Главная Обратная связь У вибране

Світ непізнаного - Onua.org

Onua.org - це сайт створений з метою ознайомлення користувача з світом непізнаного, новинами технологій, космічних відкриттів і загадок нашої планети Земля, НЛО, Відео , Фото, Очевидці, Загадки історії і стародавніх цивілізацій.
onua.org » Гіпотези » Фізика неможливого - Паралельні всесвіти
Дізнатися більше про 2012 рік
Місія Curiosity
Discovery Channel
Discovery World
Discovery Science
Animal Planet
Nat Geo WILD
National Geographic Channel
Viasat History
Viasat Explorer
Календар новин

Приєднуйтесь

Популярне на Onua.org
Фото
?=t('Новости аномалий и неопознанных явлений')?>
Дізнатися більше про планету Нібіру
Переглядів: 7566
Физика невозможного - Параллельные вселенныеДійсно альтернативні всесвіти мають право на існування? У Голлівуді вони давно стали улюбленим інструментом кінематографістів; в якості прикладу можна навести епізод «Зоряного шляху» під назвою «Дзеркало, дзеркало». Капітан Кірк випадково потрапляє в дивну паралельний всесвіт, де Федерація планет являє собою зловісну імперію, єдність якої забезпечується жорстокими завоюваннями, жадібністю і грабунком. У цій всесвіту Спок носить страшну бороду, а сам капітан Кірк є лідером банди жадібних піратів, завжди готових звернути своїх суперників у рабство і повбивати власних командирів.

Альтернативні всесвіти дозволяють нам досхочу досліджувати світ по імені «що, якби...» і його чудові, загадкові можливості. У коміксах серії про Супермена, приміром, були присутні кілька альтернативних всесвітів; в одній з них рідна планета Супермена, Криптон, не вибухала; в іншій Супермен зрештою розкриває свою таємницю і зізнається, що він і скромний Кларк Кент - одна особа; у третій він одружується на ЛоисЛейн і у них народжуються супердіти. Але чи можна вважати паралельні світи виключно вотчиною серіалу «Сутінкова зона», або для них є в сучасній фізиці серйозні передумови?

Протягом всієї історії людства, включаючи практично всі стародавні суспільства, люди вірили, що існують інші сфери, де живуть боги і духи. Церква вірить в існування раю, пекла і чистилища. У буддистів є нірвана і різні площини свідомості. У індуїстів - тисячі світів.

Християнські теологи, не в силах пояснити, де ж можуть перебувати небеса, нерідко міркують про те, що Бог, можливо, живе десь в інших, вищих вимірах. Як ні дивно, якби вищі виміри дійсно існували, багато якості, які ми приписуємо богам, могли б стати реальністю. Істота у вищому вимірі знаходило б здатність з'являтися й зникати в будь-якому місці за власним бажанням, а також проходити крізь стіни - здібності, якими в уявленні людини зазвичай мають божества.

Останнім часом концепція паралельних всесвітів є однією з найбільш гаряче обговорюваних тем в теоретичній фізиці. Взагалі, можна говорити про кілька типів паралельних всесвітів, які змушують нас заново переглянути наші уявлення про «реальності». Причому ставкою в теоретичному спорі про різних паралельних всесвітів служить - ні багато ні мало - природа самої реальності.

У науковій літературі активно обговорюється принаймні три типи паралельних всесвітів:

а) гіперпростір, або вищі виміри;

б) мультивсесвіт;

в) квантові паралельні всесвіти.
Гіперпростір

Самою довгою історією наукових дискусій з усіх типів паралельних всесвітів може похвалитися паралельна всесвіт вищих вимірів. Здоровий глузд і органи почуттів кажуть нам, що ми живемо в трьох вимірах (довжина, ширина і висота). Як би ми рухали об'єкт в просторі, його положення завжди можна описати цими трьома координатами. Взагалі, цими трьома числами людина може визначити точне положення будь-якого об'єкта у Всесвіті, від кінчика свого носа до найвіддаленіших галактик.

На перший погляд четверте просторовий вимір суперечить здоровому глузду. Приміром, коли дим заповнює всю кімнату, ми не бачимо, щоб він зникав у іншому вимірі. Ніде у Всесвіті ми не бачимо об'єктів, які раптово зникали б або спливали в іншу всесвіт. Це означає, що вищі виміри, якщо такі існують, за розміром повинні бути менше атома.

Три просторових виміри утворюють фундамент, основу грецької геометрії. Наприклад, Арістотель в трактаті «Про небо» писав: «Величина, подільна в одному вимірі, є лінія, у двох - площина, в трьох - тіло, і, крім них, немає ніякої іншої величини, так як три [вимірювання] суть [вимірювання]». В150 м, н, е .. Птолемей Олександрійський запропонував перший «доказ» того, що вищі виміри «неможливі». У трактаті «Про відстані» він розмірковує наступним чином. Проведемо три взаємно перпендикулярні прямі лінії (лінії, які утворюють кут кімнати). Очевидно, провести четверту лінію, перпендикулярну трьом першим, неможливо, отже, четвертий вимір неможливо. (Насправді йому вдалося довести таким чином тільки одне: наш мозок не здатний наочно уявити собі четвертий вимір. З іншого боку, комп'ютери постійно займаються розрахунками в гиперпространстве.)

Протягом двох тисячоліть будь-математик, який наважувався заговорити про четвертому вимірі, ризикував піддатися глузуванням. У 1685 р. математик Джон Валліс у полеміці про четвертому вимірі назвав його «чудовиськом в природі, можливе не більше, ніж химера чи кентавр». У XIX ст. «король математиків» Карл Гаусс розробив математику четвертого виміру в значній мірі, але побоявся публікувати результати, побоюючись негативної реакції. Сам він, проте, проводив експерименти і намагався визначити, чи дійсно чисто тривимірна грецька геометрія правильно описує Всесвіт. В одному з експериментів він помістив трьох помічників на вершинах трьох сусідніх пагорбів. У кожного помічника був ліхтар; світло всіх трьох ліхтарів утворив у просторі гігантський трикутник. Сам же Гаусс ретельно виміряв усі кути трикутника і, до власного розчарування, виявив, що сума внутрішніх кутів трикутника дійсно становить 180°. З цього вчений зробив висновок, що якщо відступи від стандартної грецької геометрії й існують, то вони настільки малі, що їх неможливо виявити подібними способами.

В результаті честь описати і опублікувати основи математики вищих вимірів випала Георгу Бернхарду Риману, учневі Гаусса. (Через кілька десятиліть ця математика цілком увійшла в загальну теорію відносності Ейнштейна.) На своїй знаменитій лекції в 1854 р. Рімана одним махом випив 2000 років панування грецької геометрії і встановив основи математики вищих, криволінійних вимірювань; і ми сьогодні користуємося цією математикою.

В кінці XIX ст. чудове відкриття Рімана прогриміла по всій Європі і викликала широкий інтерес публіки; четвертий вимір справило справжню сенсацію серед артистів, музикантів, письменників, філософів і художників. Скажімо, історик мистецтва Лінда Дальримпл Хендерсон вважає, що кубізм Пікассо виник почасти під враженням від четвертого виміру. (Портрети жінок пензля Пікассо, на яких очі дивляться вперед, а ніс знаходиться збоку, являють собою спробу представити чотиривимірну перспективу, адже при погляді з четвертого виміру можна одночасно бачити обличчя, ніс і потилицю жінки,) Хендерсон пише: «Подібно до чорної діри, четвертий вимір володіло загадковими властивостями, які не вдавалося до кінця зрозуміти навіть самим ученим. І все ж четвертий вимір було набагато більш зрозумілим і уявленим, ніж чорні діри або будь-які інші наукові гіпотези після 1919 р., за винятком теорії відносності».

Інші художники теж намагалися малювати з четвертого виміру. На картині Сальвадора Далі «Розп'яття» Христос розп'ятий перед дивним пливуть у просторі тривимірним хрестом, який насправді являє собою розгортку чотиривимірного куба. У своїй знаменитій картині «Завзятість пам'яті» він спробував уявити час як четвертий вимір - звідси і метаформа растекшихся годин. Картина «Оголена фігура, що спускається по сходах» Марселя Дюшана - спроба представити час як четвертий вимір через зображення декількох стадій руху. Четвертий вимір з'являється навіть у Оскара Уайльда в оповіданні «Кентервільський привид», адже там живе привид в четвертому вимірі.

Четвертий вимір фігурує також в декількох творах Герберта Уеллса, включаючи «Людину-невидимку», «Історію Платтнера» і «Дивний візит». (В останньому оповіданні, який з тих пір встиг стати основою десятків голлівудських фільмів і науково-фантастичних романів, наша Всесвіт якимось чином стикається з паралельної всесвіту. Нещасний ангел з сусідньої всесвіту потрапляє під випадковий постріл мисливця і провалюється в нашу Всесвіт. Зрештою він, приголомшений жадібністю, дріб'язковістю і егоїзмом, що панують у Всесвіті, кінчає життя самогубством.)

Роберт Хайнлайн в романі «Число звіра» досліджує ідею про паралельних всесвітів з іронією. У цьому романі четверо хоробрих землян носяться по паралельних всесвітах на спортивній машині божевільного професора, здатної пересуватися між вимірами.

У телесеріалі «Ковзні» хлопчик під впливом однієї книги вирішує побудувати машину, яка дозволила б йому «ковзати» між паралельними всесвітами. (Можна додати, що герой серіалу прочитав мою книжку «Гіперпростір».)

Але історично склалося так, що фізики розглядали четвертий вимір лише як забавну дивину. Жодних свідчень існування вищих вимірів не було. Положення почало змінюватися в 1919 р., коли фізик Теодор Калуца написав дуже спірну статтю, в якій натякнув на існування вищих вимірів. Почавши з загальної теорії відносності Ейнштейна, він помістив її в пятимерное простір (чотири просторових вимірювання і пятое - час; оскільки час вже утвердилося як четвертий вимір простору-часу, фізики тепер називають четверте просторовий вимір п'ятим). Якщо робити розмір Всесвіту вздовж п'ятого виміру все менше і менше, рівняння чарівним чином розпадаються на дві частини. Одна частина описує стандартну теорію відносності Ейнштейна, зате інша перетворюється в теорію світла Максвелла!

Це стало вражаючим відкриттям. Можливо, таємниця світла прихована у п'ятому вимірі! Таке рішення шокувало навіть Ейнштейна; здавалося, воно забезпечує елегантне поєднання світла і гравітації. (Ейнштейн був так вражений припущенням Калуци, що два роки роздумував, перш ніж дав згоду на публікацію його статті.) Ейнштейн писав Калуце: «Ідея отримати [об'єднану теорію] за допомогою пятимерного циліндра ніколи не прийшла б мені в голову... З першого погляду мені ваша ідея надзвичайно сподобалася... Формальну єдність вашої теорії вражаюче».

Багато років фізики задавалися питанням: якщо світ - це хвиля, то що, власне, коливається? Світло здатний долати мільярди світлових років порожнього простору, але порожній простір - це вакуум, в ньому немає ніякого речовини. Так що ж коливається в вакуумі? Теорія Калуци дозволяла висунути з цього приводу конкретне припущення: світло-це справжні хвилі у п'ятому вимірі. Рівняння Максвелла, які точно описують усі властивості світла, що виходять у неї просто як рівняння хвиль, які рухаються у п'ятому вимірі.

Уявіть собі риб, плаваючих в мілкому ставку. Можливо, вони навіть не підозрюють про існування третього виміру, адже їх очі дивляться в сторони, а плисти вони можуть тільки вперед або назад, вправо або вліво. Можливо, третій вимір навіть здається їм неможливим. Але тепер уявіть собі дощ на поверхні ставка. Риби не можуть бачити третій вимір, але вони бачать тіні і брижі на поверхні ставка. Точно так само теорія Калуци пояснює світ як брижі, яка рухається по п'ятого виміру.

Калуца також дав відповідь на запитання, де знаходиться п'ятий вимір. Оскільки ми не бачимо навколо ніяких ознак його існування, воно повинно бути «згорнутим» до такої малої величини, що помітити його неможливо. (Візьміть двовимірний аркуш паперу і щільно скрутіть його в циліндр. Здалеку циліндр буде здаватися одновимірної лінією. Виходить, що ви звернули двовимірний об'єкт і зробили його одновимірною.)

Спочатку робота Калуци викликала сенсацію. Але в наступні роки знайшлися і серйозні заперечення проти його теорії. Які розміри цього нового п'ятого виміру? Яким чином воно згорнулося? Відповідей не було.

Протягом кількох десятиліть Ейнштейн приймався час від часу працювати над цією теорією. Але після його смерті в 1955 р. теорію швидко забули, вона перетворилася в забавний примітка на сторінках історії фізики.
Теорія струн

Все змінилося з появою вражаючою нової теорії, що отримала назву теорія суперструн. До початку 1980-х рр. фізики буквально потонули в морі елементарних частинок. Кожен раз, розбиваючи атом на частини за допомогою потужного прискорювача частинок, вони, до чималого подиву, виявляли, що з розщепленого атома вилітають десятки нових частинок. Такий стан справ настільки обесьсураживало, що Роберт Оппенгеймер заявив: Нобелівську премію з фізики слід віддати тому фізику, який за рік не відкриє жодної нової частинки! (Енріко Фермі, в жаху від того, як нестримно плодяться елементарні частинки з грецькими буквами в назвах, сказав: «Якщо б я був в змозі запам'ятати назви всіх цих частинок, я став би ботаніком».) Лише після десятиліть копіткої роботи цей густонаселений зоопарк вдалося організувати хоч якусь систему під назвою Стандартна модель. Мільярди доларів, тяжка праця тисяч інженерів і фізиків і 20 Нобелівських премій дозволили скласти мозаїку Стандартної моделі буквально по шматочках. Це справді чудова теорія, відповідна, наскільки можна судити, всім експериментальними даними субатомної фізики.

Але Стандартна модель, незважаючи на експериментальний успіх, володіє одним дуже серйозним недоліком. Як каже Стівен Хокінг, «вона негарна і досить довільна». В ній принаймні 19 вільних параметрів (у тому числі маса частинки і сила її взаємодії з іншими частками), 36 кварків і антикварков, ще три важливі субатомні частинки і їх античастки і безліч інших субатомних частинок з дивними назвами, таких як глюони Янга-Міллза, бозони Хіггса, W-бозони і Z-частинки. Гірше того, Стандартна модель нічого не говорить про гравітації. Важко повірити, що природа на самому первинному базовому рівні може бути настільки заплутаною і у вищій ступеня неэлегантной. Цю теорію міг би полюбити тільки людина, вклав у неї свою душу. Відсутність краси в Стандартній моделі виявилося достатньо, щоб фізики захотіли заново проаналізувати свої уявлення про природу. Щось тут було не так.

Якщо уважно розглянути розвиток фізики за останні кілька століть, виявиться, що одним із найважливіших досягнень останнього з них стало зведення всіх фундаментальних фізичних законів у дві великі теорії: квантову теорію (представлену Стандартною моделлю) і загальну теорію відносності Ейнштейна (яка описує гравітацію). Чудово, що разом ці дві теорії представляють всю суму фізичних знань на фундаментальному рівні. Перша теорія описує світ дуже малого - субатомний квантовий світ, де частинки виконують свій фантастичний танець, виникають з нічого і тут же знову пропадають і до того ж примудряються знаходитися в двох місцях одночасно. Друга теорія описує світ дуже великого; її цікавлять такі предмети, як чорні діри і Великий вибух; вона користується мовою гладких поверхонь, розтягнутого полотна і спотвореного простору. Ці теорії у всьому протилежні один одному, вони використовують різну математику, різні аксіоми і різну фізичну картину світу. При погляді на них створюється враження, що у природи дві руки, зовсім не пов'язаних один з одним. Мало того, всі спроби об'єднати обидві теорії не привели ні до яких розумним результатами. Протягом півстоліття кожний фізик, який намагався під дулом пістолета одружити квантову теорію і загальну теорію відносності, несподівано для себе виявив, що при будь-якій спробі домогтися свого теорія розлітається на шматки і дає відповідь нескінченність, позбавлене всякого сенсу.

Все змінилося з появою на сцені теорії суперструн, яка стверджує, що електрон і інші субатомні частинки являють собою не що інше, як різні коливання струни, що працює приблизно як крихітна гумова стрічка. Якщо смикнути за натягнуту резинку, вона буде вібрувати на різні лади - при цьому кожна нота відповідає конкретній субатомної частинки. Таким чином, теорія суперструн пояснює існування сотень субатомних частинок, виявлених вченими за допомогою прискорювачів. Більш того, теорія Ейнштейна теж вкладається в цю теорію як вияв одного з найбільш низькочастотних коливань.

Теорію струн навіть звеличували як горезвісну «теорію всього», ускользавшую від Ейнштейна останні 30 років його життя. Ейнштейну потрібна була єдина зрозуміла теорія, яка поєднала б у собі всі закони фізики і дозволила йому «дізнатися, про що думає Бог». Якщо теорія струн вірно об'єднала гравітацію і квантову теорію, го вона, можливо, являє собою велике досягнення науки за останні 2000 років - з того самого моменту, коли греки вперше задалися питанням: що є речовина?

Але у теорії суперструн є одна дуже дивна особливість: ці самі струни можуть коливатися лише в просторі-часу певної розмірності - а саме в десятимерном. Якщо спробувати сформулювати теорію струн для іншого числа вимірювань, нічого не вийде; математичний апарат просто розвалиться.

Зрозуміло, наша Всесвіт четырехмерна (в ній три просторових вимірів і одне тимчасове). Це означає, що інші шість вимірювань повинні бути якимось чином схлопнуты, або згорнуті, подібно п'ятого виміру Калуци.

Останнім часом фізики почали всерйоз замислюватися про те, щоб довести або, навпаки, спростувати існування цих вищих вимірів. Можливо, найпростіший спосіб переконатися в їх існування - це знайти відхилення від ньютоновского закону всесвітнього тяжіння. Зі школи ми знаємо, що сила тяжіння Землі зменшується з відстанню. Якщо говорити більш точно, сила взаємного тяжіння убуває пропорційно квадрату відстані, що розділяє об'єкти. Але це вірно тільки тому, що ми живемо в тривимірному світі. (Уявіть собі сферу навколо Землі. Сила тяжіння Землі рівномірно розподіляється по площі цієї сфери, тому чим більше галузь, тим слабкіше тяжіння. Але площа поверхні сфери пропорційна квадрату її радіуса, тому і сила тяжіння, розподілена по поверхні сфери, повинна зменшуватися пропорційно квадрату радіусу.)

Але якщо б у Всесвіті було чотири просторових вимірювання, то сила тяжіння повинна була б спадати пропорційно кубу відстані. Взагалі, якщо б всесвіт мала п просторових вимірів, гравітація в ній убивала б пропорційно (n-1)-й ступеня відстані. Знаменитий закон Ньютона про те, що сила тяжіння обернено пропорційна квадрату відстані, перевірений на астрономічних відстанях з великою точністю; саме тому ми можемо направляти космічні зонди з вражаючою точністю крізь щілини в кільцях Сатурна. Але до недавнього часу ніхто не перевіряв цей закон в лабораторії, на дуже малих відстанях.

Перший експеримент, покликаний перевірити закон зворотної пропорційності сили тяжіння квадрату відстані, був проведений у 2003 р. в Університеті Колорадо. Результат експерименту був негативнотільним: по всій видимості, паралельної всесвіту не існує, принаймні, в Колорадо її немає. Але негативний результат лише роздражнив апетити інших фізиків, які тепер сподіваються повторити цей експеримент з ще більшою точністю.

Великий адронний коллайдер, який у 2008 р. вводиться в дію недалеко від Женеви, буде брати участь у пошуках частинок нового типу - так званих суперчастиц, які являють собою вищі моди коливання суперструн (все, що ви бачите навколо, являє собою всього лише нижчі частоти коливання суперструн). Якщо БАК дійсно виявить суперчастицы, це може означати початок справжньої революції в наших поглядах на Всесвіт. У новій картині Всесвіту Стандартна модель просто буде представляти нижчі частоти коливання суперструн.

Кіп Торн говорить: «До 2020 р. фізики будуть вже розуміти закони квантової гравітації, і виявиться, що вони є варіантом теорії струн».

Крім вищих вимірювань теорія струн передбачає існування і іншою версією паралельних всесвітів; мова йде про Мультивселенной.
Мультивсесвіт

Одне питання з приводу теорії струн, як і раніше, не дає спокою: чому ця теорія існує ні багато ні мало - в п'яти версіях? Дійсно, теорія струн здатна об'єднати квантову теорію і гравітацію, але зробити це, як виявилося, можна п'ятьма способами. Це досить неприємно, адже фізики в більшості своїй мріяли про єдиної «теорії всього». Ейнштейн, наприклад, хотів дізнатися, «чи був у Бога вибір при створенні Всесвіту». Він був переконаний, що єдина теорія поля, або теорія всього, повинна бути унікальною. Так чому ж сьогодні ми бачимо п'ять версій теорії струн?

У 1994 р. в науковому світі вибухнула ще одна бомба. Едвард Віттен з Інституту перспективних досліджень у Прінстоні і Підлогу Таунсенд з Кембріджського університету висунули припущення про те, що всі п'ять теорій струн насправді являють собою одну теорію - але тільки якщо додати одинадцяте вимір. При погляді з одинадцятого вимірювання всі п'ять теорій зіллються в одну! Виходить, що теорія дійсно унікальна, але тільки якщо в якості спостережного пункту вибрати вершину одинадцятого вимірювання.

В одинадцятому вимірі може існувати новий математичний об'єкт, що отримав назву «мембрана» (приміром, вона може бути подібна до поверхні сфери). Але - разюче спостереження - при переході від 11 вимірювань до 10 з єдиною мембрани з'являються всі п'ять струнних теорій - і виходить, що вони представляють лише різні шляхи перекладу мембрани з одиннадцатимерного світу в десятимерный.

(В якості наочної ілюстрації уявіть собі надувний м'яч з перехоплює його по екватору гумкою. Уявіть, що ви візьмете ножиці і зріжете весь м'яч по обидві сторони від гумки. Залишиться тільки сама гумка, або струна. Точно так само, якщо згорнути одинадцяте вимір, від мембрани залишиться тільки «екватор», він же струна. Математично існує п'ять способів прибрати «м'яч», або мембрану, при згортанні «зайвого» вимірювання-і відповідно в десятимерном просторі ми отримуємо п'ять різних струнних теорій.)

Одинадцяте вимірювання дозволило нам по-новому побачити всю картину. Виникло припущення про те, що наш Всесвіт - теж мембрана, плаваюча в одиннадцатимерном просторі-часі. Більш того, не всі вимірювання при цьому повинні бути згорнуті до нескінченно малих величин. Навпаки, деякі з них можуть бути нескінченними.

А що, якщо наша Всесвіт, разом з іншими всесвітами, існує якоїсь єдиної Мультивселенной? Уявіть собі безліч ширяють у повітрі мильних бульбашок, або мембран. Кожен мильна бульбашка уособлює собою цілий всесвіт, плаваючу в одиннадцатимерном гиперпространстве більшого розміру. Бульбашки здатні об'єднуватися один з одним або розділятися на кілька бульбашок, вони здатні навіть виникати і зникати. Не виключено, що ми всі живемо на оболонці одного такого міхура-всесвіту.

Макс Тегмарк з MIT вважає, що через 50 років «існування цих "паралельних всесвітів" буде викликати не більше сумнівів, ніж існування інших галактик, які тоді називали "острівними всесвітами", викликало сумнівів 100 років тому».

Скільки всесвітів пророкує теорія струн? Досить неприємною рисою теорії струн є як раз той факт, що всесвітів може бути багато - багато трильйони всесвіти, кожна з яких цілком узгоджується з теорією відносності і квантової теорії. Згідно з однією з оцінок, може існувати цілий гугол таких всесвітів. (Гугол-це одиниця зі ста нулями.]

У звичайних умовах зв'язок між всесвітами неможлива. Атоми нашого тіла подібні до мухам на липкою папері. Ми можемо вільно пересуватися в трьох вимірах нашого всесвіту-мембрани, але не здатні «вистрибнути» з неї в гіперпростір, тому що приклеєні до нашої Всесвіту. Але гравітація, яка являє собою викривлення простору-часу, може вільно плавати в просторі між всесвітами.

Існує теорія, яка стверджує, що прихована маса, або темна матерія, - якесь невидиме речовина, навколишній нашу Галактику, - можливо, являє собою звичайне речовина в паралельної всесвіту. Як говориться ще в романі Герберта Уеллса «Людина-невидимка», спостерігач буде невидимий для нас, якщо буде знаходитися прямо над нами в четвертому вимірі. Уявіть собі два паралельних аркуша паперу і спостерігача, який знаходиться на другому аркуші і бачить під собою перший.

Існують й інші припущення - приміром, що прихована маса може являти собою звичайну галактику, ширяючу прямо над нами в іншій всесвіту-мембрані. Ми відчуваємо гравітацію цієї галактики - адже гравітація здатна проникнути всюди, навіть між всесвітами, - але сама галактика залишається для нас невидимою, тому що будь-світло замкнений у своїй всесвіту. Таким чином, ми маємо невидиму галактику, що володіє тим не менше масою, що цілком відповідає опису прихованої маси. (Ще одна можливість полягає в тому, що прихована маса являє собою таку моду коливань суперструны. Все, що ми бачимо навколо, являє собою не що інше, як нижчу моди цих коливань. Не виключено, що темна матерія - набір наступних по частоті коливань суперструны.)

Звичайно, більшість паралельних всесвітів, швидше за все, мертві і являють собою аморфне скупчення субатомних частинок, таких як електрони і нейтрино. У цих всесвітів протон може бути нестабільний, тому вся речовина в тому вигляді, в якому ми його знаємо, буде поступово розкладатися і розчинятися в просторі. Ймовірно, у багатьох всесвітів складна речовина, що складається з атомів і молекул, просто не може існувати.

В інших паралельних всесвітів, навпаки, складні форми матерії грають значно більшу роль, ніж ми можемо собі уявити. Замість одного типу атомів, які будуються з протонів, нейтронів і електронів, стабільне речовина там може існувати в разючому різноманітності форм і типів.

Мембранні всесвіти здатні також стикатися між собою, породжуючи космічні феєрверки. Деякі фізики в Прінстоні вважають, що наш Всесвіт виник, можливо, при зіткненні двох гігантських мембран, яке відбулося 13,7 млрд років тому. Вони вважають, что.ударная хвиля від цього зіткнення і стала причиною виникнення нашого Всесвіту. Цікаво, що при розгляді експериментально перевіряються наслідків цієї незвичайної ідеї виходять результати, які цілком узгоджуються з результатами роботи супутника WMAP, що знаходиться в даний час на навколоземній орбіті. (Ця теорія відома як теорія «Великого вибуху».)

На користь теорії Мультивселенной говорить принаймні один факт. Якщо проаналізувати основні фізичні константи, можна без зусиль виявити, що вони дуже точно «налаштовані» на те, щоб в цих умовах могла існувати життя. Варто збільшити ядерні сили - і зірки будуть вигоряти занадто швидко, щоб життя встигла виникнути і розвинутися. Варто зменшити їх - і зірки не будуть спалахувати взагалі; природно, життя в цьому випадку теж не зможе існувати. Якщо збільшити силу тяжіння, наша Всесвіт швидко помре у Великому стисненні; якщо її трохи зменшити, вона швидко розшириться і замерзне. Взагалі, для того, щоб в нашій Всесвіту виникли придатні для життя умови, необхідні були десятки «випадковостей», що мають відношення до світових констант. Очевидно, наша Всесвіт по багатьом параметрам знаходиться в «зоні життя»; дуже багато в ній «точно підібрано» для того, щоб життя могло зародитися й існувати. Тому нам доведеться зробити висновок про існування якогось Бога, який навмисно подбав про те, щоб наша Всесвіт вийшла така, яка треба, або про існування мільярдів паралельних всесвітів, багато з яких померли. Як сказав Фрімен Дайсон, «Всесвіт, схоже, заздалегідь знала, що ми з'явимося».

Сер Мартін Рис з Кембріджського університету вважає, що така точна настройка параметрів надійно свідчить на користь Мультивселенной. Всі п'ять головних фізичних констант (таких, як сила фундаментальних взаємодій) у нашій Всесвіту підібрані дуже точно і годяться для життя, і він переконаний, що окрім нашої існує нескінченне число всесвітів, у яких фізичні константи не сумісні з життям.

Це так званий антропний принцип, В слабкому варіанті цей принцип просто стверджує, що параметри нашого Всесвіту точно налаштовані саме для життя (і в першу чергу тому, що ми існуємо і можемо зробити такий висновок).

В сильному варіанті антропний принцип стверджує, що наше існування, можливо, є побічним результатом чиїхось цілеспрямованих дій. Більшістьбільшість космологів готове погодитися зі слабкою версією антропного принципу, але питання про те, що являє собою сам принцип - нове слово в науці, відкриває дорогу до нових відкриттів і розробок, або просто затвердження очевидного.
Квантова теорія

На додаток до вищих вимірів і Мультивселенной існує ще один тип паралельної всесвіту - той самий, що доставляв головний біль Ейнштейну і продовжує мучити фізиків і сьогодні. Це квантова всесвіт, яку пророкує звичайна квантова механіка. Парадокси квантової фізики представляються надзвичайно вирішуваними, і нобелівський лауреат Роберт Фейнман любив говорити, що ні хто насправді не розуміє квантової теорії.

Так, квантова теорія - найуспішніша теорія, коли-небудь розроблена людським розумом; так, точність її передбачень часто доходить до однієї десятимиллиардной. Тим не менше ця теорія побудована на піску і повністю залежить від випадку, удачі і ймовірності. На відміну від теорії Ньютона, яка дає точні та ясні відповіді на питання про рух об'єктів, квантова теорія в змозі назвати тільки ймовірності. Чудеса сучасного світу - лазери, Інтернет, комп'ютери, телебачення, стільникові телефони, радари, мікрохвильові печі і т. п. - базуються на сипучих пісках ймовірностей.

Можливо, найбільш наочним прикладом цього може послужити знаменита проблема «кішки Шредінгера» (сформульована одним із засновників квантової теорії, який, як не дивно, запропонував цю проблему в надії розгромити імовірнісну її інтерпретацію). Шредінгер дуже сердився на таку інтерпретацію своєї теорії; він говорив: «Якщо справді доведеться серйозно ставитися до цим чортовим квантових переходів, то я пошкодую, що взагалі брав участь у цій справі».

Парадокс кішки Шредінгера полягає в наступному: помістимо кішку в ящик запечатаний. Нехай у ящику є заряджена рушниця, націлене на кішку (причому спусковий гачок рушниці пов'язаний з лічильником Гейгера, поруч з яким знаходиться шматок урану). У звичайних обставинах, якщо атом урану розпадеться, лічильник Гейгера спрацює, рушниця вистрілить, і кішка буде вбита. Атом урану або розпадеться, або ні. Кішка або буде жити, або помре. Це відповідає здоровому глузду.

Але в квантової теорії ми не можемо знати напевно, розпався атом урану чи ні. Тому ми повинні скласти ці дві можливості, тобто скласти хвильову функцію розпаду атома з хвильовою функцією цілого атома. Але це означає, що для опису кішки нам доведеться скласти два її стану. Так що кішка у нас виявиться ні живої, ні мертвої. Вона буде представлена як сума живої кішки і мертвої кішки!

Фейнман одного разу написав, що квантово-механічний опис природи «абсурдно з точки зору здорового глузду, і при цьому воно повністю узгоджується з експериментом - так що, я сподіваюся, ви зможете прийняти цю природу в її абсурдному образі».

Ейнштейну і Шредингеру такий погляд здавався безглуздим. Ейнштейн вірив в «об'єктивну реальність», здоровий глузд, ньютонівський погляд на світ, де об'єкти існували в одному певному стані, а не як сума множини можливих станів. Тим не менш в основі сучасної цивілізації лежить саме така незвичайна інтерпретація. Без неї не змогла б існувати сучасна електроніка (та й атоми нашого тіла теж). (У звичайному світі ми іноді жартуємо, що неможливо бути «трішки вагітною». Але в квантовому світі справа йде ще гірше. Жінка в ньому існувала б як сума одночасно всіх можливих станів її тіла: вона була б одночасно невагітної, вагітної, дівчинкою, старою, дівчиною, діловою жінкою і т. п.)

Існує кілька способів вирішити цей неприємний парадокс. Засновники квантової теорії вірили в так звану копенгагенську інтерпретацію і вважали, що, як тільки ви відкриєте ящик, ви зможете провести вимірювання і визначити, жива кішка або мертва. Після цього - все. Хвильова функція «зафіксувалася» в одному із станів; після цього здоровий глузд бере гору. Хвилі зникають, залишаються одні частинки. Це означає, що кішка нарешті приходить в певний стан (чи живе, чи мертве), і її вже не можна описувати хвильовими функціями.

Таким чином, існує невидимий бар'єр, що розділяє химерний світ атомів і макроскопічний світ людей, В атомному світі все описується через хвилі ймовірностей, і атоми можуть знаходитися в декількох місцях одночасно. Чим більше хвильова функція частинки в даній точці, тим більше імовірність виявити частинку саме тут. Але в світі великих об'єктів хвильові функції вже зафіксовані, і об'єкти існують у певному стані. У макросвіті панує здоровий глузд.

(Коли до Ейнштейна приходили гості, він показував на Місяць і питав: «Невже Місяць існує тому, що на неї дивиться миша?» У якомусь сенсі копенгагенська школа давала на це питання позитивну відповідь.)

У більшості серйозних підручників з фізики з релігійної точністю викладається точка зору копенгагенської школи, але багато фізики-дослідники від неї вже відмовилися. Тепер у нас є нанотехнології, ми можемо оперувати окремими атомами і виходить, що атомами, які то виникають, то зникають, теж можна довільно маніпулювати, хоча б за допомогою скануючого тунельного мікроскопа. Таким чином, невидимої стіни, що розділяє мікросвіт і макросвіт, не існує. Світ єдиний.

В даний час у фізиків немає єдиної думки про те, як вирішити цю проблему, що лежить в самому серці сучасної фізики. На конференціях відбуваються палкі суперечки, стикаються численні теорії. Дехто думає, що повинна існувати якась «космічна свідомість», що пронизує Всесвіт. Об'єкти виникають, починають існувати, коли проводяться виміри, а вимірювання проводять істоти, що володіють свідомістю. Отже, повинно існувати єдине космічне свідомість, яка пронизує весь Всесвіт і визначає, в якому стані ми перебуваємо. Деякі подібно нобелівському лауреату Юджину Вигнеру стверджують, що це доводить існування Бога, або, принаймні, якогось космічного свідомості. (Вігнера писав: «Неможливо було сформулювати закони квантової теорії] абсолютно послідовно без посилання на свідомість». Він навіть виявив інтерес до ведичної філософії індуїзму, згідно з якою наш Всесвіт пронизує єдине всеосяжне свідомість.)

Ще один погляд на парадокс кішки - ідея «множинності світів»[30], запропонована Х'ю Евереттом в 1957 р. Ця теорія стверджує, що Всесвіт просто розщеплюється надвоє, причому в одній половині кішка залишається живий, в іншій - мертвою. Це означає, що кожен раз, коли відбувається квантове подія, паралельні всесвіти розмножуються або розгалужуються. Існує будь-яка всесвіт, яка тільки може існувати. Чим вигадливіше всесвіт, тим вона менш вірогідна, але все ж такі всесвіти існують. Це означає, що існує паралельний світ, де нацисти виграли Другу світову війну, і світ, де Велика іспанська армада не була розбита і всі тепер говорять по-іспанськи. Іншими словами, хвильові функції ніколи не складаються і не фіксуються в якомусь певному стані. Вони продовжують жити своїм життям, а Всесвіт життєрадісно галузиться і розщеплюється на нескінченне число паралельних всесвітів.

Фізик Алан Гут з Массачусетського технологічного інституту говорить: «Існує всесвіт, де Елвіс досі живий, а Альберт Гор став президентом». Нобелівський лауреат Френк Вільчек каже: «Нас мучить свідомість того, що незліченна кількість наших майже точних копій живе своїм паралельним життям і що кожна мить виникає ще більше наших дублів, щоб розділити з нами безліч варіантів нашого майбутнього».

В даний час серед фізиків набирає популярність концепція так званої декогерентности. Ця теорія стверджує, що всі паралельні всесвіти можливі, але наша хвильова функція втратила когерентність з ними (тобто вже не коливається в унісон з іншими всесвітами) і тому не може з ними взаємодіяти. Це означає, що ви у власній вітальні співіснуєте з хвильовими функціями динозаврів, інопланетних прибульців, піратів, єдинорогів і кожен з мешканців свято вірить у те, що саме його всесвіт є «справжньою»; але всі ці співіснуючі всесвіти більше не «налаштовані в тон» один з одним.

Нобелівський лауреат Стівен Вайнберг порівнює таку ситуацію з налаштуванням радіоприймача. Ви прекрасно знаєте, що ваша вітальня буквально затоплена сигналами десятків радіостанцій зі всіх кінців країни і світу. Але ваше радіо налаштовується тільки на одну частоту і, відповідно, тільки на одну станцію. При цьому вона «втрачає когерентність» з іншими передавальними станціями. (Підсумовуючи, Вайнберг зауважує, що концепція множинності світів - «убога ідея, але решта ще гірше».)

Підіб'ємо підсумок. Існує зловісна Федерація планет, яка грабує більш слабкі планети і вбиває без розбору своїх ворогів? Можливо, існує, але, якщо це так, ми втратили когерентність з цієї всесвіту.
Квантові всесвіти

Х'ю Еверетт, звичайно, намагався обговорювати свою теорію «множинності світів» з іншими фізиками, але отримував у відповідь тільки подив або байдужість. Один з фізиків, Брайс Девітт з Техаського університету, навіть виступив проти теорії Еверетта, сказавши: «Я просто не в змозі відчути себе розщепленим». Але Еверетту така реакція нагадала реакцію критиків Галілея, які говорили, що вони не відчувають руху Землі. (Згодом Девітт перейшов на бік Еверетта і став одним з провідних прихильників цієї теорії.)

Протягом кількох десятиліть теорія множинності світів животіла в безвісності. Вона просто здавалася занадто фантастичною, щоб бути вірною. Джон Уілер, прінстонський консультант Еверетта, врешті-решт прийшов до висновку, що ця концепція тягне за собою дуже багато «зайвого багажу». Але в якийсь момент теорія Еверетта несподівано увійшла в моду і зараз вона користується в світі фізики серйозним інтересом. Справа в тому, що фізики зараз намагаються застосувати квантову теорію до останньої області, яка досі залишалася «неквантованной»: до самого Всесвіту. А спроба застосувати принцип невизначеності до всієї Всесвіту в цілому природним чином викликає до життя поняття Мультивселенной.

Поняття «квантової космології» на перший погляд видається термінологічно суперечливим: адже квантова теорія має справу з крихітним світом атомів, а в космології йдеться про Всесвіт у цілому. Але подумайте ось про що: у момент Великого вибуху Всесвіт був набагато менше електрона. Будь фізик погодиться, що електрон слід розглядати з точки зору квантової теорії; це означає, що електрон описується імовірнісним хвильовим рівнянням (рівнянням Дірака) і може існувати в кількох паралельних станах. Але якщо електрон слід квантовать, а Всесвіт був колись менше електрона, значить, Всесвіт теж повинна квантоваться і існувати в паралельних станах. Отже, ця теорія природним чином веде до подання про множинність світів.

Однак копенгагенська інтерпретація Нільса Бора в додатку до цілої Всесвіту стикається з серйозними труднощами. Взагалі, копенгагенська інтерпретація, хоча її вивчають у кожному курсі квантової механіки для аспірантів, потребує «спостерігача», спостереження якого, власне, і викликають колапс хвильової функції. Виходить, що для фіксації макросвіту у певному стані процес спостереження абсолютно необхідний. Але як можна перебувати за межами Всесвіту, і спостерігати за Всесвіту з боку? Якщо Всесвіт описує якась хвильова функція, то як може «зовнішній» спостерігач визначити конкретний стан Всесвіту і змусити цю функцію зібгатися? Більш того, деякі вчені вважають неможливість поспостерігати Всесвіт «ззовні» критичним, навіть фатальним недоліком копенгагенської інтерпретації.

У концепції «множинних світів» ця проблема вирішується дуже просто: Всесвіт просто існує одночасно в безлічі паралельних станів, які визначаються головною хвильовою функцією, відомої під назвою хвильова функція Всесвіту. Згідно квантової космології, Всесвіт виник як квантова флуктуація вакууму, тобто як крихітний пухирець просторово-часової піни. Більшість новонароджених всесвітів просторово-часової піни переживає великий вибух, а потім відразу - велике стиснення. Це означає, що навіть в «порожнечі» кипить безперервна активність, виникають і тут же зникають крихітні всесвіти, але масштаб цих подій занадто малий для наших грубих приладів. Одного разу з якоїсь причини один з бульбашок просторово-часової піни не схлопнувся назад і не зник у власному Великому стисненні, а продовжував розширюватися.

Це і була наша Всесвіт. Якщо послухати Алана Гута, то вийде, що вся наша Всесвіт - одна велика халява.

У квантовій космології фізики беруть для початку аналог рівняння Шредінгера, що описує хвильові функції електронів і атомів. Вони використовують також рівняння Девітта-Уїлера, чинного на «хвильової функції Всесвіту». Зазвичай хвильова функція Шредінгера визначена в кожній точці простору і часу, тому ми можемо обчислити імовірність виявлення електрона в будь-якій заданій точці простору і часу. Але «хвильова функція Всесвіту» визначена на множині всіх можливих всесвітів. Якщо виявиться, що ця хвильова функція для конкретної всесвіту велика, це буде означати, що дана Всесвіт з великою ймовірністю знаходиться саме в цьому стані.

Хокінг підтримує саме цю точку зору. Він стверджує, що наш Всесвіт особлива, вона унікальна і відрізняється від всіх інших всесвітів. Якщо хвильова функція нашого Всесвіту велика, то для більшості інших вона майже дорівнює нулю. Виходить, що існує ненульова, але дуже невелика ймовірність того, що в Мультивселенной можуть існувати й інші всесвіти, крім нашої, але наш Всесвіт існує з максимальною ймовірністю. Взагалі, Він намагається таким чином логічно обгрунтувати явище інфляції. У цій картині світу всесвіт, в якій починається процес інфляції, просто більш ймовірна, ніж всесвіт, де нічого подібного не відбувається, тому в нашій Всесвіту такий процес мав місце.

Теорія про походження нашого Всесвіту з «порожнечі» просторово-часової піни на перший погляд представляється абсолютно непроверяемой; тим не менш вона узгоджується з кількома простими спостереженнями. По-перше, багато фізики вказували на той вражаючий факт, що сума позитивного і негативного електричного заряду в нашій Всесвіту дорівнює нулю - принаймні в межах експериментальної похибки. Нам здається природним, що домінуючою силою в космосі є гравітація, але відбувається це лише тому, що негативні і позитивні заряди в точності компенсують один одного. Якби на Землі існував хоча б найменший дисбаланс між позитивними і негативними зарядами, електричні сили, цілком можливо, подолали б сили гравітаційного тяжіння, що зв'язують Землю воєдино, і просто розірвали б нашу планету. Точна рівновага між сумарним позитивним і негативним зарядами можна легко пояснити, зокрема, тим, що Всесвіт виник з «нічого», а «ніщо» володіє нульовим електричним зарядом.

По-друге, наша Всесвіт володіє нульовим спіном. Курт Гедель багато років намагався довести, що наша Всесвіт обертається, шляхом аналізу і підсумовування спінів різних галактик, але на сьогоднішній день астрономи переконані: сумарний спін нашого Всесвіту дорівнює нулю. Знову ж таки цей факт можна легко пояснити тим, що Всесвіт виник з «нічого», а «ніщо» володіє нульовим спіном.

По-третє, виникнення Всесвіту з нічого допомогло б пояснити, чому сумарний вміст в ній речовини-енергії так мало, а можливо, взагалі дорівнює нулю. Якщо скласти позитивну енергію речовини і негативну енергію, пов'язану з гравітацією, то, судячи з усього, вони в точності скомпенсіруют один одного. Відповідно до загальної теорії відносності, якщо Всесвіт замкнута і скінченна, то сумарна кількість речовини-енергії у ній має в точності дорівнювати нулю. (Якщо Всесвіт незамкнута і нескінченна, це не обов'язково вірно, але інфляційна теорія вказує все ж, що сумарна кількість речовини-енергії у Всесвіті надзвичайно мало.)
Контакт між всесвітами

Все це залишає відкритим одне цікаве питання. Якщо фізики не можуть виключити можливість існування декількох типів паралельних всесвітів, то можна вступити з ними в контакт? Відвідати їх? Або, може бути, істоти з інших всесвітів вже бували в нашому світі?

Контакт з іншими квантовими всесвітами, які втратили синхронність з нашої, видається дуже малоймовірним. Причина того, що наш Всесвіт втратила синхронність з іншими всесвітами, полягає в тому, що наші атоми постійно стикалися з іншими атомами навколишнього світу. Кожен раз при зіткненні хвильова функція атома злегка «стискається», а значить, число паралельних всесвітів зменшується. Кожне зіткнення зменшує кількість можливих варіантів. Трильйони подібних атомних «міні-колапсів» створюють у результаті ілюзію того, що всі атоми нашого тіла повністю схлопнулись і застигли в певному стані. «Об'єктивна реальність» Ейнштейна - всього лише ілюзія, яка виникає завдяки тому, що величезне число атомів в нашому тілі постійно стикається один з одним; при кожному такому зіткненні зменшується кількість можливих всесвітів.

Цю ситуацію можна порівняти з розфокусованим зображенням в об'єктиві фотокамери. Точно так само і в мікросвіті все виглядає мінливим і невизначеним. Але варто вам трохи підправити фокусування камери, і на зображенні з'являються нові деталі; з кожною поправкою картинка в цілому стає все різкіше і різкіше. Так і трильйони крихітних зіткнень атомів з сусідніми атомами раз за разом зменшують число можливих всесвітів. Таким чином, ми плавно переходимо від мінливого мікросвіту до стабільного макросвіту.

Тому ймовірність взаємодії з іншої, подібної до нашої, квантової всесвіту якщо і не дорівнює нулю, то стрімко падає разом із зростанням числа атомів у вашому тілі. Але атомів в кожному з нас трильйони і трильйони, тому шанс налагодити зв'язок з іншого всесвіту, населеної динозаврами або інопланетянами, нескінченно малий. Можна порахувати, що чекати подібного події доведеться багато довше, ніж буде існувати Всесвіт.

Отже, ми не можемо повністю виключити контакт з паралельними квантовими всесвітами, але очевидно, що подія це буде надзвичайно рідкісним - адже наша Всесвіт втратила когерентність з ними. Але в космології ми зустрічаємо і інший тип паралельної всесвіту: це Мультивсесвіт, яка складається з всесвітів, які співіснують одна з одною наче мильні бульбашки у пінній ванні. Контакт з іншої всесвіту всередині Мультивселенной - зовсім інша історія. Це, безумовно, важка проблема, але не виключено, що цивілізація III типу зуміє вирішити її.

Як ми вже обговорювали, для того щоб відкрити дірку в просторі або збільшити просторово-тимчасову піну, необхідна енергія, порівнянна за порядком величини з планковскої енергією, при якій руйнуються взагалі всі відомі фізичні закони. Простір і час при цій енергії нестабільні, що відкриває можливість покинути нашу Всесвіт (припускаючи, зрозуміло, що інші всесвіти існують і ми не загинемо в процесі перехода).

Питання це, взагалі кажучи, не можна назвати чисто академічним, тому що коли-небудь перед розумною життям у Всесвіті обов'язково постане проблема загибелі Всесвіту. Врешті-решт теорія Мультивселенной може виявитися рятівною для всієї розумної життя нашого Всесвіту, Нещодавно отримані з супутника WMAP дані підтверджують той факт, що Всесвіт розширюється з прискоренням, і не виключено, що коли-небудь всім нам буде загрожувати загибель у вигляді так званого Великого морозу. Згодом вся Всесвіт почорніє; всі зірки в небесах згаснуть і у Всесвіті залишаться тільки мертві зірки, нейтронні зірки і чорні діри. Навіть атоми наших тіл, можливо, почнуть розпадатися. Температура впаде майже до абсолютного нуля, і життя стане неможлива.

По мірі наближення Всесвіту до цієї точки сучасна цивілізація, яка опинилася перед обличчям остаточної загибелі свого світу, цілком може задуматися про переселення в іншу всесвіт. Вибір у цих істот буде невеликий - замерзнути на смерть або покинути цей світ. Закони фізики стануть смертним вироком для будь-якої розумної життя - але ці ж закони, можливо, нададуть розумним істотам вузеньку шпарину.

Такий цивілізації доведеться приборкати енергію велетенських прискорювачів і лазерних променів, рівних по потужності цілій сонячній системі або навіть зоряного скупчення, і зосередити її в одній-єдиній точці, щоб отримати легендарну планковскую енергію. Можливо, цього буде достатньо, щоб відкрити кротовую нору або шлях в іншу всесвіт. Не виключено, що цивілізація III типу використовує підвладну їй колосальну енергію, щоб створити кротовую нору і піти через неї в іншу всесвіт, залишивши власну Всесвіт вмирати і почавши в новому будинку нове життя.
Новонароджена всесвіт в лабораторії?

Деякі ідеї представляються спочатку практично нездійсненними, але фізики тим не менш розглядають їх цілком серйозно. Якщо, наприклад, ми спробуємо зрозуміти причину і хід Великого вибуху, нам доведеться ретельно проаналізувати умови, які могли дати цьому явищу початковий поштовх. Іншими словами, нам доведеться задатися питанням: «Як виготовити новонароджену всесвіт в лабораторії?» Андрій Лінде зі Стенфордського університету, один з творців концепції інфляційного всесвіту, говорить, що якщо ми навчимося створювати новонароджені всесвіти, то, «можливо, нам пора заново визначити Бога як істоту більш складне, ніж просто творець Всесвіту».

Сама по собі ідея не нова. Багато років тому, коли фізики вирахували енергію, необхідну для запуску Великого вибуху, «люди негайно почали цікавитися, що станеться, якщо в лабораторії зосередити велику кількість енергії в одній точці - ну, скажімо, вистрілити одночасно з багатьох гармат. Можна сконцентрувати достатньо енергії для запуску міні-варіанти Великого вибуху?» - запитує Лінде.

Якщо ви зумієте зосередити достатню кількість енергії в одній точці, то максимум, що ви отримаєте - це колапс простору-часу і чорну діру. Але у 1981 р. Алан Гут з Массачусетського технологічного інституту і Андрій Лінде запропонували теорію «інфляційного всесвіту», що за минулий з тих пір час привернула до себе величезний інтерес космологів. Згідно цієї теорії, Великий вибух почався з фази надшвидкісного розширення, набагато більш швидкою, ніж вважалося раніше. (Концепція інфляційного всесвіту вирішує багато застарілі проблеми космології - пояснює, наприклад, чому Всесвіт настільки однорідна. Куди, в яку б точку нічного неба ми не подивилися, скрізь бачимо абсолютно однакову однорідну Всесвіт, хоча після Великого вибуху пройшло недостатньо часу, щоб віддалені її частини встигли побувати в контакті. Відповідь на цю загадку, згідно інфляційної теорії, полягає в тому, що вся видима Всесвіт утворився з крихітного і відносно однорідного «шматочка» простору-часу.) Намагаючись пояснити початковий поштовх, Гут припустив, що на початку часів існували крихітні бульбашки простору-часу, один з яких надзвичайно сильно роздувся і перетворився на сьогоднішню Всесвіт.

Теорія інфляційного Всесвіту одним махом відповіла на безліч космологічних питань. Більш того, вона узгоджується з усіма новими даними, отриманими з супутників СОВІ і WMAP. Це, безперечно, провідний кандидат на роль теорії Великого вибуху.

Але теорія інфляційного Всесвіту піднімає і безліч «незручних» питань. Чому цей пухирець почав роздуватися? Чому надшвидкісне розширення припинилося - а саме це, взагалі кажучи, стало причиною виникнення сучасної Всесвіту? Якщо інфляційні процеси почалися одного разу, не можуть вони виникнути знову? Як не дивно, хоча інфляційний сценарій являє собою провідну космологічну теорію, про причини початку та припинення інфляції майже нічого не відомо.

Намагаючись знайти відповідь на ці болісні питання, Алан Гут і Едвард Фахрі з MIT в 1987 р. поставили ще один гіпотетичне питання: «Як могла б високорозвинена цивілізація змусити роздуватися власну Всесвіт?» Вони вважають, що відповідь на це питання дозволив би, можливо, відповісти і на більш глибоке питання: «Чому взагалі почалася інфляція Всесвіту?»

Вони виявили, що, якщо зосередити достатню кількість енергії в одній точці, там спонтанно будуть виникати крихітні бульбашки простору-часу. Але якщо ці бульбашки будуть занадто малими, вони знову зникнуть і пропадуть у просторово-часової піни. Щоб мати можливість роздутися до повноцінної всесвіту, пухирець повинен бути досить великим.

Зовні народження нового всесвіту виглядало б не надто вражаюче - можливо, не страшніше вибуху 500-килотонной ядерної бомби. Виглядало все так, ніби маленький пухирець зник з наявною всесвіту, залишивши після себе невеликий ядерний вибух. Але усередині бульбашки при цьому могла б роздутися абсолютно нова всесвіт. Уявіть собі мильний міхур, який розщеплюється на два або породжує поруч крихітний новонароджений «дочірній» пухирець. Іноді цей крихітний мильна бульбашка стрімко здіймається в абсолютно новий повноцінний мильна бульбашка. Точно так само, перебуваючи всередині новонародженої всесвіту, ви побачили б неймовірний вибух простору-часу і виникнення цілого всесвіту.

Після 1987 р. було запропоновано безліч теорій, покликаних з'ясувати, чи зможе підживлення енергією перетворити великий бульбашка у цілу вселенну. Найбільш загальноприйнятою, мабуть, є теорія про те, що невідома поки частка по імені «инфлатон» дестабілізує простір-час і змушує бульбашки формуватися і роздуватися.

Останнє протиріччя було виявлено в 2006 р., коли фізики почали всерйоз розглядати нову пропозицію «запускати» ріст новонародженої всесвіту за допомогою монополя. Хоча досі монополи - частинки тільки з одним магнітним полюсом, північним або південним, - ніхто ніколи не бачив, вважається, що перший час саме вони переважали в молодий Всесвіту. Монополи настільки масивні, що їх надзвичайно важко створити в лабораторії; але не виключено, що саме масивність дозволить їм при закачуванні додаткової енергії «запустити» процес інфляції новонародженої всесвіту і перетворення її в повноцінну всесвіт.

Навіщо фізикам знадобилося створювати всесвіти? Лінде говорить: «У перспективі кожен з нас зможе стати богом». Але для прагнення неодмінно створити нову всесвіт є і більш реальна причина: можливо, в кінці кінців це допоможе нам вціліти при неминучої смерті нашого Всесвіту.
Еволюція всесвітів?

Деякі фізики схильні відводити цю ідею ще далі до кордонів наукової фантастики; вони задаються питанням, чи не доклав розум «руку» до створення нашого Всесвіту?

В картині світу, відповідної теорії Гута-Фахрі, високорозвинена цивілізація цілком може створювати нові всесвіти, але всі фізичні константи (тобто маси електрона і протона, а також інтенсивність чотирьох фундаментальних взаємодій) залишаться незмінними. А що, якщо високорозвинена цивілізація була б здатна створювати нові всесвіти з трохи іншими, ніж їх власні, значеннями фізичних констант? Після цього новонароджені всесвіти могли б розвиватися в часі, причому кожне покоління новонароджених всесвітів злегка відрізнялося від колишнього.

Якщо розглядати набір фундаментальних констант чимось на зразок ДНК всесвіту, то вийде, що розумне життя, цілком можливо, навчиться створювати новонароджені всесвіти з трохи різними ДНК. З часом створені всесвіти будуть розвиватися; при цьому будуть розмножуватися всесвіти з найкращого ДНК, що допускає виникнення і процвітання розумного життя. Фізик Едвард Харрісон на підставі попередньої ідеї Чи Смоліна висунув ідею «природного відбору» серед всесвітів. Згідно цієї ідеї, в Мультивселенной домінують саме всесвіти з найкращого ДНК, що цілком узгоджується з ідеєю виникнення високорозвинених цивілізацій, а ті, у свою чергу, створять такі новонароджені всесвіти. «Виживання найбільш пристосованих» просто означає виживання тих всесвітів, які найкращим чином сприяють появі високорозвинених цивілізацій.

Ця картина, якщо вона вірна, пояснила б, чому фундаментальні константи Всесвіту «налаштовані» на життя. Це просто означало б, що в Мультивселенной процвітають і «розмножуються саме всесвіти з бажаними (тобто сумісними з життям) константами.

(Така концепція еволюції всесвіту» вельми приваблива, оскільки здатна вирішити проблему антропного принципу. Її недолік полягає в тому, що подібна ідея непроверяема і нефальсифицируема. Поки не з'явиться повна теорія все, ми не зможемо сказати про цю ідею нічого розумного.)
Ком-ев: 0 Автор: admin
Ви читаєте новину Физика невозможного - Параллельные вселенные якщо Вам сподобалася стаття Физика невозможного - Параллельные вселенные, прокоментируйте її.
html-посилання на публікацію
BB-посилання на публікацію
Пряме посилання на публікацію

Додайте коментар