За 600 лет до нашей эры в городе Милет, на территории современной Турции, жил Анаксимандр Милетский — древнегреческий философ, представитель милетской школы натурфилософии, ученик Фалеса Милетского. В какой-то момент он сменил Фалеса на посту главы школы, и среди его учеников были Анаксимен и, возможно, сам Пифагор.
Согласно имеющимся историческим документам, он был первым философом, записавшим свои исследования, хотя сохранился только один фрагмент его работы.
А ещё Анаксимандр был первым, кто придумал механическую модель мира. В его модели Земля неподвижно парит в центре «бесконечности», ничем не поддерживаемая. Она остаётся «на том же месте из-за своего безразличия» — точка зрения, которую Аристотель описал как гениальную в трактате «О небесах». Её форма — цилиндр с высотой, составляющей треть диаметра. Плоская вершина образует обитаемый мир.
Но Анаксимандр мыслил и шире — рассуждая не только о Земле, но и обо всей Вселенной. Как нам известно из работ другого философа, Симпликия Киликийского, который цитировал Анаксимандра, последний рассуждал о множественности миров. Он и его последователи предполагали, что миры появляются и исчезают на некоторое время, и что одни рождаются, а другие погибают. Они утверждали, что это движение вечно, «ибо без движения не может быть ни порождения, ни уничтожения».
Можно ли считать эти рассуждения первой гипотезой о существовании мультивселенной — вопрос открытый. Так или иначе, концепция множественных вселенных обсуждалась на протяжении всей истории человечества.
Она развивалась в различных областях, включая космологию, физику и философию. Некоторые физики утверждают, что мультивселенная — это скорее философское понятие, чем научная гипотеза, поскольку её невозможно эмпирически опровергнуть. В последние годы в физическом сообществе появились сторонники и скептики теории мультивселенной. Хотя некоторые учёные анализировали данные в поисках доказательств существования других вселенных, статистически значимых доказательств найдено не было. Критики утверждают, что концепции мультивселенной не хватает проверяемости и фальсифицируемости, которые необходимы для научного поиска, и что она поднимает нерешённые метафизические вопросы.
Различные вселенные в рамках мультивселенной называют по-разному: «параллельными вселенными», «плоскими вселенными», «другими вселенными», «альтернативными вселенными», «множественными вселенными», «плоскими вселенными», «родительскими и дочерними вселенными», «многими вселенными» или «многими мирами». Одно из распространённых предположений заключается в том, что мультивселенная — это «лоскутное одеяло из отдельных вселенных, связанных одними и теми же законами физики».
На ум сразу же приходит антропный принцип — ответ на вопрос о том, как же так получилось, что константы в нашей Вселенной настроены таким хитрым и тонким образом, что на одной из планет у одной из звёзд в одной из галактик смогла зародиться разумная жизнь, задающаяся подобными сложными вопросами. Существование множества вселенных, в каждой из которых действуют свои физические законы, может объяснить предполагаемое появление тонкой настройки нашей вселенной на просто сознательную жизнь. Его младший брат, слабый антропный принцип, утверждает, что мы существуем в одной из немногих вселенных, поддерживающих жизнь.
В нашей Вселенной законы физики известны уже достаточно хорошо. Стандартная модель элементарных частиц и полей описывает электромагнитные и ядерные силы, а также известные нам кварки, лептоны и бозоны. Общая теория относительности — это теория гравитации, объясняющая всё: от расширения Вселенной до орбит и свойств чёрных дыр и гравитационных волн. Мы также знаем, какие частицы и другие формы энергии существуют в нашей Вселенной:
- кварки и лептоны, к которым относятся электрон, нейтрино и составные части протонов и нейтронов,
- бозоны, опосредующие фундаментальные силы, включая фотон, W- и Z-бозоны, бозон Хиггса и глюоны,
- всё, что может представлять собой тёмная материя,
- плюс любая форма энергии, стоящая за ускоренным расширением Вселенной, которую часто считают космологической константой, но обычно называют «тёмной энергией».
В принципе, если знать всё это, а также начальные условия Вселенной — то, что она была горячей, плотной, почти идеально однородной, быстро расширяющейся, наполненной материей, антиматерией и излучением и заполучила дефекты плотности в результате инфляции, — то можно предсказать практически всё, что возникнет в дальнейшем в космической истории. Этим мы и занимаемся: это одно из главных достижений теоретической астрофизики и, в частности, космологии конца XX начала XXI века.
Но есть ещё один ингредиент, который нам необходим. Вселенная управляется не только физическими законами и входящими в неё компонентами; существуют также важные параметры, которые входят в управляющие уравнения. К ним относятся:
- Сильная, слабая, электромагнитная и гравитационная константы связи, которые определяют силу различных фундаментальных взаимодействий. Если вы слышали о числе 1/137 или концепции константы тонкой структуры, то они относятся к силе электромагнитного взаимодействия.
- Массы покоя каждой из фундаментальных массивных частиц, от нейтрино до кварков, лептонов и других, которые также могут быть параметризованы связью с Хиггсом. Некоторые из них, например, масса покоя электрона, если бы они хоть немного отличались, привели бы к созданию Вселенной, сильно отличающейся от той, которую мы считаем своей.
- Параметры смешивания между кварками (задаются матрицей CKM) и нейтрино (задаются матрицей PMNS), которые определяют, как частицы с одинаковыми квантовыми числами смешиваются друг с другом, что необходимо для объяснения таких явлений, как слабые распады и нейтринные осцилляции.
- И, по крайней мере, ещё один параметр — космологическая постоянная, которая является простейшим приближением к тому, чем может быть тёмная энергия.
В общей сложности наберётся 26 фундаментальных констант — и это без учёта таких загадок, как тёмная материя, бариогенезис и любые параметры, связанные с инфляцией. Важно отметить, что эти фундаментальные константы необходимы для воспроизведения существующей Вселенной; если бы они были другими, то и наша Вселенная была бы соответственно другой.
Насколько нам известно, эти константы действительно постоянны и неизменны в пространстве и во времени; они в принципе не меняются. Можем ли мы каким-то образом вычислить значения этих констант, исходя из начальных условий?
К сожалению, мы не знаем, какими «должны быть» эти значения в каком-либо прогностическом смысле. У нас нет способа вычислить, какими они должны быть, и между ними нет никакой взаимосвязи или уравнения, которое выдерживало бы хоть какую-то проверку. Было предложено множество соотношений, но ни одно из них не дало реальных значений фундаментальных констант.
Всё, что мы можем сделать, если хотим определить, каковы они, — это искать ответ на этот вопрос у природы экспериментальным путём: выйти из-за стола и измерить эти параметры напрямую. Вот откуда мы знаем их значения: мы провели измерения, чтобы определить их: не теоретически, а чисто эмпирически. Мы их нашли, определили с какой-то погрешностью, но при этом мы всё ещё не знаем, почему в природе появились именно такие значения, какие появились.
Однако тот факт, что что-то кажется точно настроенным на определённый результат, по крайней мере, на первый взгляд, не обязательно свидетельствует о том, что подобная тонкая настройка на самом деле производилась. В природе можно встретить много примеров, глядя на которые можно было бы подумать, что их естественное происхождение крайне маловероятно. Однако это вовсе не означает, что эти объекты или процессы кто-либо создал, или же они не могут иметь чисто случайной природы.
Когда речь заходит о вопросе: «Почему константы в нашей Вселенной имеют те значения, которые они имеют?», самым простым ответом будет: «Потому что мы, наблюдатели, способные измерять Вселенную, могли возникнуть только во Вселенной, принявшей значения, которые позволили физически сделать возможным появление разумных наблюдателей».
Многие считают мультивселенную антинаучной идеей — ведь невозможно увидеть, проверить или получить информацию о любой части космоса за пределами нашей ограниченной наблюдаемой Вселенной, — но на самом деле существование Мультивселенной коренится в самой науке. На самом деле, должны быть верны всего лишь две вещи:
- что космическая инфляция, которая предшествовала Большому взрыву и послужила его причиной, произошла так, как мы думаем,
- и что инфляция, как и все другие поля во Вселенной, по своей природе является квантовым полем, подчиняющимся всем квантовым правилам, которым подчиняются другие квантовые теории.
По сути, инфляционная теория говорит о том, что Вселенная, до того как она стала горячей, плотной и наполнилась материей и излучением, находилась в состоянии, когда в ней доминировало очень большое количество энергии, присущее самому пространству: своего рода энергия вакуума. Только в отличие от современной тёмной энергии, которая имеет очень маленькую плотность энергии (эквивалент примерно одного протона на кубический метр пространства), плотность энергии во время инфляции была огромной: примерно в ~1025 раз больше, чем плотность тёмной энергии сегодня. Поскольку именно плотность энергии, согласно общей теории относительности Эйнштейна, определяет скорость расширения, это означает, что во время инфляции скорость расширения была не только невероятно большой, но и неумолимой: по мере расширения пространства скорость расширения остаётся огромной.
В некоторых областях Вселенной инфляция заканчивалась и сменялась Большим взрывом, и поскольку эти области расширяются гораздо медленнее, чем экспоненциально увеличивающаяся остальная часть Вселенной, эти области являются, по сути, отдельными вселенными и обречены быстро удаляться друг от друга.
Даже если существует бесконечное число регионов, где инфляция заканчивается, будет ещё «более бесконечное» число регионов, где она продолжается. Различные регионы, где она заканчивается — где происходят горячие Большие Взрывы, — будут причинно разъединены, разделены ещё большим количеством областей раздувающегося пространства.
Проще говоря, если каждый горячий Большой взрыв происходит в «пузыре» Вселенной, то эти пузыри просто не могут столкнуться. В итоге со временем мы получим всё большее и большее число не связанных друг с другом пузырей, разделённых вечно раздувающимся пространством.
И тогда мультивселенная становится неизбежным следствием этих идей. Вот почему физики, несмотря на возражения некоторых из них, в подавляющем большинстве случаев утверждают, что мультивселенная должна существовать.
Кстати, в 2015 году один астрофизик, возможно, обнаружил доказательства существования альтернативных или параллельных вселенных, заглянув в прошлое, во времена сразу после Большого взрыва, хотя этот вопрос до сих пор вызывает споры среди физиков. Доктор Ранга-Рам Чари, проанализировав спектр космического излучения, обнаружил сигнал в 4 500 раз ярче, чем он должен был быть, исходя из количества протонов и электронов, существовавших, по мнению учёных, в самой ранней Вселенной. Этот сигнал — эмиссионная линия, возникшая в результате образования атомов в эпоху рекомбинации, — больше соответствует Вселенной, в которой соотношение частиц материи и фотонов примерно в 65 раз больше, чем в нашей. Существует 30% вероятность того, что этот сигнал является шумом; однако также возможно, что он существует потому, что параллельная вселенная выбросила некоторые из своих частиц материи в нашу вселенную. Если бы во время рекомбинации в нашу Вселенную попали дополнительные протоны и электроны, образовалось бы больше атомов, при их образовании испускалось бы больше фотонов, и сигнатурная линия, возникшая в результате всех этих излучений, была бы значительно усилена. Однако сам Чари настроен скептически:
За пределами нашей наблюдаемой Вселенной могло бы существовать множество других регионов, каждый из которых управлялся бы набором физических параметров, отличных от тех, которые мы измерили для нашей Вселенной. Необычные утверждения, такие как доказательства существования альтернативных вселенных, требуют очень большого бремени доказательств.
И вообще, сигнал, обнаруженный Чари, может быть следствием входящего света от далёких галактик или даже от облаков пыли, окружающих нашу собственную галактику.
У нас есть весьма убедительные доказательства того, что горячий Большой взрыв действительно произошёл, а также того, что он начался с набора условий, которые не имеют фактического объяснения. Если мы добавим к этому объяснение — космическую инфляцию, — то это раздувающееся пространство-время, которое создало и породило Большой взрыв, сделает свой собственный набор новых предсказаний. Многие из этих предсказаний подтверждаются наблюдениями, но другие предсказания также возникают как следствия инфляции.
Одно из них — существование мириад Вселенных, не связанных друг с другом регионов, в каждом из которых произошёл свой собственный горячий Большой взрыв, которые все вместе и составляют то, что мы называем мультивселенной. Это не означает, что в разных Вселенных действуют разные правила, законы или фундаментальные константы, или что все возможные квантовые исходы, которые вы можете себе представить, происходят в каком-то другом месте мультивселенной. Это даже не означает, что мультивселенная реальна, поскольку это предсказание мы не можем проверить, подтвердить или опровергнуть. Но если теория инфляции работает, а пока все данные говорят, что это так, то наличие мультивселенной оказывается практически неизбежным.
© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»
Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT 💻
