Творцы миров 4

«ТЕОРИЮ ВСЕГО» СОЗДАСТ КОЛЛАЙДЕР

Почти всю жизнь Альберт Эйнштейн пытался создать «теорию всего», которая описала бы все законы мироздания. И не успел. Сегодня астрофизики предполагают, что наилучшим кандидатом на эту теорию является теория суперструн. Она не только объясняет процессы расширения Вселенной, но и подтверждает существование других вселенных, находящихся рядом с нами. Ведь «космические струны» представляют собой искажения пространства и времени и могут быть больше, чем сама Вселенная, хотя толщина их не превышает размеров атомного ядра. Тем не менее, несмотря на удивительную математическую красоту и целостность, теория струн пока не нашла экспериментального подтверждения. Вся надежда - на Большой адронный коллайдер. Ученые ждут от него не только открытия частицы Хиггса, но и некоторых суперсимметричных частиц. Это будет серьезной поддержкой теории струн, а значит, и других миров. Пока же физики строят теоретические модели многомирья.


Кто живет рядом, в параллельных вселенных?
Астрофизики все ближе к разгадке самой интригующей тайны мироздания: есть ли, кроме нашей, другие вселенные?

ПОДЕЛИТЬСЯ КОДОМ ВИДЕО
1950-е годы. МИРЫ ЭВЕРЕТТА

Первым о параллельных мирах в 1895 году землянам сообщил писатель-фантаст Герберт Уэллс в своем рассказе «Дверь в стене». А спустя 62 года выпускник Принстонского университета Хью Эверетт поразил своих коллег темой своей докторской диссертации о расщеплении миров. Вот ее суть: каждый миг каждая вселенная расщепляется на непредставимое количество себе подобных, а уже в следующий миг каждая из этих новорожденных расщепляется точно таким же образом. И в этом огромном множестве есть множество миров, в которых существуете вы. В одном мире вы, читая эту статью, едете в метро, в другом - летите в самолете. В одном - вы царь, в другом - раб.

- А толчком к размножению миров служат наши поступки, - объяснял Эверетт. - Стоит нам сделать какой-нибудь выбор - «быть или не быть», например, как в мгновение ока из одной вселенной получилось две. В одной мы живем, а вторая сама по себе, хотя мы присутствуем и там.

Даже Нильс Бор, отец квантовой механики, остался тогда к этой сумасшедшей идее равнодушным.

1980-е годы. МИРЫ ЛИНДЕ

Теория многомирья могла бы и забыться. Но вновь на помощь ученым пришел писатель-фантаст. Майкл Муркок по какому-то наитию поселил всех жителей своего сказочного города Танелорн в Мультивселенную. Термин Multiverse тотчас замелькал в трудах серьезных ученых. Дело в том, что в 1980-е у многих физиков уже созрело убеждение, что идея параллельных вселенных может стать одним из краеугольных камней новой парадигмы науки о структуре мироздания. И главным поборником этой красивой идеи стал Андрей Линде. Наш бывший соотечественник, сотрудник Физического института им. Лебедева Академии наук. Ныне - профессор физики Стэнфордского университета.

Линде строит свои рассуждения на базе модели Большого взрыва, в результате которого возник молниеносно расширяющийся пузырек - зародыш нашей Вселенной. Но если какое-то космическое яйцо оказалось способным породить Вселенную, то почему нельзя предположить возможность существования других подобных яиц? Задавшись этим вопросом, Линде построил модель, в которой инфляционные (inflation - раздувание) вселенные возникают непрерывно, отпочковываясь от своих родительниц.

- Космос, - рассказывал мне по телефону Линде, - состоит из множества раздувающихся шаров, которые дают начало таким же шарам, а те, в свою очередь, рождают подобные шары в еще больших количествах, и так до бесконечности. В пространстве они разнесены настолько далеко, что не чувствуют присутствия друг друга. Но они - части одного и того же физического мира. Для иллюстрации можно представить себе некий резервуар, заполненный водой во всех возможных агрегатных состояниях. Там будут жидкие зоны, глыбы из льда и пузыри пара - их и можно считать аналогами параллельных вселенных инфляционной модели. Она представляет мир как огромный фрактал, состоящий из однородных кусков с разными свойствами. Передвигаясь по этому миру, вы сможете плавно переходить из одной вселенной в другую. Правда, ваше путешествие продлится долго - десятки миллионов лет.

1990-е годы. МИРЫ РИСА

Логика рассуждений профессора космологии и астрофизики Кембриджского университета Мартина Риса примерно такова.

- Вероятность зарождения жизни во Вселенной априори настолько мала, что смахивает на чудо, - рассуждал профессор Рис. - И если не исходить из гипотезы Создателя, то почему бы не предположить, что Природа случайным образом рождает множество параллельных миров, которые служат для нее полем для экспериментов по созданию жизни.

По его словам, жизнь возникла на небольшой планете, обращающейся вокруг рядовой звезды одной из рядовых галактик именно нашего мира по той простой причине, что этому благоприятствовало его физическое устройство. Другие миры Мультивселенной, скорее всего, пусты.

2000-е годы. МИРЫ ТЕГМАРКА

Профессор физики и астрономии Пенсильванского университета Макс Тегмарк убежден, что вселенные могут различаться не только местоположением, космологическими свойствами, но и законами физики. Они существуют вне времени и пространства, и их почти невозможно изобразить.

- Рассмотрим простую вселенную, состоящую из Солнца, Земли и Луны, - предлагает физик. - Для объективного наблюдателя такая вселенная представляется кольцом: орбита Земли, «размазанная» во времени, как будто обернута оплеткой - ее создает траектория движения Луны вокруг Земли. А другие формы олицетворяют иные физические законы (см. иллюстрацию наверху).

Свою теорию ученый любит иллюстрировать на примере игры в «русскую рулетку». По его мнению, каждый раз, когда человек нажимает на курок, его вселенная расщепляется на две - где выстрел произошел и где его не было. Но сам Тегмарк не рискует проводить такой опыт в реальности - по крайней мере в этой вселенной.

КАК ПОПАСТЬ В ПУЗЫРИ-ВСЕЛЕННЫЕ?

- Мы можем попасть из одной вселенной-пузыря в другую? - спросила я у профессора Линде.

- Теоретически да, - предположил физик. - Но по дороге мы наткнемся на барьер. Это будет домЕнная стенка, энергетически очень большой величины. Чтобы долететь до стенки, надо быть долгожителем, потому что расстояние до нее - порядка 10 в миллионной степени световых лет. А для того чтобы пересечь границу, нам надо иметь очень много энергии, чтобы хорошенько разогнаться и перескочить через нее. Хотя вероятно, что мы тут же и умрем, потому что частицы нашего, земного, типа могут распасться в другой вселенной. Или изменить свои свойства.

- Жизнь там все-таки есть?

- Процесс рождения вселенных не только случаен и хаотичен, но и бесконечен. Поэтому я могу только предположить, что одни вселенные, рождаясь, тут же коллапсируют. Другие растут, оставаясь мертвыми. Третьи лишены времени и развития. А четвертые заполняются галактиками, звездами, планетами и становятся подобны нашей Вселенной. Считайте, что в нашем мире карты выпали благоприятно для рождения нас - разумных существ.

Читайте на WWW.KP.RU: https://www.kp.ru/daily/24324/516858/Живут Ли Среди Нас Существа в Параллельных Измерениях?
Автор: Диана Браун | Обновлено: 7 марта 2024 г.
•
•
•
•
•
 Некоторые предполагают, что мы вступили в контакт с разумной формой жизни, но они не из космоса, а из других измерений. AMR IMAGE/GETTY IMAGES
Ключевые рекомендации на Вынос
• Поиски разумной жизни могут быть направлены не в ту сторону — в космос. Согласно теориям, «ультраземлян» из других измерений, а не инопланетян, можно встретить рядом с нами.
• Физика элементарных частиц и теория струн открывают возможность существования параллельных измерений, в которых могут существовать формы жизни, сильно отличающиеся от нашего понимания.
• Теория Джона Кила об инопланетянах предполагает, что существа из других измерений влияли на человеческую культуру на протяжении всей истории, появляясь в фольклоре и религиозных текстах в виде демонов, фей или других сверхъестественных существ, способных менять облик и манипулировать людьми.
Люди десятилетиями безуспешно искали признаки разумной жизни в нашей Вселенной. Многие считают, что мы не добились успеха, потому что наша Вселенная слишком велика, чтобы мы могли найти инопланетян.
Но другие говорят, что мы просто ищем не там, где нужно. Это значит, что нам не следует сосредотачиваться на поиске жизни на других планетах, а вместо этого нужно искать жизнь в других измерениях. Ведущие подкаста «То, что они не хотят, чтобы вы знали» Бен Боулин, Ноэль Браун и Мэтт Фредерик обсуждают физику элементарных частиц, теорию суперструн и параллельные измерения в этом подкасте «Что такое сверхземные существа?»
Физика элементарных частиц стремится объяснить происхождение Вселенной и фундаментальные составляющие материи, изучая мельчайшие частицы, из которых состоят атомы. Её часто называют теорией всего, поскольку она стремится к единому элегантному решению, объясняющему, как устроены материя и энергия.
В Стандартной модели физики считается, что частицы имеют точечную форму, как невероятно крошечные точки. Стандартная модель всё ещё является теоретической, потому что мы многого не понимаем в силе гравитации. Теория струн — это ещё одна модель физики, в которой вместо точек частицы на самом деле представляют собой крошечные струны, которые вибрируют вместе, создавая размер и массу.
Но для того, чтобы теория струн была точной, это означает, что может существовать более 10 измерений вместо привычных нам четырёх: длина, ширина, глубина и время. Некоторые из этих измерений теоретически могут быть местами, где Большой взрыв никогда не происходил и у Вселенной была совершенно другая отправная точка. Как бы выглядело существо из такого измерения для людей из четвёртого измерения? Лавкрафтовские монстры? Демогоргоны?
Или, может быть, это демоны или феи из фольклора? Покойный уфолог Джон Кил верил в инопланетян, но со временем отошёл от этой темы. Он начал думать, что все истории из фольклора и религиозных текстов на самом деле являются доказательством того, что человечество действительно вступало в контакт с другой формой разумной жизни, но не из космоса. Вместо этого они были существами из других измерений: сверхземлянами. Кил предположил, что эти существа могут менять свой облик и принимать любой вид, и связал их с историями о демонах, монстрах, ангелах, ограх и оборотнях. Он считал, что у этих сверхземлян, вероятно, есть представление о добре и зле и что они способны манипулировать человечеством.
Но зачем? Если существуют сверхземные существа, что могло бы побудить их отправиться в четвёртое измерение, чтобы причинять вред? И как они перемещаются между измерениями? Кил считал, что существуют магнитные аномалии, которые облегчают сверхземным существам материализацию, но не был уверен, как они попадают в четвёртое измерение.
Что вы думаете? Имеет ли это смысл — или звучит как бессмыслица? Чтобы узнать всё о сложной науке и бесконечных возможностях внеземных цивилизаций, а также о пятом, шестом и седьмом измерениях, прослушайте весь подкаст, в котором Бен, Ноэль и Мэтт подробно рассказывают о странной теории сверхземлян.

Хокинг, математика и струны: три ключевых теории о параллельных мирах

Фото: Shutterstock
Стивен Хокинг считал, что черные дыры — это порталы в параллельные миры, а реликтовое пятно в созвездии Эридан может быть отпечатком другой реальности. Рассматриваем эту и другие теории об альтернативных вселенных
Параллельные вселенные — это миры, которые гипотетически существуют одновременно с нашим, но не обязательно похожи на него. Есть предположения, что там действуют другие законы природы или события принимают альтернативные исходы: если в нашем мире подброшенная монета упала орлом вверх, то в другой реальности — решкой.

Научные гипотезы, содержащие конкретные обоснования существования параллельных вселенных, появились только в XX веке, но философы рассуждали на эту тему еще в античности. В V веке до нашей эры в Древней Греции возникла теория атомизма. Согласно этой теории любая материя состоит из химически неделимых частиц — атомов, хаотичное столкновение которых образует параллельные миры. Философ Хрисипп, живший в III веке до нашей эры, предполагал, что Вселенная постоянно умирает и возрождается, то есть одновременно существует бесконечное множество ее состояний.

Первым физиком, который высказал предположение о существовании параллельных реальностей, стал австрийский ученый Эрвин Шредингер. В 1952 году в Дублине он прочел лекцию по квантовой механике и ввел понятие суперпозиции — явления, при котором частица одновременно находится в нескольких разных состояниях.

Позже идею о мультивселенных стали использовать писатели-фантасты. Одна из первых книг на эту тему — роман Майкла Муркока «Расколотые миры» (1963). Чтобы разобраться, могут ли параллельные миры существовать на самом деле, а не только в литературе и кино, мы рассмотрели основные теории и поговорили с российскими физиками.

Теории параллельных Вселенных
Теория Хартла — Хокинга
В 1983 году физики Стивен Хокинг и Джеймс Хартл выпустили научную работу, посвященную новой теории возникновения Вселенной. С помощью квантовой механики ученые пытались объяснить, как мир мог появиться из ничего и что было до Планковской эпохи — самого раннего этапа в его развитии.

Стивен Хокинг посвятил почти всю свою научную карьеру космологии — разделу астрономии, изучающему появление и эволюцию Вселенной. Помимо исследовательских работ, он выпустил несколько научно-популярных книг на эту тему — «Краткая история времени», «Черные дыры и молодые вселенные», «Мир в ореховой скорлупке».

Согласно теории Хартла — Хокинга изначально наш мир находился в космологической сингулярности. Это состояние, для которого характерны бесконечно высокие плотность и температура вещества. В результате Большого взрыва Вселенная расширилась, образовались галактики, звезды, планеты. Она продолжает безгранично расширяться до сих пор.

Описывая мир, Хокинг и Хартл рассматривали Вселенную как квантовую систему, которая одновременно находится в бесконечном множестве состояний. Наша реальность — лишь одно из них. Помимо нее существуют параллельные миры, которые отображают все возможные исходы любых происходивших событий.



Футурология
Что такое кротовые норы и почему их до сих пор не нашли
Идея, согласно которой система может находиться в нескольких состояниях в одно и то же время, объясняется мысленным экспериментом Эрвина Шредингера — одного из основателей квантовой механики. Ученый привел пример с кошкой в непрозрачном ящике рядом с атомом радиоактивного вещества, который с одной и той же вероятностью может распасться или не распасться, и устройством, которое убивает или не убивает животное в зависимости от состояния частицы. Для наблюдателя, пока тот не откроет ящик, кошка будет в равной степени живой и мертвой, то есть одновременно находиться в двух состояниях.

Математическая гипотеза Тегмарка
Астрофизик и профессор Массачусетского технологического института **Макс Тегмарк выдвинул гипотезу о том, что наш физический мир — это математическая структура: набор физических постоянных (например, число Авогадро, массы элементарных частиц) и уравнений, описывающих фундаментальные законы природы.

Ученый считает, что все непротиворечивые математические структуры, которые можно вычислить, существуют физически. Например, в нашем мире гравитационная постоянная равна 6,67430 (15) ; 10;11 Н ; м; / кг;2. В параллельной вселенной это значение может быть другим, а значит, меняются решения связанных с ним уравнений.

Объединяя свою и другие теории, Тегмарк предлагает четырехуровневую классификацию миров:

1-й уровень — области, которые находятся в этой вселенной, но из-за постоянного расширения пространства после Большого взрыва удаляются от нашей части мира настолько быстро, что абсолютно не влияют на нее. В них действуют привычные физические законы, но с другими первоначальными условиями.
2-й уровень — вселенные-«пузыри», которые возникают из-за того, что иногда пространство расширяется более интенсивно, будто происходит небольшой взрыв. Их можно сравнить с отверстиями в хлебном мякише, которые появляются при выпечке теста. Фундаментальные законы природы в этих мирах такие же, но физические константы и элементарные частицы иные.
3-й уровень — множественные квантовые состояния вселенной, о которых говорили Хокинг, Хартл и Шредингер. Могут отображать альтернативные исходы событий. В них другие физические постоянные и элементарные частицы, но такие же законы природы.
4-й уровень — реальности с другими математическими структурами, которые, по версии Тегмарка, во всем отличаются от нашего мира.


Компьютерная модель вселенных-«пузырей» (Фото: sakkmesterke / Depositphotos)
Теория струн
В 1970 году Йоитиро Намбу, Хольгер Нильсен и Леонард Сасскинд независимо друг от друга выдвинули предположение о том, что не все физические частицы можно считать точечными из-за нетипичного характера их взаимодействия. Исследователи предложили рассматривать некоторые элементарные частицы (например, пионы, которые по массе меньше атома) как тонкие протяженные нити — так называемые квантовые струны.

В 1984–1986 годах произошла суперструнная революция: физики поняли, что теорией струн гипотетически можно описать взаимодействие всех элементарных частиц, а не только пионов. Возникла идея, что квантовые нити колеблются с разными частотами и задают свойства материи, как привычные нам атомы.

Согласно общепринятой теории относительности Вселенная включает в себя четыре измерения, среди которых длина, ширина, глубина и время. По теории струн измерений может быть 6, 10 и даже 26. Но мы осознаем только четыре из них. Остальные измерения сворачиваются, но в них могут помещаться параллельные вселенные. Эта концепция в упрощенной визуальной форме отражена в фильме Кристофера Нолана «Интерстеллар» (2014).

Михаил Иванов, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической физики МФТИ:

«Тема параллельных миров-вселенных в художественной и научной литературе переплетена с темой множественности миров-областей в пределах одной вселенной. Если рассматривать область якобы нашей вселенной, но отстающую от нас более чем на 14 млрд световых лет (это больше расстояния, которое свет может пройти с момента Большого взрыва к настоящему времени), тут уже возможно говорить о параллельных мирах.

Исторически одним из первых источников идеи мультивселенных была многомерная геометрия. Если в пространстве больше трех измерений, в нем можно представить несколько параллельных или пересекающихся гиперплоскостей, на каждой из которых действует обычная трехмерная физика. Восходят эти идеи минимум к XIX веку.

В современной науке основные источники идеи о мультивселенных — общая теория относительности и квантовая теория.

Общая теория относительности (ОТО) описывает, как геометрия пространства-времени, которая проявляется в виде гравитационных полей, изменяется со временем и взаимодействует с материей. В ней можно сконструировать решения основных уравнений так, чтобы черная дыра оказалась воротами в параллельный мир. Но это требует существования экзотических видов материи, которые едва ли возможны.

Можно применить обобщения ОТО к многомерному пространству и прийти к допущению, что в нем живут трехмерные браны (от слова мембрана), на поверхности которых размещаются параллельные вселенные. Можно модифицировать теорию так, чтобы пространство эволюционировало, порождая практически не связанные друг с другом области, в которых законы физики будут различаться.

В квантовой теории есть концептуальные проблемы, связанные с тем, что она состоит из двух разных частей. Первая — физика того, что происходит в замкнутой системе, обособленной от внешних взаимодействий. Вторая — теория измерений, описывающая взаимодействия системы с измерительным прибором.

Последнюю старались свести к физике замкнутых систем, включая в нее измерительный прибор. Но каждый раз теория измерений возникала снова, на другом уровне: вместо измерения состояния квантовой частицы приходилось рассматривать измерение состояния стрелки прибора или даже экспериментатора. В 1957 году американский физик Хью Эверетт III заметил, что теорию измерений можно исключить из квантовой механики, но тогда окажется, что в каждом эксперименте реализуются одновременно все возможные исходы. Это позволило проинтерпретировать теорию так, что Вселенная ветвится на варианты. В них происходит все, что в принципе могло бы произойти».

Существуют ли параллельные вселенные
Идею о существовании других реальностей в научном сообществе воспринимают неоднозначно. Сторонники этой концепции — Стивен Хокинг, американские физики-теоретики Брайан Грин и Ли Смолин, американский космолог Александр Виленкин.

Аргументы за:

Существование черных дыр — Стивен Хокинг считал, что они могут быть тоннелями в параллельный мир. Об этом говорится в его книге «Черные дыры и молодые вселенные».
Существование реликтового холодного пятна — области в созвездии Эридан с необычно низким микроволновым излучением и большими размерами. Некоторые ученые считают, что оно может быть отпечатком другой вселенной.
Гипотетическое существование кротовых нор — «тоннелей», соединяющих отдаленные друг от друга точки пространства. Они согласуются с общей теорией относительности, но требуют существования экзотических видов материи.


Первое изображение галактики Messier 87, в центре которой находится черная дыра (Фото: Event Horizon Telescope / Wikimedia Commons)
Против идеи о параллельных вселенных выступают британский космолог Джордж Эллис, американские физики-теоретики Стивен Вайнберг и Дэвид Гросс. Их главный аргумент в том, что она ненаучна в целом. Ни одну из описанных выше теорий невозможно опровергнуть экспериментально, а значит, и доказать.

Михаил Иванов:

«В обозримом будущем мы едва ли сможем доказать существование параллельных вселенных. Многие теории основаны больше на игре ума, чем на экспериментальных фактах. Доказательство других порой требует ускорения элементарных частиц до энергии Планка (500 кг в тротиловом эквиваленте) или наблюдения за ними в течение миллиардов лет.

Более важный вопрос — удастся ли нам сформулировать квантовую теорию гравитации. Есть вероятность, что с ней мы сможем создавать параллельные вселенные, даже если раньше их не существовало».

В интервью для журнала Scientific American Джордж Эллис объяснил, что, по его мнению, ученые предложили идею о параллельных вселенных как универсальное объяснение природы нашего существования. Эту концепцию нельзя назвать неправильной, но она носит чисто философский, а не научный характер.

Станислав Алексеев, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник отдела релятивистской астрофизики Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга:

«У идеи о существовании параллельных вселенных есть несколько причин. Например, наличие черных дыр — каналов, через которые гипотетически энергия попадает из нашего мира в другой. Противоположные им белые дыры, существование которых не доказано, но допускается, могут быть источниками излучения из параллельных вселенных.

С точки зрения космологии, наличие других вселенных — возможность нарушить закон сохранения энергии, показав каналы, через которые она может убывать и прибывать. Это могло бы объяснить проблему космических лучей, энергия которых выше теоретического верхнего предела, без нарушения лоренц-инвариантности — свойства физической величины оставаться неизменной при преобразованиях.

Для доказательства или выбора одной из вышеописанных теорий не хватает экспериментальных, наблюдательных данных. В настоящее время во всех проектах общая теория относительности (ОТО) подтверждается с высокой точностью, но возможно, что в будущем удастся экспериментально выйти за ее границы».

Как современная наука изучает возможность существования параллельных Вселенных
В 1998 году во время наблюдения за сверхновыми звездами была обнаружена темная энергия. Это форма энергии, которая заполняет пустое пространство и действует противоположно гравитации, то есть отталкивает тела, а не притягивает их. За счет нее Вселенная расширяется с ускорением.

Ученые из Даремского и Сиднейского университетов создали компьютерную модель развития Вселенной и пришли к выводу, что в нашем мире относительно мало темной энергии. Согласно теориям возникновения Вселенной, ее должно было быть настолько много, что галактики и звезды не могли сформироваться, а жизнь не появилась бы.

В 2015 году в научном издании The International Journal of Physics вышла статья ученого А. А. Антонова о том, что темная энергия может быть признаком существования других вселенных. Для проверки этой и других теорий, связанных с темной энергией, ученые Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, США, создали прибор Dark Energy Spectroscopic Instrument, который исследует электромагнитные спектры далеких галактик. Впервые он начал работу в 2019 году.