрании речь о параллельных мирах держал Макс Тегмарк, известный астрофизик.

Вселенная, какой ее видят самые мощные телескопы (даже в теории), огромна, велика и массивна. Вместе с фотонами и нейтрино, она содержит около 10^90 частиц, скомканных и сгруппированных вместе с сотнях миллиардов или триллионов галактик. В каждой из этих галактик триллион звезд (в среднем), и они разбросаны в космосе в сфере около 92 миллиардов световых лет в диаметре, с нашей точки зрения.

Но несмотря на то, что подсказывает нам интуиция, это все не означает, что мы находимся в центре конечной Вселенной. По сути, все доказательства указывают совсем на противоположное.

Причина того, что Вселенная кажется конечной для нас — причина того, что мы не видим дальше определенного расстояния, — не заключается в том, что Вселенная конечна, а скорее в том, что в своем нынешнем состоянии Вселенная существует определенное время. Вы должны знать, что Вселенная не постоянна во времени и пространстве, а эволюционировала от более однородной, горячей и плотной к холодной, неоднородной и размытой к нынешнему времени.

В результате этого у нас есть богатая Вселенная, изобилующая многими поколениями звезд, сверххолодным фоном остаточного излучения, удаляющимися от нас галактиками и определенными пределами, ограничивающими наше зрение. Эти пределы устанавливаются расстоянием, которое прошел свет с момента Большого Взрыва.

И это, как вы понимаете, совсем не означает, что за пределами видимой Вселенной нет ничего. У нас есть все основания полагать, как с теоретической, так и эмпирической точек зрения, что за пределами видимого есть много и даже бесконечно много невидимого.

Экспериментально мы можем измерить несколько интересных величин, включая пространственную кривизну Вселенной, ее гладкость и однородность в температурном и плотностном планах и ее эволюцию со временем.

Мы обнаружили, что Вселенная относительно плоская в пространственном отношении и относительно равномерна в своем объеме, который выходит за пределы видимого нам; возможно, наша Вселенная входит в другую Вселенную, крайне похожую на нашу, но растягивающуюся на сотни миллиардов световых лет во всех направлениях, чего мы не видим.

Однако в теории все еще интереснее. Мы можем экстраполировать Большой Взрыв назад и дойти даже не до его чрезвычайно горячего, плотного, расширяющегося состояния и даже не до бесконечно горячего и плотного состояния, а еще дальше — до самых первых моментов его существования — до фазы, которая предшествовала Большому Взрыву.

Эта фаза, период космологической инфляции, описывает фазу Вселенной, где вместо Вселенной, наполненной материей и радиацией, была Вселенная, наполненная энергией, присущей самому пространству: в состоянии, которое приводило к расширению Вселенной в геометрической прогрессии. То есть Вселенная расширялась не постепенно вместе с неторопливым течением времени, а в два, четыре, шесть, восемь раз быстрее — чем дальше от центра, тем больше прогрессия.

Поскольку это расширение происходило не только по экспоненте, но и весьма быстро, «удвоение» происходило с периодичностью в 10^-35 секунды. То есть как только проходило 10^-34 секунды, Вселенная была уже в 1000 раз больше изначального размера; еще 10^-33 секунд — Вселенная уже в 10^30 раз больше изначального размера; к тому времени, как прошло 10^-32 секунд, Вселенная была в 10^300 раз больше изначального размера и так далее. Экспонента — сильная штука не потому, что быстрая, а потому что настойчивая.

Очевидно, что Вселенная не всегда расширялась таким образом — мы здесь, инфляция завершилась, Большой Взрыв состоялся. Мы можем представить инфляцию в виде шара, скатывающегося с пологого. Пока шар находится у вершины холма, он катится, хоть и медленно, инфляция продолжается. Когда шар скатывается в долину, инфляция заканчивается, энергия пространства преобразуется в материю и излучение; инфляционное состояние перетекает в горячий Большой Взрыв.

Прежде чем мы перейдем к тому, чего мы не знаем об инфляции, стоит сказать, что мы о ней знаем. Инфляция не похожа на шар — который катится по классическому полю, — она скорее волна, распространяющаяся во времени, подобно квантовому полю.

Это означает, что чем дальше идет время, тем больше пространства создается в процессе инфляции, и в некоторых регионах, с позиции вероятности, инфляция заканчивается, тогда как в других продолжается. Регионы, в которых заканчивается инфляция, переживают Большой Взрыв и наблюдают рождение Вселенной, тогда как остальные регионы продолжают переживать инфляцию.

По мере течения времени, из-за динамики расширения, регионы, в которых инфляция завершилась, никогда не сталкиваются и не взаимодействуют; регионы же, в которых инфляция продолжается, толкают друг друга, взаимодействуют. Вот именно этого мы и ждем увидеть, основываясь на известных законах физики и наблюдаемых событий, существующих в нашей Вселенной, которые расскажут нам об инфляционных состояниях. Некоторых вещей, правда, мы не знаем, что рождает неопределенности и вероятности одновременно.

Мы не знаем, как долго длилось инфляционное состояние, пока не закончилось и не перешло в Большой Взрыв. Вселенная может быть ненамного меньше наблюдаемой, может быть на много порядков больше или вообще бесконечной.
Мы не знаем, будут ли регионы, в которых инфляция завершилась, одинаковыми или же серьезно отличаться от нашего. Есть допущение, что существуют (неизвестные) физические динамики, которые приводят фундаментальные константы в соответствие — массы частиц, силы фундаментальных взаимодействий, количество темной энергии, — вроде тех, что в нашем регионе. Но есть и допущение, что в разных регионах с оконченной инфляцией могут быть совершенно разные вселенные с разными типами физик и констант.
И если вселенные похожи друг на друга с точки зрения физики, а число этих вселенных бесконечно, а многомировая интерпретация квантовой механики абсолютно верна, значит ли это, что существуют параллельные вселенные, в которых все развивается точно так же, как в нашей, за исключением одного-единственного крошечного квантового события?
Инфляция

Короче говоря, может ли существовать подобная нашей вселенная, в которой все происходило в точности так же, за исключением одной крошечной вещи, которая кардинально изменила жизнь вашего альтер эго в другой вселенной?

Где вы уехали работать за границу, а не остались в стране?
Где вы избили грабителя, а не он вас?
Где вы отказались от первого поцелуя?
Где событие, определившее жизнь или смерть, пошло иначе?
Это невероятно: возможно, существует вселенная на каждый из возможных вариантов развития событий. Есть даже ненулевая вероятность появления вселенной, в точности копирующей нашу.

Правда, есть множество оговорок, чтобы допускать такое. Во-первых, инфляционное состояние должно было продолжаться не только 13,8 миллиарда лет — как в нашей Вселенной — а в течение неограниченного количества времени. Почему?

Если Вселенная расширялась экспоненциально — не в течение кратчайшей доли секунды, а в течение 13,8 миллиарда лет (4 x 10^17 секунд), — то мы говорим о гигантском пространстве. То есть, даже если существуют регионы, в которых инфляция завершилась, большую часть Вселенной будут представлять регионы, в которых она продолжается.

Таким образом, мы будем иметь дело с по меньшей мере 10^10^50 вселенных, которые начинали с начальными условиями, подобными нашей Вселенной. Это гигантское число. И все же бывают числа и побольше. Например, если взяться описать возможные вероятности взаимодействия частиц.

В каждой вселенной 10^90 частиц, и нам нужно, чтобы у каждой из них была та же история взаимодействия на протяжении 13,8 миллиарда лет, что и у нашей вселенной, чтобы получить идентичную вселенную. Для вселенной с 10^90 частиц с 10^10^50 возможных вариантов такой вселенной нужно, чтобы каждая эта частица взаимодействовала с другой на протяжении 13,8 миллиарда лет. Число, которое вы видите выше, это просто 1000! (или (10^3)!), факториал 1000, описывающий число возможных перестановок 1000 разных частиц в любой момент времени. (10^3)! больше, чем (10^1000), что-то около 10^2477.

Но во Вселенной не 1000 частиц, а 10^90. Каждый раз, когда две частицы взаимодействуют между собой, может быть не только один результат, а целый квантовый спектр результатов. Получается, есть намного больше, чем (10^90)! возможных результатов взаимодействия частиц во Вселенной, и это число во много гуголплексов раз больше ничтожного числа вроде 10^10^50.

Другими словами, число возможных вариантов взаимодействия частиц в любой Вселенной возрастает до бесконечности намного быстрее, чем растет число возможных Вселенных вследствие инфляции.

Даже если отложить в сторону такие моменты, что может быть бесконечное число значений фундаментальных констант, частиц и взаимодействий, даже если отложить проблемы интерпретаций, мол, описывает ли многомировая интерпретация нашу физическую реальность в принципе, все сводится к тому, что число возможных вариантов развития растет так быстро — намного быстрее, чем экспоненциально, — что если только инфляция не продолжается бесконечно, параллельных вселенных, идентичных нашей, не существует.

Теорема о сингулярности говорит нам, что, скорее всего, инфляционное состояние не могло продолжаться бесконечное количество времени, а возникло как далекая, но конечная точка в прошлом. Есть множество вселенных — возможно, с другими законами, а может, и нет — но их недостаточно, чтобы дать нам альтернативную версию нас самих; число возможных вариантов растет слишком быстро по сравнению со скорость возникновения возможных вселенных.

Что это значит для нас?

Это означает, что у вас нет выбора, кроме как в этой Вселенной. Принимайте решения без сожалений: занимайтесь любимым делом, умейте постоять за себя, живите на полную катушку. Больше нет никаких вселенных с другими версиями вас и нет никакого будущего, кроме того, ради которого вы живете.