Франсиско Хосе Солер Гіль з Севільського університету і Мануель Альфонсека з Мадридського автономного університету (обидва - Іспанія) розглянули два найбільш масових варіанту концепції нескінченної Всесвіту, в якій історія повторюється нескінченну кількість разів у різних далеко рознесених точках простору.

Згідно деяким сучасним трактуванням квантової механіки, будь вимір на мікрорівні веде до утворення альтернативної всесвіту, а іноді й кількох. (Ілюстрація Stephen Whitt.)

Одна з концепцій спирається на класичну космологію, інша - на квантову механіку. Об'єднують їх загальні висновки: якщо ви візьмете себе і поміняєте в собі що-небудь (знімете червону сорочку і надягнете таку ж, але синю), то тут же станете іншим собою. Надіньте фіолетову - і ось вже третій ви. Десь у просторі є хтось, в усьому схожий на вас в будь-який з цих сорочок, але з одним дрібним відзнакою. Навіть якщо ви зміните напій в своїх руках з кавою на чай, ви забезпечите тим самим існування ще одного варіанту себе десь на величезному видаленні. І справа, зрозуміло, не тільки у вас: Всесвіт також має значну кількість своїх копій. Точніше, нескінченно велику кількість копій - хоча відмінності між більшістю з них гранично несуттєві - як, скажімо, колір сорочки одного з її жителів в один з моментів часу. Більшість з цих Всесвітів взагалі не відрізняються один від одного. Іншими словами, якщо ви зніміть червону сорочку і надягнете синю або зовсім нічого робити не станете, то і ці варіанти продубльовані десь нескінченне число разів. Вам не по собі від такої концепції? Ви не самотні.

Коріння у таких концепцій досить давні і сягають у перші стрункі теоретичні погляди людства. Проте в сучасній космології їх знову стали розглядати як відносно достовірні варіанти устрою світу. Іспанські дослідники задалися питанням про те, чи можуть такі погляди дійсно бути виведені з відомих фізичних законів, зокрема з класичної релятивістської фізики.

При цьому з'ясувалося, що якщо прийняти концепцію нескінченних альтернативних історій Всесвіту, то вийде, що такий стан речей має ряд непояснених наслідків. Як зазначають автори, якщо ймовірність виникнення ДНК-життя відмінна від нуля (що, можливо, так і є, бо життя на Землі, мабуть, існує), то, відповідно, кількість можливих наборів її генів обмежена. При нескінченній кількості альтернативних Всесвітів з цього випливає нескінченний набір ідентичних генотипів в різних районах Всесвіту.

Нескінченна кількість історій при кінцевому числі живих істот означає, що існує нескінченна кількість повторів не просто Всесвітів, що розрізняються лише кольором сорочки на вас, але і Всесвітів, взагалі нічим один від одного не відрізняються, включаючи горезвісну сорочку.

Тим не менш у цього сценарію є контраргументи, вважають автори. Перший: ми не можемо бути впевнені, що ймовірність виникнення ДНК-життя відмінна від нуля. Навіть якщо ми, крім Землі, виявимо ще мільярди планет з ДНК-життям, з цього логічно не буде витікати ненульова ймовірність виникнення такого життя.

Чому? Як пояснюють іспанці, якщо ДНК-життя в історії Всесвіту одинична (Земля), то ймовірність її виникнення дорівнює одиниці, поділеній на плюс нескінченність. Іншими словами, дорівнює нулю. Гірше того, навіть якщо відома нам життя виникла безліч квадрильйонів раз (тут можна підставити будь-яке як належний велике число), то і тоді ймовірність її появи дорівнює нулю - якщо, звичайно, кількість варіантів Всесвіту дійсно нескінченно.

«Якщо ми маємо нескінченну кількість можливих історій, той факт, що у нас є наша, відома нам історія (або обмежене число [подібних]), що веде до виникнення життя, не робить цю історію ймовірною: її ймовірність дорівнює одиниці, поділеній на нескінченність, тобто нулю, - підкреслює пан Альфонсека. - Щоб мати можливість виникнення життя більше нуля, нам потрібно мати нескінченно велику кількість підходів». Наявності деяке протиріччя, що робить версію нескінченних історій в рамках класичної космології непростий у доказі. Як підсумовують автори, ні, таким чином, ні найменшої можливості вивести такий сценарій з відомих нам фізичних законів. Навіть якщо він і вірний, то переконатися в ньому, виходячи з наших теперішніх знань, неможливо, що виводить доказ такої теорії за рамки науки в сучасному вигляді.

Інший подібний підхід - версія Жауме Гарриги (Jaume Garriga) і Олександра Віленкіна. Кількість історій в ній все-таки обмежена. А вона заснована на ідеї, що бере початок з квантової теорії: дискретні регіони простору мають обмежені кількості енергії. В інтерпретації квантової механіки, постулює декогерентные історії, нескінченна Всесвіт (~ нескінченності альтернативних Всесвітів) може бути розділена на нескінченну кількість регіонів, які не можуть впливати один на одного, оскільки вони розділені горизонтом подій. У цій ситуації Ґарріґа і Віленкін вважають, що кількість можливих історій кожного такого регіону і звичайно, згідно квантової механіки, енергія в них ділиться на кванти. Підсумок: нескінченну кількість таких відокремлених регіонів простору-часу плюс кінцеве кількість можливих історій в кожному з таких регіонів означає, що кожна історія все одно в кінцевому рахунку буде повторена нескінченну кількість разів.

Солер Гіль і Мануель Альфонсека розкритикували майже всі постулати, які лежать в основі версії Гарриги і Віленкіна. По-перше, квантова теорія стосовно космології поки швидше гіпотеза без належного підтвердження, ніж навпаки (зазначимо, що прихильники такої теорії стверджують протилежне).

По-друге, розширення Всесвіту і гравітаційні ефекти чорних дірок в ній можуть збільшити кількість можливих історій до нескінченності. В цьому випадку в чисельнику можливих історій буде нескінченність. А значить, повторення будь-якої з історій в точності виявиться малоймовірним, щоб не сказати - неможливо. Відзначимо, що дана версія іспанських теоретиків виглядає вражаюче обґрунтованою, і навіть в рамках квантовомеханических поглядів відповісти їй непросто.

Однак найбільше критики отримало саме припущення про можливість нескінченної кількості регіонів у Всесвіті. Як відзначають іспанці, в минулому багато разів складалися ситуації, коли нескінченність в фізичних теоріях здавалася неминучою, і тим не менше кожен раз з черговим кроком у розвитку фізики перебували можливості усунути таку нескінченність.

Сьогодні у класичної космології нескінченність постулюється в сингулярності чорних дір і сингулярності Всесвіту до Великого вибуху. У квантовій механіці нескінченністю загрожують енергія вакууму і певні частини квантової теорії поля. Як сподіваються автори, можливо, обидві теорії - це лише наближення третьою, більш загальної, яка усуне потребу в нескінченних значеннях, дозволивши, як казав Поль Дірак, «позбутися від нескінченності».

Підводячи підсумки, Солер Гіль і Мануель Альфонсека відзначають, що вони не можуть спростувати наявними коштами висновки про нескінченному повторенні Всесвіту. Однак не від нестачі чисто фізичної аргументації, а від того факту, що сама ідея нескінченних повторень історії Всесвіту спочиває в сфері філософії, міфології і НФ, а не сучасної космології, не дає ніяких строгих підстав для того, щоб припустити нескінченність історій Всесвіту і їх нескінченну повторюваність.

З препринтом відповідного дослідження можна ознайомитися тут.

Підготовлено за матеріалами Phys.Org.