Наука и Техника

Наука И Техника
24 мая 2015

Почему ученые не любят теорию множественных вселенных?

В последнее время мы часто обращаемся к концепции мультивселенной (мультиверса, множественной вселенной), поэтому стоит освежить в памяти ее основные пункты. Представьте, что вы — это вы, но вместо того, чтобы скушать яблоко или печенье сегодня на завтрак, вы поели пиццы. Или представьте, что вы — это не вы, потому что протоны работают не так, как там, где вы, и атомы не сформировались, и вся Вселенная мертва. Или представьте что угодно, потому что когда мы говорим о множественных вселенных, мы допускаем бесконечное число возможностей. Это хорошая идея, но она часто подвергается критике со стороны физиков-скептиков.

Для начала давайте поговорим о том, как множественная вселенная приобрела популярность — и почему она не популярна среди некоторых ученых, которые утверждают, что это в большей степени философия, нежели наука. Мы начнем со Стандартной модели физики элементарных частиц, принятой в общем и целом модели фундаментальной материи и сил, существующих во Вселенной. Пока мы видели все ее составляющие: частицы материи (вроде электронов и протонов) и четыре силы, которые с ними взаимодействуют.

Одной из проблем Стандартной модели было то, что хотя мы знали, что у частиц есть масса, мы не могли выяснить, откуда она бралась. Когда ученые наблюдали бозон Хиггса в 2012 году в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере, последняя часть головоломки под названием Стандартная модель встала на место: поле Хиггса, состоящее из бозонов Хиггса, позволяет частицам приобретать массу. Это был праздник для науки, и все отправились домой решать более важные вопросы.

Тем не менее всех проблем науки эта находка не решила. Хотя Стандартная модель отлично работает для всего, что мы наблюдаем, в ней зияют огромные дыры. Именно в попытках залатать эти дыры ученые наталкиваются на мысли о мультивселенной. Давайте взглянем на эти пробелы в Стандартной модели, чтобы понять, чем может помочь идея множественных вселенных.

Есть несколько серьезных вопросов, на которые Стандартная модель не отвечает. Например, как гравитация вписывается в Стандартную модель и как можно объединить три других фундаментальных взаимодействия в одно. Другой вопрос заключается в том, Вселенная по большей части состоит из темной материи и энергии, которых мы никогда не наблюдали и понятия не имеем, чем представлены эти составляющие. В-третьих, хотя мы наблюдали бозон Хиггса на Большом адронном коллайдере, его масса ничем не примечательна. Он должен был быть невероятно большим, но этого не произошло. Теперь вы и я — если вы, конечно, не всемирно известный физик — наверное, думаем, «блин, похоже Стандартная модель не совсем стандартная и не совсем модель. Давайте вернемся к чертежной доске и создадим Альтернативную Стандартную модель, которая все объяснит».

Но тут не стоит забывать, что Стандартная модель по большей части подтверждена; другими словами, все, что предсказала Стандартная модель, мы наблюдали. Отказываться от Стандартной модели не нужно: нужно просто разобраться в физике, которую она не объясняет.

Мы живем в интересное время, поскольку пытаемся заглянуть за пределы Стандартной модели, в том числе и благодаря Большому адронному коллайдеру. Он работает, сталкивая протоны на невероятных скоростях — почти на скорости света (потому и называется ускорителем частиц). Когда протоны сталкиваются, происходит микромасштабный Большой Взрыв, который воспроизводит условия, которые были в самом начале Вселенной. Мы можем изучить обломки, которые вылетают из-под сталкивающихся протонов, пытаясь найти какие-нибудь частицы, которые могут вывести нас за пределы Стандартной модели и помочь нам ответить на вопросы, на которые эта модель не отвечает.

Получается, мы должны сказать «спасибо» Большому адронному коллайдеру за то, что он обеспечил благодатное время для физики частиц. Но некоторые ученые считают, что благодарить БАК не за что. Потому что после Хиггса он не нашел ничего. А это не очень хорошо, потому что одной из хороших идей закрыть бреши в Стандартной модели была идея суперсимметрии. Если коротко, суперсимметрия утверждает, что для каждой известной частицы, с ее зарядом и массой, существует пока не виденный суперпартнер, который будет значительно тяжелее.

Суперсимметрия предлагает элегантное и естественное решение для целого ряда вопросов, связанных со Стандартной моделью. Она предлагает реального кандидата на темную материю (в форме суперпартнера), объясняет расхождения в массах и даже может объединить три фундаментальных взаимодействия в одну высокую энергию. К сожалению, БАК пока не обнаружил ни одного суперпартнера, хотя уже должен был — в пределах массы Хиггса. Кроме того, никаких доказательств суперсимметрии у нас тоже пока нет.

И здесь на сцену выходит теория множественных вселенных. Это еще одно расширение Стандартной модели, которое стремится объяснить некоторые вопросы, на которые не дает ответа СМ. И она чертовски противоречива. По сути, идея мультивселенной (и таких идей много) утверждает, что в космосе есть не только одна вселенная. Хотя вещи работают как есть в нашем маленьком углу, нет никаких гарантий, что это константа, естественный порядок, который охватывают всю Физику с большой буквы Ф.

Идеи мультивселенной приобрели разные формы. Возможно, мы живем во вселенной, которая находится во вселенной, которая тоже находится в другой вселенной, и так до бесконечности. Возможно, мы живем во вселенной-кармашке на бесконечном поле вселенных. Возможно, мы живем во вселенной вселенных, где может произойти что угодно, потому что на каждую возможность есть своя собственная вселенная. В любом контексте, мультивселенная будет включать важный пункт: мы — случайность. Наша Вселенная не была специально настроена на нужные константы, которые позволили нам и всему сущему иметь место. Мы — просто статистическая вероятность того, что в бесконечном числе вселенной наверняка появится похожая на нашу, частицы сформируются в атомы, молекулы, траву, воздух, звезды, «киндер-сюрпризы» и людей.

Очень много физиков не готовы согласиться с этой идеей. Зачем изучать вселенную, в которой нечего открывать? Если это просто набор статистических совпадений — что наш мир работает как есть — зачем пытаться выяснить, какая энергия объединит силы? Это просто число. Но помимо этого, некоторые физики сходятся во мнении, что эта теория совершенно нелепая, потому что ее нельзя ни доказать, ни опровергнуть.

Конечно, наука часто основывается на серьезных вопросах, которые не всегда легко проверить, и это совершенно справедливо. Мы не можем просто выводить идеи, основываясь на фактах, иначе никогда бы не было искры творчества, которая выводила бы нас за пределы уже известного. Но физики все же полагаются на гипотезы, которые можно проверить, все остальное считая философией.

Но что действительно расстраивает некоторых физиков в множественных вселенных и других непроверяемых на вид теорий вроде струнной, это то, что у нас нет никаких шансов увидеть другие измерения (или почувствовать, или услышать). Если мы не можем их проверить, они никогда не выйдут за рамки теории, за рамки беседы за ужином на тему «что, если…».

Конечно, многие научные теории не были легко проверяемыми с самого начала. Проблема с мультивселенной такова, что она заставляет нас прекратить смотреть на вещи, которые мы видим, и попытаться увидеть то, что мы не видим. Однако попытки раскрыть тайну наблюдаемых вещей, и с этим многие согласятся, куда более важны, чем погоня за гипотетическими вещами, которые мы никогда не пощупаем.