Далекое будущее Вселенной Эсхатология в космической перспективе - Эллис Джордж (читать книги без .TXT) 📗
6.3.4. Галактики в разъединенных вселенных
Принципиально ненаблюдаемые галактики из раздела 6.3.3 возникли из того же Большого взрыва, что и мы сами. Но предположим, что вместо каузально не связанных регионов, возникших из единого Большого взрыва (в ходе эпизода инфляции), мы представим себе много отдельных «больших взрывов». Неужели пространства–времена, полностью отдельные от нашего, менее реальны, чем части того, что мы по традиции называем нашей вселенной, но которые никогда не войдут в пределы нашего горизонта? Очевидно, нет — значит, эти вселенные тоже могут считаться реальными частями нашего космоса.
Эта пошаговая аргументация (те, кому она не понравилась, могут назвать ее аргументацией «скользкого склона») наводит на мысль, что вопрос о существовании иных вселенных действительно научный вопрос. Как же мы можем на него ответить?
6.4. Сценарии мультивселенной
С первого взгляда ничто концептуально не выглядит более экстравагантным, более грубо нарушающим принцип бритвы Оккама, чем обращение к множеству вселенных. Однако это концепция вытекает сразу из нескольких различных теорий (хотя все они спекулятивны).
Линде [7], Гаррига и Виленкин [4] и другие разработали компьютерные модели, описывающие «вечную» фазу инфляции, в которой множество вселенных вырастает из отдельных «больших взрывов» в несоединенные друг с другом регионы пространства–времени. Гут [5] и Смолин [13] с разных точек зрения предположили, что новая вселенная может родиться внутри черной дыры, расширяясь затем в новую область пространства и времени, недоступную для нас. А Рэндалл и Сандрам [9] полагают, что другие вселенные могут существовать независимо от нашей в дополнительном пространственном измерении; эти разъединенные вселенные могут взаимодействовать гравитационно или же никак не влиять друг на друга. Если обратиться к избитой аналогии, в которой поверхность воздушного шарика представляет двухмерную вселенную, погруженную в наше трехмерное пространство, то эти другие вселенные будут представлены поверхностями других шариков; жучки, прикованные к поверхности шарика и не имеющие понятия о третьем измерении, не будут ничего знать о своих собратьях, ползающих по другим шарикам; другие вселенные будут отдельными доменами пространства и времени. В некоторых из этих сценариев оказывается бессмысленным даже вопрос о том, существовали ли другие вселенные прежде, будут существовать позже или существуют одновременно с нашей, поскольку эти понятия имеют смысл, только если мы можем ввести единое измерение времени, часы, одинаково тикающие во всех вселенных.
Фари и Гут [3], а также Харрисон [6] предположили даже, что вселенные можно создавать в лаборатории, взрывая сгусток материи таким образом, чтобы образовать маленькую черную дыру. Что, если вся наша вселенная — результат эксперимента, проведенного в другой вселенной? Тогда богословские аргументы относительно «замысла» могут воскреснуть в новом обличье. Смолин [13] предполагает, что дочерняя вселенная может управляться законами, несущими на себе отпечаток тех, что господствовали в родительской вселенной. Если эта новая вселенная будет похожа на нашу, значит, и в ней будут формироваться звезды, галактики и черные дыры; эти черные дыры, в свою очередь, породят новое поколение вселенных — и так далее, возможно, до бесконечности.
Кроме того, теория «множества миров», впервые выдвинутая Эвереттом и Уиллером в 1950–х годах, обращается к параллельным вселенным для разрешения некоторых парадоксов квантовой механики. Ранее эту концепцию описал Степлдон, как одно из наиболее изощренных творений своего Делателя Звезд [14]:
Всякий раз, когда существу представал выбор из нескольких возможных действий, оно совершало их все, создавая таким образом множество… различных историй космоса. Поскольку в каждой эволюционной последовательности этого космоса было много существ, каждое из них постоянно сталкивалось с множеством возможных путей, и комбинации всех этих путей были неисчислимы, то в каждый момент каждой временной последовательности возникало бесконечное множество отдельных вселенных.
Ни один из этих сценариев не был просто взят «с потолка»: за каждым стоит серьезная, хотя и спекулятивная теоретическая мотивация. Однако верным может быть, самое большее, один из них. А очень может быть, что неверен ни один — существуют альтернативные теории, которые приводят к представлениям только об одной вселенной.
Для подтверждения этих идей необходима теория, непротиворечиво описывающая экстремальную физику сверхвысоких плотностей, конфигурацию структур в дополнительных измерениях, и так далее. Но одной непротиворечивости недостаточно: нужны основания для уверенности в том, что эта теория — не просто математический конструкт, что она приложима к внешней реальности. Такая уверенность возникнет, если теория объясняет такие явления, которые мы можем наблюдать, но не можем объяснить другим способом.
На сегодняшний день у нас есть прекрасная физическая конструкция, называемая стандартной моделью, которая объясняет почти все наблюдаемые субатомные феномены. Но формулы «стандартной модели» включают в себя числа, которые невозможно вывести из теории — их приходится получать экспериментально. Возможно, в двадцать первом веке физики создадут теорию, объясняющую, например, почему существуют три вида нейтрино, или природу ядерной и электрической сил. Возможно к тому же, что данная теория окажется правдоподобной. Если эта теория, приложенная к началу нашей вселенной, будет предсказывать существование множества «больших взрывов», у нас будут такие же основания верить во множество отдельных вселенных, как сейчас — верить выводам из физики элементарных частиц о существовании кварков внутри атомов или выводам теории относительности о ненаблюдаемом содержимом черных дыр.
6.5. Универсальные законы или местные установления?
«Уникальны ли законы физики?» — менее поэтический вариант знаменитого вопроса Эйнштейна: «Был ли выбор у Бога, когда он творил Вселенную?» Ответ определяет то, какую степень разнообразия можно предположить для иных вселенных (если они существуют). Если исходные данные нашей вселенной фундаментальны и неизбежны, то последствия любого большого взрыва были бы повторением нашей собственной вселенной. Но гораздо более интересная возможность (логически вполне допустимая при нашем современном уровне незнания фундаментальных законов) состоит в том, что фундаментальные законы, управляющие мультивселенной в целом, допускают разнообразие отдельных вселенных. В этой более монументальной перспективе кое‑что из того, что мы именуем «законами природы», может оказаться лишь местными установлениями, согласующимися с некоторой общей теорией, управляющей всем ансамблем, но не жестко зафиксированными этой теорией.
В качестве аналогии рассмотрим форму снежинок. Общая для них всех шестилучевая симметрия — прямое следствие свойств и формы молекул воды. Но снежинки обнаруживают огромное разнообразие структуры, поскольку каждая из них формируется своей микросредой: каждая снежинка растет в ответ на случайные изменения температуры и влажности, сопровождающие ее рост. Если физики когда‑нибудь создадут фундаментальную теорию, она объяснит нам, какие стороны природы являются прямыми следствиями этой теории (как симметрия снежинок есть следствие базовой структуры молекулы воды), а какие (вроде уникальной структуры каждой конкретной снежинки) — результатами случайностей. Случайные черты могли возникнуть в процессе остывания после Большого взрыва так же, как кусок раскаленного железа магнетизируется, когда остывает, но расположение полюсов при этом может зависеть от случайных факторов.
Космологические числа нашей вселенной, а также, возможно, некоторые из так называемых констант лабораторной физики могут оказаться «случайностями, обусловленными средой», а не зафиксированными единообразно по всей мультивселенной некоей окончательной теорией. Только в этом случае «тонко настроенные» черты нашей вселенной могут объясняться «антропными» аргументами, аналогичными тому, что делает наблюдатель или экспериментатор, отбирая те или иные эффекты в материалах своих измерений: если вселенных много и большинство из них необитаемы, стоит ли удивляться, что мы находимся в одной из обитаемых вселенных?!
